Нормализация (нормальные формы) в реляционной модели данных.
Нормализация — процесс удаления избыточных данных, устранение аномалий.
Цели
- Повышение производительности
- Повышение удобства управления данными
Избыточность данных — когда одни и те же данные хранятся в нескольких местах базы данных.
Процесс нормализации — последовательный процесс приведения базы данных к эталонному виду, переход от одной нормальной формы к следующей.
Нормальная форма базы данных — набор правил и критериев, которым должна соответствовать база данных.
UNF (Ненормальная форма, нулевая нормальная форма)
Перед приведением БД к нормальной форме нужно привести её к табличному виду, чтобы он соответствовал базовым принципам реляционной теории:
- строки в таблицах не должны быть пронумерованы
- порядок столбцов не имеет значения
Пример таблицы в UNF
| BlockID | Area | Operator | Holes | Depths | Explosives | Charges |
|---|---|---|---|---|---|---|
| B1 | A1 | Op1 | H1,H2 | 10,12 | ANFO, Emulsion | 50,60 |
Проблемы:
- В ячейках содержится несколько значений
- Данные дублируются
1NF (Первая нормальная форма)
Правила 1NF:
- Ячейки таблицы хранят атомарные значения — одно не составное значение в каждой ячейке
- Строки таблицы не должны дублироваться
- Столбцы должны содержать данные одного типа
Пример таблицы в 1NF
| BlockID | Area | Operator | HoleID | Depth | Explosive | Charge |
|---|---|---|---|---|---|---|
| B1 | A1 | Op1 | H1 | 10 | Березит | 50 |
| B1 | A1 | Op1 | H2 | 12 | Амонит | 60 |
2NF (Вторая нормальная форма)
Правила 2NF:
- Таблица должна иметь ключ, по которому можно идентифицировать каждую строку
- Все неключевые столбцы должны зависеть от полного ключа (для составного ключа)
- Выделяем отдельные сущности, чтобы убрать дублирование данных и частичные зависимости
Примеры таблиц в 2NF
BlastBlock
| BlockID | AreaID | OperatorID |
|---|---|---|
| B1 | A1 | O1 |
Area
| AreaID | AreaName |
|---|---|
| A1 | Pit-1 |
Operator
| OperatorID | OperatorName |
|---|---|
| O1 | Опер главный |
BlastHole
| HoleID | BlockID | Depth |
|---|---|---|
| H1 | B1 | 10 |
| H2 | B1 | 12 |
Charging
| HoleID | ExplosiveID | Charge |
|---|---|---|
| H1 | E1 | 50 |
| H2 | E2 | 60 |
ExpAgent
| ExplosiveID | ExplosiveName |
|---|---|
| E1 | Березит |
| E2 | Амонит |
3NF (Третья нормальная форма)
Правила 3NF:
- Нет транзитивных зависимостей
(одно поле не зависит от другого неключевого поля)
Примеры в наших таблицах:
AreaNameзависит только отAreaIDOperatorNameзависит только отOperatorIDExplosiveNameзависит только отExplosiveID
BCNF (Нормальная форма Бойса–Кодда)
Правила BCNF:
- Любой детерминант (столбец или комбинация столбцов, от которых что-то зависит) должен быть кандидатом в ключ
То есть, не должно быть зависимостей, где неключевой столбец определяет другой столбец.