4. Нормализация модели.

Сущности реляционных БД содержат как структурную, так и семантическую информацию. Структурная информация задаётся схемой отношений. Семантическая – выражается связями между атрибутами. Состав атрибутов БД должен удовлетворять требованиям:

6. между атрибутами не бывает не желательных, функциональных зависимостей;

7. группировка атрибутов должна обеспечивать минимальное дублирование данных, их обработку и обновление без дополнительных затрат.

Удовлетворение этих требований достигается нормализацией отношений БД

Нормализация отношений – это обратимый по шаговый процесс декомпозиции исходных отношений на более простые, при котором устраняются не желательные зависимости.

Был разработан Коддом. Он определил 3 нормальные формы (н.ф.). Каждая н.ф. накладывает ограничения на типы допустимых функциональных зависимостей и устраняет соответствующие аномалии при выполнении операций над сущностями БД В настоящее время известны ещё 3 н.ф.

1. Первая н.ф. Отношение называется приведенным к 1-ой н.ф., если все его атрибуты неделимы. Например, отношение, содержащее поле ФИО, не приведено к 1-ой н.ф., если в запросах БД требуется выделить отдельно фамилию или имя. Разработчики БД изначально строят так исходное отношение, чтобы оно было в 1-ой н.ф.

2. Вторая н.ф. Для приведения отношений ко 2-ой н.ф. введём понятие функциональной зависимости.

Функциональная зависимость полей – это зависимость, при которой в строке определенному значению ключевого поля соответствует только одно значение не ключевого поля. Функционально не ключевое поле зависит от составного ключа, но не зависит от любого поля, входящего в составной ключ.

Например, в отношении СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ИМЯ, ОТЧЕСТВО, ФАКУЛЬТЕТ, КУРС, ГРУППА) первичным ключом является совокупность полей ФАМИЛИЯ + ИМЯ + ОТЧЕСТВО. Поля ФАКУЛЬТЕТ, КУРС, ГРУППА функционально полно зависят от составного ключа.

Отношение находится во 2-ой н.ф., если оно находится в 1-ой н.ф., и каждое не ключевое поле функционально полно зависит от составного ключа.

Например, в отношении УСПЕВАЕМОСТЬ (НОМЕР ЗАЧЕТКИ, ФАМИЛИЯ, ДИСЦИПЛИНА, ОЦЕНКА) составным ключом является совокупность НОМЕР ЗАЧЕТКИ + ДИСЦИПЛИНА. Это отношение находится в 1-ой н.ф., но оно не находится во 2-ой н.ф., так как поле ФАМИЛИЯ не имеет полной функциональной зависимости от составного ключа. Для перевода этого отношения во 2-ую н.ф. необходимо исключить из него поле ФАМИЛИЯ, так как оно функционально зависит от НОМЕРА ЗАЧЕТКИ. Т.е. исходное отношение необходимо разбить на два связанных отношения УСПЕВАЕМОСТЬ (НОМЕР ЗАЧЕТКИ, ДИСЦИПЛИНА, ОЦЕНКА) и СПИСОК (НОМЕР ЗАЧЕТКИ, ФАМИЛИЯ). Связь здесь осуществляется по полю НОМЕР ЗАЧЕТКИ.

3. Третья н.ф. 3-я н.ф. позволяет устранить транзитивную зависимость. Транзитивная зависимость существует в отношении, если существуют два описательных поля, в которых первое зависит от ключа, а второе зависит от первого. Отношение находится в 3-ей н.ф., если оно находится во 2-ой н.ф., и каждое не ключевое поле не транзитивно зависит от ключа.

Например, в отношении СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ФАКУЛЬТЕТ, НАЗВАНИЕ вуза, АДРЕС) поле АДРЕС транзитивно (через поле НАЗВАНИЕ вуза) зависит от ключа ФАМИЛИЯ. При заполнении экземплярами такого отношения поле Адрес будет многократно повторяться. Для устранения транзитивной зависимости в классе используется расщепление отношения на несколько. Например, отношение СТУДЕНТ расщепляется на два:

СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ФАКУЛЬТЕТ, НАЗВАНИЕ вуза),

ВУЗ (НАЗВАНИЕ вуза, АДРЕС) связь по полю НАЗВАНИЕ вуза.

Процесс нормализации заканчивается созданием схемы данных, в которой указываются все нормализованные таблицы с их полями и взаимосвязями между ними. Указывают типы взаимосвязей.