Нормализация отношений. Четвертая нормальная форма

Нормализация отношений. Нормальная форма Бойса-Кодда.

На практике третья нормальная форма устраняет большинство аномалий схем таблиц-отношений, а также ситуации дублирования данных, и после декомпозиции исходных таблиц отношений до третьей нормальной формы процесс нормализации заканчивается. Вместе с тем в некоторых случаях третью нормальную форму можно также "улучшить", в частности приведением таблицы-отношения в нормальную форму Бойса-Конда.

Такие ситуации связаны с наличием так называемых детерминантов – совокупности атрибутов (составных атрибутов), от которых функционально полно зависят другие атрибуты. В результате таблица может находиться в третьей нормальной форме, т.е. все его неключевые атрибуты взаимно функционально независимы, но имеется полная функциональная зависимость некоторых атрибутов от совокупности других атрибутов (детерминантов). Пример приведения таблицы из третьей нормальной формы в форму Бойса-Кодда:

Исходная таблица в третьей нормальной форме

Лич. № сотр.	Фамилия	Операция	Мероприятие
	Пронин	"Ы"	"Прыжок"
	Исаев	"Берн"	"Бросок"
	Исаев	"Брандебург"	"Прыжок"
	Бонд	"Золотой глаз"	"Бросок"

Декомпозиция для удовлетворения требованиям нормальной формы Бойса-Кодда

Лич. № сотр	Лич. № сотр		Лич. № сотр.	Операция	Мероприятие
	Пронин			"Ы"	"Прыжок"
	Исаев			"Берн"	"Бросок"
	Бонд			"Брандебург"	"Прыжок"
				"Золотой глаз"	"Бросок"

В данной таблице имеются два детерминанта – («Лич. № сотр.», «Операция») и («Фамилия», «Операция»), от каждого из которых функционально полно зависит поле-атрибут «Мероприятие».

Таблица-отношение находится в нормальной форме Бойса-Кодда тогда и только тогда, когда каждый его детерминант является возможным ключом. Очевидно, что если в таблице имеется всего один возможный ключ, то он одновременно является детерминантом, и нормальная форма Бойса-Кодда совпадает с третьей нормальной формой. Поэтому иногда нормальную форму Бойса-Кодда считают частным случаем третьей нормальной формы.

Встречаются также случаи, требующие «улучшения» и нормальной формы Бойса-Кодда. Такие ситуации связаны с многозначной зависимостью атрибутов.

Таблица-отношение находится в четвертой нормальной форме тогда и только тогда, когда в случае существования многозначной зависимости атрибута Y от атрибута X все остальные атрибуты функционально зависят от атрибута X.

Пример декомпозиции таблицы из нормальной формы Бойса-Кодда в четвертую нормальную форму:

Исходная таблица в нормальной форме Бойса-Кодда

Операция	Фамилия	Мероприятие
"Ы"	Пронин	"Прыжок"
"Ы"	Пронин	"Бросок"
"Золотой глаз"	Бонд	"Подход"
"Золотой глаз"	Бонд	"Контакт"
"Золотой глаз"	Бонд	"Связь"

Декомпозиция таблицы для выполнения требований четвертой нормальной формы

Операция	Фамилия		Операция	Мероприятие
"Ы"	Пронин		"Ы"	"Прыжок"
"Золотой глаз"	Бонд		"Ы"	"Бросок"
			"Золотой глаз"	"Подход"
			"Золотой глаз"	"Контакт"
			"Золотой глаз"	"Связь"

Исходя из примера, будем считать, что каждый сотрудник, привлеченный к какой-либо операции, в обязательном порядке участвует во всех проводимых в рамках данной операции мероприятиях. В этом случае единственно возможным ключом является совокупность всех трех полей-атрибутов (каждый сотрудник может участвовать в разных операциях, в одной операции может участвовать несколько сотрудников).

Т.к. имеется единственный возможный составной ключ, то данная таблица автоматически находится в нормальной форме Бойса-Кодда. При этом имеется многозначная зависимость поля-атрибута «Фамилия» от поля-атрибута «Операция» (для любой пары значений атрибутов «Операция» – «Мероприятие» значение атрибута «Фамилия» фактически определяется только значением атрибута «Операция» при сформулированном выше условии участия каждого сотрудника автоматически во всех мероприятиях данной операции). В такой ситуации для внесения информации о новом сотруднике, вовлекаемом в какую-либо операцию, придется добавить столько строк-кортежей, сколько мероприятий проводится в рамках данной операции.

Приведение таблицы в четвертую нормальную форму основывается на теореме Фейджина, в которой доказывается возможность проецирования без потерь таблицы с атрибутами X, Y, Z в две таблицы с атрибутами X, Y и X, Z, когда существует многозначная зависимость атрибута Y от атрибута X.

Дата добавления: 2015-05-09