Нормализация

• Нормализация - процесс организации данных в базе данных для достижения двух основных целей: устранение избыточности данных, обеспечение целостности данных
• Три нормальных формы:

Избыточность

• Аномалия добавления
  • Невозможно добавить данные об одном объекте, не добавив данные о другом
    • К примеру, если нужно добавить студента, который ходит на математику, а сведений о математике ранее не было, значит придётся добавлять и её
• Аномалия удаления
  • При удалении одних данных мы невольно теряем другие.
    • Если только один студент посещал математику, то удаляя студента с математикоймы потеряем и всю инфу о математике
• Аномалия обновления
  • Чтобы изменить какое-то значение, нам приходится обновлять его в нескольких местах
    • Если мы хоти обновить имя студента, а он несколько раз добавлен в бд, то нужно фиксить каждое имя

Функциональная зависимость

• Функциональная зависимость $A → B$ означает, что каждому значению атрибута $A$ соответствует ровно одно значение атрибута $B$. Говоря проще, зная $A$, мы однозначно определяем $B$
• $НомерПаспорта → ФИО$ (Зная номер паспорта, мы найдем только одного человека)
• $Номер заказа → ДатаЗаказа, ; Сумма$ (зная номер заказа, мы узнаем его дату и сумму)

Первая нормальная форма

• Переменная отношения находится в первой нормальной форме тогда и только тогда, когда в любом допустимом значении отношения каждый его кортёж содержит только одно значение каждого из атрибутов
  • Пусть у человека есть более чем 1 номер телефона. Тогда можно создать 2 отдельных атрибута под каждый из номеров. Однако встречаются такие проблемы, как: у кого-то только 1 номер, значит непонятно, в какой из атрибутов писать. Если кто-то хочет ввести 10, 20 номеров… тогда нужно создавать 10-20 атрибутов?….. Нельзя найти одинаковые значения с помощью юник, потому что в разных атрибутах
  • Ну тогда можно брать и в 1 атрибут класть кортеж из всех номеров… всё также проблемы с поиском конкретного номера, впринципе поиск дольше… Решение:
• Просто несколько раз запишем одного и того же человека, но в каждом кортеже другой номер телефона

(Определение из википедии)
Отношение находится в первой нормальной форме (1НФ) тогда и только тогда, когда

• в отношении нет повторяющихся групп (атрибутов с одинаковым смыслом)
• все атрибуты атомарны
• у отношения есть ключ

Вторая нормальная форма

• Переменная отношения находится во второй нормальной форме тогда и только тогда, когда она находится в первой нормлаьной форме и каждый неключевой атрибут неприводимо зависит от каждого её потенциального ключа (уникальность, минимальность ключа)
  • Например, есть есть 2 потенциальных ключа - ису и предмет. Здесь неключевой атрибут имя зависит от ису. Но что-то зависит не полностью Решение:
• Делаем де композицию и теперь у нас все неключевые атрибуты полностью зависят от ключа

(не получится сделать вторую форму, если не сделана первая)

Третья нормальная форма

• Переменная отношения находится в третьей нормальной форме тогда, и только тогда, когда она находится во второй нормальной норме, и отсутствуют транзитивно функциональные зависимости неключевых атрибутов от ключевых
  • В примере номер не зависит от человека, а только от кафедры. Кафедра зависит от человека, а номер от кафедры. Решение:
  • Снова делаем декомпозицию, чтобы не было повтора телефона для человека

Четвёртая нормальная форма

• Переменная отношения находится в НФБК, когда она находится в третьей нормальной форме и ключевые атрибуты составного ключа не зависят от неключевых атрибутов
• Таблиц с простым первичным ключом, находящиеся в 3 НФ, автоматически соответсвтуют НФБК

Высшие нормальные формы

• Четвертая нормальная форма (4НФ): Борется с многозначными зависимостями. Это когда один атрибут определяет множество независимых значений других атрибутов
• Пятая нормальная форфма (5НФ): Борется с зависимостями соединения без потерь, когда отношение можно без искажений восстановить только из трех и более проекций.

Многозначные зависимости

• X многозначно определяет Y тогда и только тогда, когда для каждого значения X существует набор значений Y, и этот набор не зависит от значений других атрибутов Z
• Если мы зафиксируем значение X, то получим независимые от друг друга множества соответсвующих значений Y и Z
• Многозначная зависимость возникает, когда у одной сущности есть две или более независимых характеристики “многие-ко-многим”

Четвертая нормальная форма

• Переменная отношения находится в четвертой нормальной форме, если она находится в третьей нормальной форме и не содрежит нетривиальных многозначных зависимостей

Пример 4НФ

• Преподаватель Иванов ведет два предмета (Математика и Физика) и у него два студента (Петров и Сидоров). Чтобы отразить все возможные парные комбинации, нам пришлось создать 4 строки
• Аномалия Вставки: Чтобы дбавить преподавтелю Иванову третьего студента, нам нужно будет вставить две новых строки: одну для Математики, другую для Физика
• Удаление: Если студент Сидоров перестал изучать Физику у Иванова, мы должны
• удалить только одну строку? Но какую? Удаление одной строки нарушит целостность данных о том, что Иванов ведет и Физику, и что сидоров у него учится.

Решение: декомпозиция на два отношения

Пятая нормальная форма

• Отношение находится в 5НФ если каждая нетривиальная зависимость соединения в нем следует из его потенциальных ключей
• Отношение в 5НФ не может быть без потерть декопозировано на несколько меньших отношений (на две, три и более), а птом корректно восстановлено. любая такая попытка приведет либо к потере данных, либо к появлению “фантомных” данных

Пример 5НФ

• Бизнес-правило: “Если поставщик S поставляет деталь P, и деталь P используется в проекте J, и поставщик S работает над проектом J, т поставщик S поставляет дталь P для проекта J”
• Это правило является циклическим ограничением. Оно означает, что наша таблица должна быть закрыта относительно этого правила. если существует три пары (S,P), (P,J) и (S,J), то должна существовать и тройка (S,P,J)
• Аномалия: Если мы попробуем декомпозировать эту таблицу на любые две проекции (например, (Поставщик, Деталь) и (Деталь, Проект)), а потом обратно их соединить, мы получим фиктивные (ложные) строки, которых не было в исходном отношении.

Решение: перепроектирование отношений

Пример staff_property_inspection

• Отчёт о осмотрах объектов недвижимости сотрудниками.
• Проблема: Повторяющиеся группы данных, адрес объекта и имя сотрудника дублируются для каждого осмотра

1 НФ

• Устранены повторяющиеся группы. Первичный ключ: property_no, inspection_date)
• Атрибут property_address частично зависит только от property_no, что нарушает “2НФ”

2 НФ

• Устранена частичная зависимость. Неключевые атрибуты зависят от всего первичного ключа.
• Атрибут staff_name транзитивно зависит от первичного ключа через staff_no, что нарушает 3НФ

3 НФ

• Устранены транзитивные зависимости. Схема находится в 3НФ
• Зависимость (staff_no, inspection_date) → car_registration нарушает НФБК, так как детирминант не является потенциальным ключом

НФБК

Delete

[ WITH [ RECURSIVE ] _`with_query`_ [, ...] ]
DELETE FROM [ ONLY ] _`table_name`_ [ * ] [ [ AS ] _`alias`_ ]
    [ USING _`from_item`_ [, ...] ]
    [ WHERE _`condition`_ | WHERE CURRENT OF _`cursor_name`_ ]
    [ RETURNING [ WITH ( { OLD | NEW } AS _`output_alias`_ [, ...] ) ]
                { * | _`output_expression`_ [ [ AS ] _`output_name`_ ] } [, ...] ]

ON DELETE

• RESTRICT
• NO ACTION
• SET NULL
• SET DEFAULT

🌱 Авторы:
salt-caramel
notakeith