Опубликован: 02.08.2007 | Доступ: свободный | Студентов: 3130 / 427 | Оценка: 4.55 / 4.39 | Длительность: 27:09:00
ISBN: 978-5-9556-0111-3

Лекция 6: Нормальные формы отношений. Создание логической модели реляционной базы данных

< Лекция 5 || Лекция 6: 123456 || Лекция 7 >

Нормальная форма Бойса-Кодда

3НФ упрощает решение проблем контроля избыточности данных, интерпретации нуль-значений, контроля за операциями модификации данных, только если в отношениях отсутствуют какие-либо другие ФЗ, в частности обратные ФЗ неключевого атрибута на один из атрибутов составного первичного ключа или многозначные ФЗ. В противном случае вышеперечисленные проблемы остаются неразрешенными. Для устранения таких проблем, связанных с существованием обратных ФЗ неключевых атрибутов на часть составного ключа, была предложена усиленная 3НФ или НФ Бойса-Кодда.

Отношение находится в нормальной форме Бойса-Кодда (НФБК), если оно находится в 3НФ, и в нем отсутствовали зависимости ключевых атрибутов от неключевых атрибутов. Иными словами, НФБК допускает наличие только таких нетривиальных ФЗ, в которых ключ определяет один или более других атрибутов: Х \to А, где А \notsubset Х, Х включает некоторый ключ.

Таким образом, схема отношения в НФБК обладает теми же достоинствами, что и схема в 3НФ, но устраняет некоторые дополнительные аномалии, не устраняемые 3НФ. Например, в отношение (Город, Адрес, Почтовый_индекс), находящееся в 3НФ, невозможно записать кортеж для города с известным почтовым индексом, если не известен адрес с этим почтовым индексом. Данное отношение не находится в НФБК, так как имеет место ФЗ Почтовый_индекс -> Город, а атрибут почтовый_индекс не является ключом этого отношения.

Замечание. В отличие от 3НФ, исходные отношения не всегда могут быть приведены в НФБК.

Пример. Приведение отношения к НФБК

Продолжим рассмотрение примеров из области судоходства.

Допустим, что экипаж судна разделен на команды, каждая из которых отвечает за разные виды работ. Члены экипажа могут входить в разные команды, но в каждую команду входит только один руководитель. Команда может иметь несколько руководителей. Каждый член экипажа может руководить только одной командой. Отношение задается таблицей 6.1 ниже:

Таблица 6.1. Отношение КОМАНДА
Член экипажа команда Руководитель
Иванов Наблюдение Прохоров
Иванов Питание Макаров
Петров Наблюдение Леонтьев
Модин Наблюдение Прохоров
Васин Питание Лазарев
Фролов Обслуживание Сидоров
Ивлев Обслуживание Сидоров

Отношение находится в 3НФ, однако содержит аномалию удаления. Если Петрова удалить из команды наблюдения, то будет потеряна информация о том, что Леонтьев является руководителем команды наблюдения, и при назначении нового члена экипажа в команду наблюдения не будет известно, что у нее есть еще один руководитель, кроме Прохорова.

Заметим, что в предыдущих случаях разбиение отношений происходило без создания избыточности данных из-за обратной зависимости атрибута на часть ключа. Приведение отношения к НФБК заключается в создании дополнительного отношения, содержащего сведения о руководителях команд (таблица 6.2).

Таблица 6.2. Отношение РУКОВОДИТЕЛЬ_КОМАНДЫ
Команда Руководитель
Наблюдение Прохоров
Питание Макаров
Наблюдение Леонтьев
Питание Лазарев
Обслуживание Сидоров

Результат приведения отношения КОМАНДА к НФБК представлен на рис. 6.5.

Отношение в НФБК

Рис. 6.5. Отношение в НФБК

Четвертая нормальная форма

Отношение находится в четвертой нормальной форме (4НФ), если оно находится в 3НФ или НФБК и все независимые многозначные ФЗ разнесены в отдельные отношения с одним и тем же ключом. Иными словами, 4НФ применяется при наличии в отношении более чем одной многозначной ФЗ и требует, чтобы отношение не содержало независимых многозначных ФЗ.

Пример. Приведение к 4НФ

Рассмотрим отношение, содержащее сведения о кораблях (Ship), совершаемых ими рейсах (Voyage) и капитанах (Captain) (задано таблицей 6.3). Отношение представлено в таблице ниже и на рис. 6.6.

Таблица 6.3. Отношение КАПИТАН_КОРАБЛЬ_РЕЙС
Акбар Иванов Санкт-Петербург - Калининград
Акбар Петров Санкт-Петербург - Калининград
Акбар Ивлев Санкт-Петербург - Калининград
Акбар Прохоров Санкт-Петербург - Калининград
Акбар Лазарев Санкт-Петербург- Лондон
Акбар Прохоров Санкт-Петербург- Лондон
Жучка Петров Санкт-Петербург - Марсель
Жучка Фролов Санкт-Петербург - Стокгольм
Жучка Ивлев Санкт-Петербург - Стокгольм
Отношение с многозначными зависимостями

Рис. 6.6. Отношение с многозначными зависимостями

Отношение находится в НФБК и содержит только многозначные ФЗ. Однако имеет место аномалия удаления: если капитан Петров уйдет в отставку и все кортежи о нем будут удалены, то будут потеряны сведения о том, что корабль Жучка совершает рейсы Санкт-Петербург - Марсель. Если добавить новый рейс, то, возможно, придется ввести несколько кортежей в наше отношение.

Приведение отношения к 4НФ заключается в выделении для каждой многозначной ФЗ своего отношения, как показано на рис. 6.7.

Отношение в 4НФ

Рис. 6.7. Отношение в 4НФ

Таким образом, процедура приведения отношения к 4НФ сводится к выполнению нескольких проекций, в данном случае двух проекций.

< Лекция 5 || Лекция 6: 123456 || Лекция 7 >
Александра Каева
Александра Каева
Михаил Забелкин
Михаил Забелкин
Дмитрий Харламов
Дмитрий Харламов
Россия, Москва
Ольга Каралкина
Ольга Каралкина
Россия