Нормализация базы данных.

БД должна быть нормализована. Существует несколько нормальных форм БД. Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений.

В теории реляционных БД обычно выделяется следующая последовательность нормальных форм:

- первая нормальная форма (1NF);

- вторая нормальная форма (2NF);

- третья нормальная форма (3NF);

- нормальная форма Бойса - Кодда (BCNF);

- четвертая нормальная форма (4NF);

- пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения (5NF или PJ/NF).

Основные свойства нормальных форм:

- каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей;

- при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных свойств сохраняются.

В основе процесса нормализации лежит метод декомпозиции отношения, находящегося в предыдущей нормальной форме, в два или более отношения, удовлетворяющих требованиям следующей нормальной формы.

Предварительно дадим несколько определений.

1. Функциональная зависимость.

В отношении R атрибут Y функционально зависит от атрибута X (X и Y могут быть составными) в том и только в том случае, если каждому значению X соответствует в точности одно значение Y [2].

2. Полная функциональная зависимость

Функциональная зависимость атрибута Y от атрибута X в отношении R называется полной, если атрибут Y не зависит функционально от любого точного подмножества X.

3. Транзитивная функциональная зависимость

Функциональная зависимость атрибута Y от атрибута X в отношении R называется транзитивной, если существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости Z от Х и атрибута Y от Z и отсутствует функциональная зависимость атрибута X от Z.

Отношение находится в первой нормальной форме (1NF) тогда, когда все атрибуты атомарны и отсутствуют повторяющиеся группы.

Атомарность (неделимость) атрибутов определяется относительно рассматриваемой предметной области. Например, такое понятие как адрес, включает в себя, как минимум, город, улицу, дом и т.д. В зависимости от предметной области адрес может быть представлен одним или большим числом атрибутов. Например, если адрес требуется только для отправки корреспонденции, то для него достаточно одного атрибута. Если же требуется анализировать количество адресатов в различных городах, то для адреса необходимо использовать два атрибута: город и городской адрес.

Под повторяющейся группой подразумевается набор атрибутов, имеющих одно и тоже смысловое значение. Например, мы описываем сущность «организация» и знаем, что у любой организации, в принципе, может быть несколько телефонов. Если мы введем в сущность атрибуты «телефон 1», «телефон 2» и т.д., то они образуют повторяющуюся группу, и отношение станет ненормализованным. В данном случае необходимо создать сущность «телефон» и связать с ней сущность «организация» связью один – ко - многим.

Отношение находится во второй нормальной форме (2NF) в том и только в том случае, когда находится в 1NF, и каждый не ключевой атрибут полностью зависит от первичного ключа (или от каждого ключа, если их несколько).

Отношение находится в третьей нормальной форме (3NF) в том и только в том случае, если находится в 2NF и каждый не ключевой атрибут не транзитивно зависит от первичного ключа (или от какого-либо ключа, если их несколько).

На практике третья нормальная форма достаточна в большинстве случаев, и приведением к третьей нормальной форме процесс проектирования реляционной базы данных обычно заканчивается.