Виды декомпозиций. Декомпозиция без потерь

         

Нормальные формы Общая классификация Отличие НФБК от НФ


Критерием, по которому определяют необходимость декомпозиции отношения, является нахождение отношения в той или иной нормальной форме. Наибольший интерес и практическую значимость представляют первая, вторая и третья исправленная (НФБК) нормальные формы.

Первая нормальная форма(1НФ). Отношение находится в первой нормальной форме, если все значения его атрибутов атомарны.

Понятие атомарности условно. Атомарность или ограничение на атомарность устанавливается исходя из анализа информационного обеспечения системы и структуры выходной документации (если никогда не возникнет необходимость выводить отдельно фамилию, имя и отчество, то можно принять, что ФИО атомарно).

Отношение, не находящееся в 1НФ:



Имя сотрудника

Сведения о сотруднике

Иванов Иван Иванович

К.т.н., доцент, кафедра ИСБ

Отношение, находящееся в 1НФ:

Фамилия

Имя

Отчество

Ученая степень

Звание

Кафедра

Иванов

Иван

Иванович

К.т.н

доцент

ИСБ

При приведении к атомарному значению необходимо следить, чтобы не был утерян смысл атрибутов.

Вторая нормальная форма (2НФ) Отношение находится во второй нормальной форме, если оно находится в первой нормальной форме, и каждый его неосновной атрибут функционально полно зависит от возможного ключа, т.е. не зависит ни от какого его подмножества. R={ABCD}

Если ключ отношения состоит из одного атрибута, то оно всегда находится во 2-ой нормальной форме. Однако 2НФ не освобождает от избыточного дублирования.

ПРИМЕР: R={ABCD} F={AB>D, A> C}

D зависит функционально полно от ключа, а C – нет, следовательно отношение не находится во 2НФ. Здесь целесообразно вторую ФЗ вынести в отдельное отношение.

ПРИМЕР приведения ко II НФ: дано отношение со схемой R={ABCD} и минимальным покрытием на этой схеме Fmin={A®C, C®D}. Ключом отношения является множество атрибутов {AB}. Атрибуты С и D зависят от подмножества ключа (атрибута A), следовательно, отношение не находится во 2-ой нормальной форме. При этом избыточное дублирование и все, связанные с этим аномалии возникают на атрибутах, зависящих от собственного подмножества ключа.


A (№ зачетки)

B (Название дисциплины)

C (№ группы)

D (Название факультета)

1

2

3

4

a1

(200201)

b1

(Управление данными)

c1 (1)

d1 (ИТ)

a2

(200202)

b2

(Информатика)

c2 (2)

d1 (ИТ)

a2

(200202)

b1

(Управление данными)

c2 (2)

d1

(ИТ)

a3

(200203)

b1

(Управление данными)

c1 (1)

d1

(ИТ)

a3

(200203)

b3

(СУБД)

c1 (1)

d1

(ИТ)

a3

(200203)

b2

(Информатика)

c1 (1)

d1

(ИТ)

A (№ зачетки)

B (Название дисциплины)

a1 (200201)

b1

(Управление данными)

a2

(200202)

b2 (Информатика)

a2

(200202)

b1

(Управление данными)

a3

(200203)

b1

(Управление данными)

a3

(200203)

b3

(СУБД)

a3

(200203)

b2

(Информатика)

A (№ зачетки)

C (№ группы)

D (Название факультета)

a1

(200201)

c1

(1)

d1

(ИТ)

a2

(200202)

c2

(2)

d1

(ИТ)

a3

(200203)

c1 (1)

d1

(ИТ)

 


Третья нормальная форма (3НФ) Отношение находится в третьей нормальной форме, если оно находится во второй нормальной форме, и каждый неосновной атрибут его схемы нетранзитивно зависит от возможного ключа (т.е. напрямую)

Пример: R={ABC}, F={A>B, B>C}. Декомпозируется на R/={AB}, R//={BC}.

A (№ зачетки )

B (№ группы)

B (№ группы)

C (Название

факультета)

a1 (200201)

b1 (1)

b1 (1)

c1 (ИТ)

a2 (200202)

b2 (2)

b2 (2)

c1 (ИТ)

a3 (200203)

b1 (1)

Декомпозиция до 2-ой и 3-ей нормальной формы осуществляется на минимальном покрытии путем последовательного выделения в отдельное отношение так называемых крайних функциональных зависимостей, то есть функциональных зависимостей, правая часть которых в исходном отношении не является детерминантом другой функциональной зависимости. Во многих случаях, приводя отношение ко 2-ой нормальной форме, можно получить сразу 3-ю нормальную форму.

НФБК (Нормальная форма Бойса-Кодда) Отношение находится в НФБК, если оно находится в 1НФ и каждый детерминант является возможным ключом (или ключом является вся схема отношения).



Пример:

A (№ удостоверения

личности)

B (№ пенсионного

удостоверения)

C (ИНН)

20020101

011-665-618-34

110-204-079-495

20020050

011-665-720-12

110-201-187-076

20020135

011-665-620-22

110-200-537-144

Детерминант

Ключ

A (№ удостоверения личности)

A (№ удостоверения личности)

B (№ пенсионного удостоверения)

B (№ пенсионного удостоверения)

С (ИНН)

С (ИНН)

Методы декомпозиции до НФБК

Декомпозиция до НФБК осуществляется на минимальном покрытии.

В исходном отношении выявляется множество возможных ключей и детерминант. Если выясняется, что эти два множества неэквивалентны, то в отдельное отношение выделяется крайняя ф.з. Если после этого множества детерминантов и ключей оказываются эквивалентными, то декомпозиция заканчивается. В противном случае, продолжается выделение ф.з. пошагово, по одной на каждом шаге.

Любая декомпозиция прошла успешно, если все ф.з., имеющиеся в исходной базе данных были сохранены в новом проекте, т.е. говорят, что все ф.з. навязаны базе данных.

Пример: R={ABC} F={A>B, B>C}. Декомпозируется на 2 отношения: R={AB}, R={BC}. Все ф.з., имеющие место в исходном отношении сохранены: F/={A>B}, F//={B>C}.

Отличие НФБК от 3 НФ.

НФБК учитывает Ф/З, в которых участвуют все потенциальные ключи отношения, а не только его первичный ключ. Для отношения с единственным потенциальным ключом его 3НФ и НФБК являются эквивалентами. Например, R = {ABC} и множество Ф/З F = { A>B, B>С, C>A}. Отношение не находится в 3НФ, а нуждается в декомпозиции – есть транзитивные зависимости. Но несмотря на их наличие, какие-либо аномалии в этом отношении отсутствуют. Значит, декомпозиция не требуется. Особенность этого отношения заключается в том, что все детерминанты в нем являются возможными ключами. Определение 3НФ не позволяет учесть эти частные случаи, в связи с этим была предложена НФБК.


Содержание раздела