Normalisering Framstillingen avviker noe fra læreboka, Hva er normalisering? side 2 Normaliseringens plass i utviklingsprosessen side 3 Eksempel side 4 Funksjonell avhengighet side 5-6 Første normalform (1NF) side 7 Andre normalform (2NF) side 8-9 Tredje normalform (3NF) side 10 Generelle definisjoner av 2NF og 3NF side 11-13 Boyce-Codd normalform (BCNF) side 13-15 Framstillingen avviker noe fra læreboka, der normalisering gjennomgås i kapittel 3. Else Lervik, oktober 2011

Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011 Hva er normalisering? Normalisering er en formell metode for å designe relasjonsdatabaser Mål: Å unngå unødvendig dobbeltlagring av data (redundans) pga dobbeltlagring lett fører til inkonsistente data. Dobbeltlagring er kun nødvendig for å kople tabeller sammen (referanseintegritet, primærnøkkel – fremmednøkkel) Middel: Dele opp eksisterende tabeller Normaliseringen legger stor vekt på å finne kandidatnøkler. Det stilles formelle krav til sammenhengen mellom attributtene i en tabell. Jo strengere krav, desto høyere normalform. 1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF, 5NF,…? 4NF og 5NF kun av teoretisk betydning. Gjennomgås ikke. Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Normaliseringens plass i utviklingsprosessen Som kvalitetssikring: For å forstå en eksisterende database: Relasjonsmodell basert på EER-diagram Normalisering ”Enda bedre” relasjonsmodell Et sett med tabeller Klargjør funksjonelle avhengigheter Grunnlag for å lage EER-modell Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Har fått følgende dataeksempel til vurdering lev_nr lev_navn status lev_by prod_nr, antall 1 Svendsen 20 Lillehammer (1, 300), (2, 200), (3, 400), (4, 200), (5, 100), (6, 100) 2 Jensen 30 Porsgrunn (1, 300), (2, 400) 3 Bø (2, 400) 4 Christiansen (2, 200) Det er fullt mulig å ta tak i dette via EER-modellering, men vi velger normalisering ettersom dataene allerede er gitt på tabellform. Kan vi bruke denne tabellen i databasen? Skal gjennomgå Codds tre-trinns-prosess (1972) 1NF  2NF  3NF Forutsetter kun én kandidatnøkkel. Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Funksjonell avhengighet Gitt en relasjon R med (bl.a.) attributtene X og Y. X og Y kan være sammensatte. Y er funksjonelt avhengig (f.a.) av X hvis og bare hvis det til hver X-verdi er assosiert eksakt en Y-verdi. R.X ---> R.Y Eller: X bestemmer (”determinerer”) Y. X er en determinant. Eks.: leveranse1.lev_nr ---> leveranse1.status leveranse1. lev_nr ---> leveranse1. (lev_navn, status) leveranse1.(lev_nr, lev_navn) ---> leveranse1.lev_by Dersom X er en supernøkkel må alle de øvrige attributtene være funksjonelt avhengig av X. Y er fullt funksjonelt avhengig (f.f.a.) av X, hvis den er funksjonelt avhengig av X, og det ikke fins en delmengde Z av X som Y er funksjonelt avhengig av. Eks.: leveranse1.(lev_nr, lev_navn) ---> leveranse1.lev_by f.a., men ikke f.f.a. leveranse1.(lev_nr) ---> leveranse1.lev_by f.f.a. (og dermed f.a.) Heretter betyr f.a. det samme som f.f.a. Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Viser funksjonelle avhengigheter i et diagram lev_by status lev_nr lev_navn Dette er en modell av virkeligheten. prod_nr antall Merk at lev_by bestemmer status! Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Første normalform (1NF) Første normalform (1NF): Det eksisterer en primærnøkkel, og ingen del av denne er NULL. Tabellen inneholder ikke repeterende grupper. - Kun én verdi i hver rute i tabellen. Tabellen foran ser slik ut på 1NF: lev_nr lev_navn status lev_by prod_nr antall 1 Svendsen 20 Lillehammer 300 2 200 3 400 4 5 100 6 Jensen 30 Porsgrunn Bø Christiansen Hva er primærnøkkelen? Problemer med oppdatering? Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011 Andre normalform (2NF) Andre normalform (2NF): En relasjon er på 2NF hvis og bare hvis den er på 1NF, og den ikke inneholder partielle avhengigheter (en ikke-nøkkel-attributt er f.a. av en del av primærnøkkelen). Fra 1NF til 2NF: Splitt opp relasjonen i flere nye relasjoner slik at partielle avhengigheter unngås. (”Ingen piler krysser bokser”) lev_by lev_nr lev_nr antall status lev_navn prod_nr Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Splitter 1NF-tabellen i to lev_nr prod_nr antall 1 300 2 200 3 400 4 5 100 6 lev_nr lev_navn status lev_by 1 Svendsen 20 Lillehammer 2 Jensen 30 Porsgrunn 3 Bø 4 Christiansen Hva er primærnøklene i disse to tabellene? Splitter ved å foreta en projeksjon. En naturlig forening bringer relasjonene tilbake til utgangspunktet. De nye tabellene kan inneholde mer informasjon enn de opprinnelige, men ikke mindre. Problemer med oppdatering? Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Tredje normalform (3NF) Fra 2NF til 3NF: Transitive avhengigheter fjernes. Transitiv avhengighet: lev_nr  lev_by  status, det vil si lev_nr  status Tredje normalform (3NF): En relasjon er på 3NF, hvis og bare hvis den er på 2NF, og den ikke inneholder transitive avhengigheter. (”Alle piler utgår fra primærnøkkelen.”) lev_by lev_by status lev_nr lev_navn lev_by status Lillehammer 20 Porsgrunn 30 lev_nr lev_navn lev_by 1 Svendsen Lillehammer 2 Jensen Porsgrunn 3 Bø 4 Christiansen Hva er primærnøklene i disse to tabellene? Problemer med oppdatering? Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Generelle definisjoner av 2NF og 3NF Hva hvis flere kandidatnøkler? 2NF En relasjon er på 2NF hvis og bare hvis den er på 1NF, og den ikke inneholder partielle avhengigheter (en ikke-nøkkel-attributt er f.a. av en del av en kandidatnøkkel). 3NF En relasjon er på 3NF, hvis og bare hvis den er på 2NF, og den ikke inneholder transitive avhengigheter, dvs at det ikke fins ikke-nøkkelattributter som er funksjonelt avhengig av andre ikke-nøkkelattributter. Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Eksempel med flere kandidatnøkler Anta at også lev_navn entydig identifiserer en leverandør. Ellers noe forenklet: To kandidatnøkler: (lev_nr, prod_nr) (lev_navn, prod_nr) lev_navn lev_nr prod_nr Sjekk mot de generelle definisjonene av 2NF og 3NF antall Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Eksempel med flere kandidatnøkler, forts lev_nr lev_navn prod_nr antall 1 Svendsen 300 2 200 3 400 4 5 100 6 Jensen Bø Christiansen lev_navn lev_nr prod_nr antall Problemer med oppdatering? Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Boyce-Codd normalform (BCNF) Boyce-Codd normalform (BCNF): En relasjon tilfredsstiller BCNF hvis enhver determinant er en kandidatnøkkel. Hvis en tabell har bare én kandidatnøkkel, er 3NF og BCNF ekvivalente. To kandidatnøkler: (lev_nr, prod_nr) (lev_navn, prod_nr) lev_navn lev_nr prod_nr Er BCNF oppfylt? antall Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011

Splitter slik at BCNF er tilfredsstillt lev_nr prod_nr antall 1 300 2 200 3 400 4 5 100 6 lev_nr lev_navn 1 Svendsen 2 Jensen 3 Bø 4 Christiansen Kandidatnøkler i disse tabellene? Konklusjon: Unødvendig å gå gjennom 1NF 2NF3NF prosessen. I praktisk arbeid er det nok å sjekke at BCNF er oppfylt. BCNF kan også brukes dersom de tre kravene midt på side 93 i læreboka ikke er oppfylt. Datamodellering og databaser Else Lervik, oktober 2011