4) Нормализация

Что такое нормализация?

НОРМАЛИЗАЦИЯ — это метод проектирования базы данных, который организует таблицы таким образом, чтобы уменьшить избыточность и зависимость данных. Нормализация делит большие таблицы на меньшие таблицы и связывает их, используя отношения. Целью нормализации является устранение избыточных (бесполезных) данных и обеспечение логического хранения данных.

Изобретатель реляционной модели Эдгар Кодд предложил теорию нормализации с введением первой нормальной формы, и он продолжил расширять теорию второй и третьей нормальной формой. Позже он присоединился к Раймонду Ф. Бойсу для разработки теории нормальной формы Бойса-Кодда.

В этом уроке вы узнаете

1NF Правила
2NF Правила
3NF Правила
BCNF (нормальная форма Бойса-Кодда)

Нормальные формы базы данных

Теория нормализации данных в SQL все еще развивается. Например, есть обсуждения даже на 6- ^й нормальной форме. Однако в большинстве практических применений нормализация достигает своего наилучшего значения в 3- ^й нормальной форме . Эволюция теорий нормализации проиллюстрирована ниже:

Пример нормализации базы данных:

Мы будем изучать нормализацию с помощью тематического исследования. Предположим, видео библиотека поддерживает базу данных фильмов, сдаваемых в аренду. Без какой-либо нормализации вся информация хранится в одной таблице, как показано ниже.

Здесь вы видите, что Movies Rented column имеет несколько значений. Теперь давайте перейдем к 1-м нормальным формам:

1NF (Первая нормальная форма) Правила

Каждая ячейка таблицы должна содержать одно значение.
Каждая запись должна быть уникальной.

Таблица выше в 1NF-

Пример 1NF

Прежде чем мы продолжим, давайте разберемся в нескольких вещах —

Что такое ключ?

KEY — это значение, используемое для уникальной идентификации записи в таблице. КЛЮЧ может быть один столбец или комбинация нескольких столбцов

Примечание. Столбцы в таблице, которые НЕ используются для однозначной идентификации записи, называются неключевыми столбцами.

Что такое первичный ключ?

Первичным является значение в одном столбце, используемое для уникальной идентификации записи в базе данных.

Имеет следующие атрибуты

Первичный ключ не может быть NULL
Значение первичного ключа должно быть уникальным
Значения первичного ключа следует редко менять
Первичному ключу должно быть присвоено значение при вставке новой записи.

Что такое составной ключ?

Составной ключ — это первичный ключ, состоящий из нескольких столбцов, используемых для уникальной идентификации записи.

В нашей базе данных есть два человека с одинаковым именем Роберт Фил, но они живут в разных местах.

Следовательно, мы требуем, чтобы полное имя и адрес идентифицировали запись однозначно. Это составной ключ.

Давайте перейдем во вторую нормальную форму 2NF

2NF (вторая нормальная форма) правила

Правило 1 — быть в 1НФ
Правило 2 — Первичный ключ с одним столбцом

Ясно, что мы не сможем сделать нашу простую базу данных в форме 2- ^й нормализации, если не разберем таблицу выше.

Мы разделили нашу таблицу 1NF на две таблицы, а именно. Таблица 1 и Таблица2. Таблица 1 содержит информацию об участниках. Таблица 2 содержит информацию об арендованных фильмах.

Мы ввели новый столбец с именем Membership_id, который является первичным ключом для таблицы 1. Записи могут быть однозначно идентифицированы в таблице 1 с использованием идентификатора членства.

База данных — внешний ключ

В таблице 2 Membership_ID является внешним ключом

Внешний ключ ссылается на первичный ключ другой таблицы! Это помогает соединить ваши таблицы

Внешний ключ может иметь имя, отличное от его первичного ключа.
Это гарантирует, что строки в одной таблице имеют соответствующие строки в другой
В отличие от первичного ключа, они не должны быть уникальными. Чаще всего они не
Внешние ключи могут быть нулевыми, хотя первичные ключи не могут

Зачем вам нужен внешний ключ?

Предположим, новичок вставляет запись в таблицу B, такую как

Вы сможете вставить в свой внешний ключ только те значения, которые существуют в уникальном ключе родительской таблицы. Это помогает в ссылочной целостности.

Вышеупомянутая проблема может быть преодолена путем объявления идентификатора членства из таблицы 2 в качестве внешнего ключа идентификатора членства из таблицы 1

Теперь, если кто-то попытается вставить значение в поле идентификатора членства, которого нет в родительской таблице, появится сообщение об ошибке!

Что такое транзитивные функциональные зависимости?

Транзитивная функциональная зависимость — при изменении неключевого столбца может привести к изменению любого другого неключевого столбца.

Рассмотрим таблицу 1. Изменение неключевого столбца Полное имя может изменить приветствие.

Давайте перейдем в 3NF

3NF (третья нормальная форма) правила

Правило 1 — быть в 2NF
Правило 2 — не имеет транзитивных функциональных зависимостей

Чтобы переместить нашу таблицу 2NF в 3NF, нам снова нужно снова разделить нашу таблицу.

Пример 3NF

Мы снова разделили наши таблицы и создали новую таблицу, в которой хранятся приветствия.

Там нет транзитивных функциональных зависимостей, и, следовательно, наша таблица в 3NF

В таблице 3 идентификатор приветствия является первичным ключом, а в таблице 1 идентификатор приветствия является внешним по отношению к первичному ключу в таблице 3.

Теперь наш маленький пример находится на уровне, который не может быть далее разложен для достижения более высоких форм нормализации. На самом деле, это уже в высших формах нормализации. Отдельные усилия для перехода к следующим уровням нормализации данных обычно требуются в сложных базах данных. Тем не менее, мы будем кратко обсуждать следующие уровни нормализации в следующем.

BCNF (нормальная форма Бойса-Кодда)

Даже если база данных находится в 3- ^й нормальной форме, все равно могут возникнуть аномалии, если она имеет более одного ключа- кандидата .

Иногда BCNF также называют 3.5 нормальной формой.

4NF (Четвертая Нормальная Форма) Правила

Если ни один экземпляр таблицы базы данных не содержит двух или более независимых и многозначных данных, описывающих соответствующий объект, он находится в 4- ^й нормальной форме.

5NF (Пятая нормальная форма) Правила

Таблица находится в 5- ^й нормальной форме, только если она находится в 4NF и не может быть разложена на любое количество таблиц меньшего размера без потери данных.

6NF (Шестая Нормальная Форма) Предложено

6- ^я нормальная форма не стандартизирована, однако, в течение некоторого времени она обсуждается экспертами по базам данных. Надеюсь, у нас будет четкое и стандартизированное определение для 6- ^й нормальной формы в ближайшем будущем …

Это все для нормализации !!!

Резюме

Проектирование базы данных имеет решающее значение для успешного внедрения системы управления базами данных, которая отвечает требованиям к данным корпоративной системы.
Нормализация помогает создавать системы баз данных, которые являются экономически эффективными и имеют лучшие модели безопасности.
Функциональные зависимости являются очень важным компонентом процесса нормализации данных.
Большинство систем баз данных являются нормализованными базами данных вплоть до третьих нормальных форм.
Первичный ключ однозначно идентифицирует запись в таблице и не может быть нулевым
Внешний ключ помогает соединить таблицу и ссылается на первичный ключ