Процедура нормализации

В соответствии с определениями нормальных форм можно дать и другое определение нормализации: нормализация — это процесс последовательной замены таблицы ее полными декомпозициями до тех пор, пока все они не будут находиться в 5НФ. Однако оказывается, что достаточно привести таблицы кНФБК и с большой гарантией считать, что они находятся в 5НФ (это утверждение нуждается в проверке, но пока не существует эффективного алгоритма такой проверки).

Рассмотрим процедуру приведения таблиц кНФБК. Такая процедура основывается на том, что единственными функциональными зависимостями в любой таблице должны быть зависимости вида А —» К, где К — первичный ключ, а А — не который атрибут. Принцип «один факт в одном месте» говорит о том, что не должно существовать в рамках таблицы никаких других функциональных зависимостей. Цель нормализации и состоит в удалении этих «других» функциональных зависимостей.

Рассмотрим два возможных случая.

1. Таблица имеет составной первичный ключ вида, скажем, (К1, К2), и включает также атрибут А, который функционально зависит от части этого ключа (например, от К2), но не от полного ключа. В этом случае рекомендуется сформировать другую таблицу, содержащую атрибуты К2 и А (первичный ключ — К2), и удалить атрибут А из первоначальной таблицы:

2. Таблица имеет первичный (возможный) ключ К, атрибут А1, который не является возможным ключом, но функционально зависит от К, и другой не ключевой атрибут А2, который функционально зависит от Al. Решение здесь, по существу, то же самое, что и прежде — формируется другая таблица, содержащая атрибуты А1 и А2, с первичным ключом Al, а атрибут А2 удаляется из первоначальной таблицы.

Таким образом, повторяя применение двух рассмотренных правил, для любой заданной таблицы почти во всех реальных практических ситуациях можно получить в конечном счете множество таблиц, которые находятся в НФБКи не содержат каких-либо функциональных зависимостей вида, отличного от А -» К.

Применим приведенные правила для полной нормализации универсального отношения «Сессия» (рис. 6.2).

1. Определение первичного ключа таблицы. Предположим, что каждый студент сдает один раз экзамен (зачет) по дисциплине учебного плана и получает оценку. Дисциплина учебного плана однозначно характеризуется наименованием, номером семестра, за который отчитывается студент, и формой отчетности (так как учебный план предусматривает сдачу и экзамена, и зачета по одной и той же дисциплине в рамках одного семестра). Тогда в качестве первичного ключа отношения «Сессия» можно использовать следующий набор атрибутов:

ФИО студента, Дисциплина, Семестр, Форма отчетности.

2. Выявление атрибутов, функционально зависящих от части составного ключа.

Каждый из атрибутов — ФИОпреподавателя и Количество часов — функционально зависит только от атрибутов Дисциплина, Семестр и Форма отчетности, т. е. этот атрибут вместе с совокупностью атрибутов первичного ключа составит вторую таблицу:

Учебный план (Дисциплина, СеместрФорма отчетности, Количество часов, ФИО преподавателя).

Из исходной таблицы при этом удаляются атрибуты Количество часов и ФИО преподавателя:

Результаты сессии (ФИО студента, Дисциплина, Семестр,Форма отчетности, Оценка).

Составной первичный ключ, повторяющийся в обеих таблицах, приводит к избыточности при дублировании информации сразу трех столбцов, поэтому кажется целесообразным ввести дополнительный атрибут — № (порядковый номер) — в таблицу «Учебный план» и использовать именно его в качестве первичного ключа. Тогда таблицы примут следующий вид:

Учебный план (№ Уч. плана, Дисциплина, Семестр, Форма отчетности, Кол-во часов, ФИО преподавателя).

Результаты сессии (ФИО студента, № Уч. плана, Оценка).

Такой декомпозиции на самом деле достаточно для того, чтобы преобразовать исходную таблицу ксовокупности нормализованных таблиц (обе полученные таблицы приведены к НФБК), однако полученный проект может быть улучшен путем введения дополнительных таблиц «Дисциплины», «Студенты» и «Преподаватели». Далее мы приведем пример проектирования БД не на основе декомпозиции универсального отношения, а путем построения инфологической модели предметной области и преобразования ее на логическом уровне в реляционную модель данных.