11413

Нормализация баз данных

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа № 1. Нормализация баз данных. Задание: 1. Спроектировать реляционную базу данных состоящую из четырех связанных отношений. 2. Произвести нормализацию БД до третьей нормальной формы. Нормализация данных Один и тот же набор данных в реляцио...

Русский

2013-04-07

36 KB

64 чел.

Лабораторная работа № 1. Нормализация баз данных.

Задание:

1. Спроектировать реляционную базу данных, состоящую из четырех связанных отношений.

2. Произвести нормализацию БД до третьей нормальной формы.

Нормализация данных

Один и тот же набор данных в реляционной модели можно представить различными способами. Процесс нормализации данных позволяет решить вопрос о наиболее эффективной их структуре, обладающей минимальной избыточностью. Это позволяет решить следующие задачи:

а) исключить ненужное повторение данных;

б) обеспечить быстрый доступ к данным;

в) обеспечить целостность данных.

Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений.

В теории реляционных баз данных обычно выделяется следующая последовательность нормальных форм:

  •  первая нормальная форма (1NF);
  •  вторая нормальная форма (2NF);
  •  третья нормальная форма (3NF);
  •  нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF);
  •  четвертая нормальная форма (4NF);
  •  пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения (5NF или PJ/NF).

Основные свойства нормальных форм:

  •  каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей;
  •  при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных форм сохраняются.

(Бритва Оккама – не плоди сущностей сверх необходимого, а тут плодить нужно)

В основе процесса проектирования лежит метод нормализации, декомпозиция отношения, находящегося в предыдущей нормальной форме, в два или более отношения, удовлетворяющих требованиям следующей нормальной формы.

Примером набора ограничений является ограничение первой нормальной формы: значения всех атрибутов отношения атомарны (просты или скалярны) и отсутствуют повторяющиеся кортежи. Например, атрибут «Адрес» должен быть разбит на три «Страна», «Город» и «Адрес». Второе свойство легко удовлетворяется введением ключевого поля. Наличие повторяющейся информации ведет к возможной потери согласованности данных, т.е. возникновению аномалий обновления и неоправданному увеличению размера БД. Аномалии обновления можно условно разбить на три вида:

а) аномалии добавления. Возникают в случаях, когда информацию в таблицу нельзя поместить до тех пор, пока она не полная. Например, мы хотим добавить информацию о пришедшем на склад новом товаре, у которого еще нет покупателей. Нам придется оставить незаполненными все поля, касающиеся клиентов и оформления заказа. Но если некоторые поля были объявлены обязательными, то либо в них придется ввести что-нибудь, либо вообще отказаться от записи. Кроме того, после первой же покупки - этого товара необходимость в такой записи вообще отпадет;

б) аномалии удаления. Состоят в том, что при удалении некоторой информации может пропасть и другая информация, не связанная напрямую с удаляемой. Например, при удалении последней записи о продаже некоторого товара сведения о нем будут утеряны, хотя это никак не будет означать, что данного товара больше нет на складе;

в) аномалии модификации. Проявляются в том, что изменение значений некоторого поля в одной записи может привести к просмотру всей таблицы и соответствующему изменению других ее записей. Например, такая аномалия возникнет при обновлении не всех записей о покупках какого-либо клиента при смене его адреса. Причем простая автозамена здесь поможет не во всех случаях, так как адрес может быть записан разными способами.

Требование первой нормальной формы является базовым требованием классической реляционной модели данных, мы будем считать, что исходный набор отношений уже соответствует этому требованию.

Отношение находится во второй нормальной форме (2NF) в том и только в том случае, когда находится в 1NF, и каждый неключевой атрибут полностью зависит от первичного ключа (либо каждого ключевого атрибута).

Третья нормальная форма. (Снова определение дается в предположении существования единственного ключа.) 

Отношение находится в третьей нормальной форме (3NF) в том и только в том случае, если находится в 2NF и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

Третья форма также постулирует отсутствие полей, которые могут быть вычислены на основе других.

Форма Бойса-Кодда.

Таблица находится в форме Бойса-Кодда, если:

1) удовлетворяет требованиям третьей нормальной формы;

2) в ней отсутствуют зависимости атрибутов составного ключа от неключевых атрибутов.

Четвертая нормальная форма устраняет нетривиальные многозначные зависимости. Если таблица содержит два и более никак не связанных между собой многозначных атрибута, то по требованиям первой нормальной формы нам потребуется сделать отдельную запись для каждого значения каждого многозначного атрибута. Общее число записей будет равно числу сочетаний значений, принимаемых многозначными атрибутами, и может быть очень большим. Легко увидеть, что часть информации повторяется. Следовательно, для уменьшения избыточности информации и устранения возможности появления несогласованного состояния данных необходимо прибегнуть к дальнейшей декомпозиции отношения.

Пятая нормальная форма основывается на концепции устранения зависимостей объединения. Может случиться ситуация, когда нельзя разбить таблицу на две таким образом, чтобы получить после объединения исходный результат (некоторые записи могут быть потеряны или, наоборот, могут появиться подложные записи). Однако при этом существует ситуация, что при выполнении всех правил нормализации такую таблицу можно разбить на три и более таблиц. На практике этот вид зависимости очень трудно обнаружить и, следовательно, устранить.

Сформулируем несколько правил, которых следует придерживаться при нормализации таблиц.

1. Разрабатывайте схему данных таким образом, чтобы можно было легко объяснить ее, т. е. не комбинируйте атрибуты независимых объектов и не создавайте сложные связи.

2. Разрабатывайте схему данных таким образом, чтобы исключить возможность появления аномалий обновления,

3. Разрабатывайте схему данных таким образом, чтобы в связях участвовали только первичные (можно допустить потенциальные) и внешние ключи, Это позволит избежать появления подложных записей.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22736. Ескалація інтервенції США у В'єтнамі 1965 - 1968 рр. 30.5 KB
  Ескалація інтервенції США у Вєтнамі 1965 1968 рр. Воспользовавшись спровоцированными инцидентами США подвергли 5 августа 1964 г. 10 августа президент США утвердил закон принятый 7 августа на совместном заседании палаты представителей в сената США. Эта так называемая тонкинская резолюция санкционировала принятие президентом США необходимых мер два отражения любого вооруженного нападения против военных сил США и предотвращения дальнейшей агрессии.
22737. Початок ’’холодної війни’’ США проти СРСР у 1946 – 1949 рр 37 KB
  Початок холодної війни США проти СРСР у 1946 1949 рр. Але наступного ж дня 3 лютого у США розпочалася пропагандистська кампанія з приводу радянського атомного шпіонажу до речі про інтерес спецслужб СРСР до Манхеттенського проекту американському керівництву стало відомо щонайменше за півроку до появи відповідної інформації у ЗМІ. Черчилль не висловив і побоювань щодо можливості воєнного нападу СРСР на країни Заходу. СРСР який переміг у війні та вперше розірвав буферний пояс що ізолював його від світу відчув за думкою...
22738. Зовнішня політика адміністрації Трумена. «Доктрина Трумена» 33 KB
  Американский империализм стремился использовать финансовоэкономические трудности Англии усугубленные кабальным займом полученным ею от США в июле 1946 г. Американские дипломаты убеждали своих английских коллег что для их правительства самым благоприятным выходом была бы передача этой доли наследства в руки США как для облегчения финансового бремени Англии так и для ухода от той критики которой повсеместно подвергался британский империализм за его интервенцию в Греции. правительство США получило две британские ноты в которых...
22739. Американська стратегія ’’гнучкого реагування’’ у 60-ті рр 30.5 KB
  В месте тем разработчики плана учитывали и возможность нанесения Советским Союзом ответного ядерного удара по территории США. Внезапное для США появление советских ракет средней дальности на Кубе и отсутствие у них подавляющего превосходства в количестве МБР и БРПЛ над Советским Союзом сделали военный путь разрешения конфликта невозможным. Желания военных нашли должную поддержку в сенате США. Учитывая такие факторы как практически безраздельное господство ВМС США и объединенного флота НАТО на просторах мирового океана в начале 60х годов...
22740. Канада і НАФТА 44 KB
  Канада і НАФТА. Североамериканскиое соглашение о свободной торговле НАФТА между Канадой Соединенными Штатами Америки и Мексикой вступило в силу 1 января 1994 года. Созданное для поощрения увеличения торговли и инвестиций между партнерами по НАФТА Соглашение содержит грандиозный план уничтожения тарифов и сокращения нетарифных барьеров наряду с обстоятельными положениями по ведению бизнеса в зоне свбодной торговли. НАФТА увеличила доступ Канады на американский и мексиканский рынки а также повысила привлекательность канадской экономики для...
22741. Латиноамериканський курс адміністрації Дж. Картера 23.5 KB
  Планы укрепления агрессивной межамериканской военной системы консолидации правых режимов на континенте были приняты на вооружение и администрацией США во главе с Дж. Столкнувшись с падением престижа США в Латинской Америке и стремясь укрепить здесь свои позиции официальный Вашингтон возвестил о пересмотре политики в отношении латиноамериканских государств. Дипломатия США стала усиленно афишировать свой постоянный интерес к этим странам. Президент США Дж.
22742. Етапи війни США у Кореї 82 KB
  Етапи війни США у Кореї. Поэтому сейчас взрывы в Японии рассматривались как начало атомного шантажа США. Эта ошибка в переоценке своих сил вынудили США заплатить за нее очень дорого сначала в Корее а затем во Вьетнаме. Дело состояло в следующем: СССР допустив США в Корею справедливо считала что американцы в свою очередь выделят СССР зону оккупации в Японии.
22743. Основні напрямки зовнішньої політики США на початку 70-х рр 31 KB
  Зайнявши Білий дім 37й американський президент уже в липні 1969 року проголосив нову стратегію США у в'єтнамській війні яка отримала назву доктрини Ніксона . Вже в червні 1969 року почалася евакуація півмільйонного американського контингенту з Південного В'єтнаму. На травень 1972 року тут залишалось 69 тисяч американців. на думку деяких істориків змусило Ханой підписати у Парижі 27 січня 1973 року угоду про припинення військових дій та відновлення миру у В'єтнамі .
22744. Посилення холодної війни США проти соціалістичних країн у період першого президентства Д. Ейзенхауера 31 KB
  Посилення холодної війни США проти соціалістичних країн у період першого президентства Д. Они пожинали плоды послевоенного экономического подъема когда материальное благополучие США еще больше возросло. В 60е годы политизированное студенчество выступило против международной роли США особенно в разрушительной войне во Вьетнаме. Сама жизнь подводила граждан США к поискам нового социального равновесия в стране.