Классический подход к проектированию реляционных баз данных

Классическое решение задачи проектирования реляционной базы данных заключается в обоснованном принятии решений о том, из каких отношений должна состоять БД и какие атрибуты должны быть у этих отношений.

При проектировании базы данных решают две основных проблемы:

1. Проблему логического проектирования баз данных. Каким образом следует отобразить объекты предметной области в абстрактные объекты модели данных, чтобы это отображение не противоречило структуре предметной области и было эффективным и удобным для использования.

2. Проблему физического проектирования баз данных. Как обеспечить эффективность выполнения запросов к базе данных (т.е. как с учетом особенностей конкретной СУБД, расположить данные во внешней памяти, разложить их на отдельные файлы и дополнительные структуры (например, индексы), чтобы повысить скорость работы с информацией, в том числе и при множественном доступе).

Технологически, рассматриваемый подход к процессу проектирования логической модели БД осуществляется следующим образом:

1. На основе имеющихся представлений о предметной области в виде одного или нескольких отношений, предлагается некоторый набор возможных схем отношений, обладающих наилучшими свойствами с точки зрения разработчика.

2. Осуществляется анализ предложенных схем и производится выбор наиболее удачной схемы, которая станет приоритетной и будет использована за основу при разработке БД.

3. Выбранная модель данных подвергается процессу нормализации имеющихся отношений путем последовательных приближений к удовлетворительному набору схем отношений. При этом каждая следующая нормальная форма описания отношений в схеме должна обладать более лучшими свойствами, чем предыдущая.

Каждой нормальной форме, в которой могут находиться отношения БД, соответствует определенный набор ограничений. Отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений. Отношение в первой нормальной форме является базовым для классической реляционной модели данных, и соответствует тем требованиям, которые были впервые сформулированы Э.Ф.Коддом.

В теории реляционных баз данных определена 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).

Метод нормализации основан на декомпозиции отношения, находящегося в предыдущей нормальной форме на два или более отношения, каждое из которых удовлетворяет требованиям новой нормальной формы. При этом соблюдаются следующие требования:

1. Каждая следующая нормальная форма устраняет недостатки предшествующей и совершенствует модель отношений.

2. Каждая следующая нормальная форма сохраняет свойства предыдущих нормальных форм.

Процесс нормализации отношений базируется на фундаментальном в теории реляционных баз данных понятии функциональной зависимости между атрибутами.