Нормализация отношений

Требование нормализации отношений направлено на обеспечение такой их структуры, которая исключает некорректное обновление значений некоторых атрибутов и ошибки в выполнении определенных операций выборки.

Первая нормальная форма

Отношение удовлетворяет первой нормальной форме (1НФ), если все его атрибуты атомарны (неделимы), т.е среди атрибутов нет составных или множественных значений.

Например, приведенное на рисунке 1 отношение студент не удовлетворяет первой нормальной форме, т.к имеет атрибут место рождения, состоящий из атрибутов республика, область, город (село), а также атрибут иностранный язык (которым владеет студент) с множественными значениями для некоторых студентов.

СТУДЕНТ

Рисунок 1 Отношение, не удовлетворяющее первой нормальной форме

Когда говорится о невозможности иметь составной атрибут (например, место рождения) имеется в виду, что невозможно одновременно иметь (обращаться к ним) атрибуты, республика, область, город и те же самые значения именовать как место рождения. Необходимо принять либо первый (детальные атрибуты), либо второй вариант. Если все же необходимо кроме место рождения иметь возможность обращаться к атрибуту город, то необходимо ввести дополнительный атрибут город, где родился.

Более значительная специфика связана с атрибутом с множественными значениями.

Соблюдая требования одного размера атрибута во всех кортежах, мы должны бы были представить исходное отношение либо в виде рисунка 2 либо в виде рисунка 3.

В первом случае размер атрибута иностранный язык, рассчитанный под максимальное возможное число языков, будет неоправданно большим, к тому же процедура поиска кортежей с заданным значением языка будет отличаться от аналогичной процедуры для атрибутов с атомарными значениями.

Рисунок 2 – Размещение множественных значений атрибутов в одном кортеже

Рисунок 3 Организация хранения атрибутов с множественными значениями в виде типичной для реляционной модели однородной структуры.

Второе представление снимает предыдущие проблемы, однако, порождает новые, связанные с дублированием значений первых атрибутов для студентов, владеющих несколькими языками. Кроме излишнего расхода памяти здесь возникают проблемы обновления значений (должна быть специальная процедура) и проблема обработки, например подсчет числа объектов, родившихся в некоторый день или диапазоне дат.

Реляционная модель требует нормализации (приведения к 1НФ) путем разбиения исходного отношения на два следующим образом: из исходного отношения СТУДЕНТ исключается атрибут с множественным значением и получается новое отношение СТУДЕНТ 1, а исключенный атрибут вместе с ключом исходного отношения образует новое отношение СТУДЕНТ 2 (рисунок 4) причем оба атрибута являются ключевым).

СТУДЕНТ 1

СТУДЕНТ 2

Рисунок 4 – Результат нормализации отношения СТУДЕНТ.