2. Проектирование реляционных бд. Проектирование реляционных баз данных с использованием нормализации.

Приведение модели к требуемому уровню нормальной формы является основой построения реляционной БД.

В процессе нормализации элементы данных группируются в таблицы, представ­ляющие объекты и их взаимосвязи. Теория нормализации основана на том, что определенный набор таблиц обладает лучшими свойствами при включении, ^\. модификации и удалении данных, чем все остальные наборы таблиц, с помощью которых могут быть представлены те же данные. Введение нормализации отношений при разработке информационной модели обеспечивает минимальный ^! объем физической, то есть записанной на каком-либо носителе БД и ее макси­мальное быстродействие, что впрямую отражается на качестве функционирова­ния информационной системы. Нормализация информационной модели выпол­няется в несколько этапов.

Данные, представленные в виде двумерной таблицы, являются первой нормальной формой реляционной модели данных.

Первый этап нормализации заключается в образовании двумерной таблицы, содержащей все необходимые атрибуты информационной модели, и в выделении ключевых атрибутов. Очевидно, что полученная весьма внушительная таблица будет содержать очень разнородную информацию. В этом случае будут наблю­даться аномалии включения, обновления и удаления данных, так как при выполнении этих действий нам придется уделить внимание данным (вводить или заботиться о том, чтобы они не были стерты), которые не имеют к текущим действиям никакого отношения. Например, может наблюдаться такая парадок­сальная ситуация. При включении в каталог продаж новой модели автомобиля нам сразу придется указать купившего ее клиента.

Отношение задано во второй нормальной форме, если оно является отношением в первой нормальной форме и каждый атрибут, не являю­щийся первичным атрибутом в этом отношении, полностью зависит от любого возможного ключа этого отношения.

Если все возможные ключи отношения содержат по одному атрибуту, то это отношение задано во второй нормальной форме, так как в этом случае все атрибуты, не являющиеся первичными, полностью зависят от возможных клю­чей. Если ключи состоят более чем из одного атрибута, отношение, заданное в первой нормальной форме, может не быть отношением во второй нормальной форме. Приведение отношений ко второй нормальной форме заключается в обеспечении полной функциональной зависимости всех атрибутов от ключа за счет разбиения таблицы на несколько, в которых все имеющиеся атрибуты будут иметь полную функциональную зависимость от ключа этой таблицы. В процессе приведения модели ко второй нормальной форме в основном исключаются аномалии дублирования данных.

Отношение задано в третьей нормальной форме, если оно задано во второй нормальной форме и каждый атрибут этого отношения, не являющийся первичным, не транзитивно зависит от каждого возможного ключа этого отношения.

Транзитивная зависимость выявляет дублирование данных в одном отношении. Если А, В и С — три атрибута одного отношения и С зависит от В, а В от А, то говорят, что С транзитивно зависит от А, как это схематично показано на рис. 2.14,а. Преобразование в третью нормальную форму происходит за счет разделения исходного отношения на два, как это показано на рис. 2.14,6.

Рис. 2.14. Пример транзитивной зависимости:

а) отношения между объектами с транзитивной зависимостью;

б) отношения между объектами без транзитивной зависимости

Например, если все данные о моделях автомобилей и самих поступающих автомобилях хранятся в одном отношении, то для нескольких автомобилей одной модели пришлось бы многократно указывать тип кузова, количество дверей и другие технические характеристики. В этом случае технические характеристики зависят от модели автомобиля и при наличии нескольких автомобилей одной модели будут дублироваться. Дублирование исчезает, если из одного отношения выделить отношение, в котором будут храниться данные о моделях, и отноше­ние, в котором будут храниться данные об автомобилях.

Существуют и более высокие формы нормализации, но авторы не встречались с необходимостью их применения за достаточно длительную историю создания систем обработки данных и поэтому сочли возможным уберечь читателя от потока теории.

Давайте сформулируем основные правила, которым нужно следовать при проектировании базы данных:

1. Исключайте повторяющиеся группы — для каждого набора связанных атрибутов создайте отдельную таблицу и снабдите ее первичным клю­чом. Выполнение этого правила автоматически приведет ко второй нормальной форме. Помимо теоретических указаний в этом правиле есть и чисто практический смысл. Представьте, что в вашем списке заказов вы указываете имена ваших клиентов. Клиент «Хитрая лиса» достаточно активен и часто делает у вас заказы. Бьемся об заклад, что найдутся считанные люди, которые в десяти упоминаниях напишут это имя абсолютно одинаково. Ну кто-то где-нибудь да напишет «Хитрый лис», а для СУБД это уже другой клиент. Поэтому гораздо лучше вести список своих клиентов в отдельной таблице, а в списке заказов использовать только присвоенные им уникальные идентификаторы.

2. Исключайте избыточные данные — если атрибут зависит только от части составного ключа, переместите атрибут в отдельную таблицу. Это пра­вило помогает избежать потери одних данных при удалении каких-то других. Везде, где возможно использование идентификаторов вместо описания, выносите в отдельную таблицу список идентификаторов с пояснениями к ним.

3.Исключайте столбцы, которые не зависят от ключа — если атрибуты не вносят свою лепту в описание ключа, переместите их в отдельную таблицу.