- PDF ΔΩΡΕΑΝ Λήψη

Transcript

1 Κανονικοποίηση για Σχεσιακές Βάσεις Δεδομένων Αντζουλάτος Γεράσιμος Τμήμα Εφαρμογών Πληροφορικής στην Διοίκηση και Οικονομία ΤΕΙ Πατρών - Παράρτημα Αμαλιάδας 06 Δεκεμβρίου 2012

2 Περιεχομενα Παρουσίασης 1 Κανονικές Μορφές σε Πρωτεύοντα Κλειδιά 2

3 Εισαγωγή Η διαδικασία της κανονικοποίησης... προτάθηκε από τον Codd το 1972 περνά ένα σχήμα σχέσης από μια σειρά ελέγχων προκειμένου να πιστοποιηθεί αν το σχήμα σχέσης ανήκει σε κάποια συγκεκριμένη κανονική μορφή (normal form) είναι η διαδικασία αποσύνθεσης μη ικανοποιητικών κακών σχέσεων με διαχωρισμό των γνωρισμάτων τους σε μικρότερες σχέσεις προχωρά από πάνω προς τα κάτω (top-down)

4 Εισαγωγή Κανονικοποίηση των δεδομένων... μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία κατά την οποία διασπώνται τα δεδομένα σχεσιακά σχήματα με βάση τις συναρτησιακές εξαρτήσεις και τα πρωτεύοντα κλειδιά, έτσι ώστε να ικανοποιηθούν οι ιδιότητες: 1 της ελαχιστοποίησης των επαναλήψεων 2 της ελαχιστοποίησης των ανωμαλιών εισαγωγής, διαγραφής και τροποποίησης μη ικανοποιητικά σχήματα σχέσεων που δεν πληρούν τους ελέγχους κανονικής μορφής διασπώνται σε μικρότερα σχήματα σχέσεων που ικανοποιούν τους ελέγχους και άρα και τις παραπάνω ιδιότητες

5 Εισαγωγή Η διαδικασία της κανονικοποίησης παρέχει στους σχεδιαστές βάσεων δεδομένων τα εξής: ένα τυπικό πλαίσιο ανάλυσης των σχημάτων σχέσεων με βάση τα κλειδιά τους και τις συναρτησιακές εξαρτήσεις μεταξύ των γνωρισμάτων τους μια σειρά από ελέγχους που μπορούν να πραγματοποιηθούν σε κάθε σχήμα σχέσης ξεχωριστά, έτσι ώστε η σχεσιακή βάση δεδομένων να κανονικοποιηθεί σε οποιονδήποτε επιθυμητό βαθμό

6 Εισαγωγή Κανονική μορφή... Κανονικές Μορφές: Ο Codd πρότεινε αρχικά την πρώτη (1NF), δεύτερη (2NF) και τρίτη (3NF) κανονική μορφή Οι Codd και Boyce βελτίωσαν την 3NF και πρότειναν την κανονική μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Άλλες κανονικές μορφές: ο Fagin πρότεινε την τέταρτη κανονική μορφή (4NF) και την πέμπτη κανονική μορφή (5NF) μιας σχέσης αναφέρεται στη συνθήκη υψηλότερης κανονικής μορφής που ικανοποιεί και επομένως δείχνει τον βαθμό στον οποίο είναι κανονικοποιημένη

7 Εισαγωγικές Εννοιες Υπερκλειδί Ενα υπερκλειδί ενός σχήματος σχέσης R = {A 1, A 2,..., A n} είναι ένα σύνολο γνωρισμάτων S υποσύνολο του R με την ιδιότητα ότι δεν υπάρχουν δύο πλειάδες t 1 και t 2 σε οποιαδήποτε έγκυρη κατάσταση r της σχέσης R με t 1[S] = t 2[S] Κλειδί Ενα κλειδί Κ είναι ένα υπερκλειδί με την επιπλέον ιδιότητα ότι η απόσπαση ενός γνωρίσματος από το Κ θα έχει σαν συνέπεια να μην είναι πια υπερκλειδί

8 Εισαγωγικές Εννοιες Υπερκλειδί Ενα υπερκλειδί ενός σχήματος σχέσης R = {A 1, A 2,..., A n} είναι ένα σύνολο γνωρισμάτων S υποσύνολο του R με την ιδιότητα ότι δεν υπάρχουν δύο πλειάδες t 1 και t 2 σε οποιαδήποτε έγκυρη κατάσταση r της σχέσης R με t 1[S] = t 2[S] Κλειδί Ενα κλειδί Κ είναι ένα υπερκλειδί με την επιπλέον ιδιότητα ότι η απόσπαση ενός γνωρίσματος από το Κ θα έχει σαν συνέπεια να μην είναι πια υπερκλειδί

9 Εισαγωγικές Εννοιες Υποψήφια Κλειδιά Αν ένα σχήμα σχέσης έχει περισσότερα από ένα κλειδιά, καθένα ονομάζεται υποψήφιο κλειδί Ενα από τα υποψήφια κλειδιά ορίζεται αυθαίρετα σαν το πρωτεύον κλειδί, και τα άλλα ονομάζονται δευτερεύοντα κλειδιά Πρωτεύον Γνώρισμα Ενα πρωτεύον γνώρισμα πρέπει να είναι μέλος κάποιου υποψήφιου κλειδιού Μη Πρωτεύον Γνώρισμα Ενα μη πρωτεύον γνώρισμα δεν είναι πρωτεύον γνώρισμα, δηλαδή, δεν είναι μέλος κάποιου υποψήφιου κλειδιού

10 Εισαγωγικές Εννοιες Υποψήφια Κλειδιά Αν ένα σχήμα σχέσης έχει περισσότερα από ένα κλειδιά, καθένα ονομάζεται υποψήφιο κλειδί Ενα από τα υποψήφια κλειδιά ορίζεται αυθαίρετα σαν το πρωτεύον κλειδί, και τα άλλα ονομάζονται δευτερεύοντα κλειδιά Πρωτεύον Γνώρισμα Ενα πρωτεύον γνώρισμα πρέπει να είναι μέλος κάποιου υποψήφιου κλειδιού Μη Πρωτεύον Γνώρισμα Ενα μη πρωτεύον γνώρισμα δεν είναι πρωτεύον γνώρισμα, δηλαδή, δεν είναι μέλος κάποιου υποψήφιου κλειδιού

11 Δεν επιτρέπει: σύνθετα γνωρίσματα πλειότιμα γνωρίσματα εμφωλευμένες σχέσεις σύνθετα γνωρίσματα που οι τιμές τους για μια πλειάδα δεν είναι ατομικές (πλειότιμα) Θεωρείται μέρος του ορισμού της σχέσης Η Πρώτη Κανονική Μορφή υπαγορεύει ότι τα γνωρίσματα μπορούν να περιλαμβάνουν μόνο ατομικές (απλές, αδιαίρετες) τιμές και ότι η τιμή ενός γνωρίσματος σε μια πλειάδα πρέπει να είναι μία και μόνη τιμή από το πεδίο ορισμού του γνωρίσματος

12 Δεν επιτρέπει: σύνθετα γνωρίσματα πλειότιμα γνωρίσματα εμφωλευμένες σχέσεις σύνθετα γνωρίσματα που οι τιμές τους για μια πλειάδα δεν είναι ατομικές (πλειότιμα) Θεωρείται μέρος του ορισμού της σχέσης Η Πρώτη Κανονική Μορφή υπαγορεύει ότι τα γνωρίσματα μπορούν να περιλαμβάνουν μόνο ατομικές (απλές, αδιαίρετες) τιμές και ότι η τιμή ενός γνωρίσματος σε μια πλειάδα πρέπει να είναι μία και μόνη τιμή από το πεδίο ορισμού του γνωρίσματος

13 Παράδειγμα Εστω το σχήμα σχέσης ΤΜΗΜΑ και υποτίθεται πως κάθε τμήμα μπορεί να βρίσκεται σε περισσότερες από μια τοποθεσίες Το σχήμα αυτό δεν βρίσκεται σε 1NF διότι το γνώρισμα Τ ΤΟΠΟΘΕΣΙΕΣ δεν είναι ατομικό γνώρισμα

14 Τρεις τρόποι αντιμετώπισης 1 Απομακρύνουμε το γνώρισμα Τ ΤΟΠΟΘΕΣΙΕΣ και το θέτουμε σε ξεχωριστή σχέση, την ΤΟΠΟΘ ΤΜΗΜΑ, μαζί με το πρωτεύον κλειδί ΚΩΔ ΤΜΗΜΑ της ΤΜΗΜΑ. Πρωτεύον κλειδί της ΤΟΠΟΘ ΤΜΗΜΑ είναι ο συνδυασμός {ΚΩΔ ΤΜΗΜΑ, Τ ΤΟΠΟΘΕΣΙΕΣ} 2 Επεκτείνουμε κλειδί έτσι που να υπάρχει μια ξεχωριστή πλειάδα στην αρχική σχέση ΤΜΗΜΑ για κάθε τοποθεσία του τμήματος. Πρωτεύον κλειδί γίνεται ο συνδυασμός {ΚΩΔ ΤΜΗΜΑ, Τ ΤΟΠΟΘΕΣΙΕΣ}. Μειονέκτημα η εισαγωγή πλεονασμών στη σχέση 3 Αν είναι γνωστό το μέγιστο πλήθος τιμών του γνωρίσματος μπορεί το γνώρισμα Τ ΤΟΠΟΘΕΣΙΕΣ να αντικατασταθεί από τόσα γνωρίσματα όσα είναι οι πιθανές τιμές του. Μειονέκτημα η εισαγωγή null τιμών

15 Πλήρης και Μερική Συναρτησιακή Εξάρτηση Πλήρης Συναρτησιακή Εξάρτηση Μια συναρτησιακή εξάρτηση X Y είναι πλήρης συναρτησιακή εξάρτηση (full functional dependency) αν η αφαίρεση οποιουδήποτε γνωρίσματος Α από το Χ σημαίνει ότι η εξάρτηση δεν ισχύει πλέον - δηλαδή αν, για κάθε γνώρισμα A X, το (Q {A}) δεν προσδιορίζει συναρτησιακά το Υ Μερική Συναρτησιακή Εξάρτηση Μια συναρτησιακή εξάρτηση X Y είναι μερική συναρτησιακή εξάρτηση (partial dependency) αν κάποιο γνώρισμα A X μπορεί να αφαιρεθεί από το Χ και η εξάρτηση να εξακολουθεί να ισχύει, δηλαδή αν για κάποιο A X ισχύει (Q {A}) Y

18 Παράδειγμα Η ΣΕ {ΑΡ ΤΑΥΤ, ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ} ΩΡΕΣ είναι μια πλήρης ΣΕ, διότι οποιοδήποτε γνώρισμα από τα ΑΡ ΤΑΥΤ και ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ αφαιρεθεί, η εξάρτηση παύει να ισχύει. Οι εξαρτήσεις ΑΡ ΤΑΥΤ ΩΡΕΣ και ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ ΩΡΕΣ δεν ισχύουν Η συναρτησιακή εξάρτηση {ΑΡ ΤΑΥΤ, ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ} ΕΡ ΟΝΟΜΑ είναι μερική ΣΕ, διότι εάν αφαιρεθεί το γνώρισμα ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ, η εξάρτηση ΑΡ ΤΑΥΤ ΕΡ ΟΝΟΜΑ ισχύει

19 Παράδειγμα Η ΣΕ {ΑΡ ΤΑΥΤ, ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ} ΩΡΕΣ είναι μια πλήρης ΣΕ, διότι οποιοδήποτε γνώρισμα από τα ΑΡ ΤΑΥΤ και ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ αφαιρεθεί, η εξάρτηση παύει να ισχύει. Οι εξαρτήσεις ΑΡ ΤΑΥΤ ΩΡΕΣ και ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ ΩΡΕΣ δεν ισχύουν Η συναρτησιακή εξάρτηση {ΑΡ ΤΑΥΤ, ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ} ΕΡ ΟΝΟΜΑ είναι μερική ΣΕ, διότι εάν αφαιρεθεί το γνώρισμα ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ, η εξάρτηση ΑΡ ΤΑΥΤ ΕΡ ΟΝΟΜΑ ισχύει

20 Παράδειγμα Η σχέση Σπουδ Παρακ προκύπτει από το συνδυασμό των σχέσεων Σπουδαστής και Παρακολουθεί

21 Παράδειγμα Το πεδίο ΣΔΜ είναι το σύνολο των Διδακτικών Μονάδων που αντιστοιχεί στο συγκεκριμένο εξάμηνο που φοιτά το Σπουδαστής Ισχύει η ΣΕ: Εξάμηνο ΣΔΜ Το μοναδικό υποψήφιο κλειδί (είναι πρωτεύον) της σχέσης είναι σύνθετο αποτελούμενο από τα πεδία ΑΜ και Κωδ Μαθήματος Ισχύουν επίσης και οι ΣΕ ΑΜ ΣΔΜ {ΑΜ, Κωδ Μαθήματος} Εξάμηνο Παρακολ ΑΜ Εξάμηνο

22 Προβλήματα στις βασικές πράξεις διαχείρισης της σχέσης Σπουδ Παρακ Εισαγωγή: Δεν είναι δυνατόν να καταγραφεί η ύπαρξη ενός σπουδαστή (π.χ. τα στοιχεία του και το εξάμηνό του), εκτός εάν αυτός παρακολουθήσει ένα τουλάχιστον μάθημα Διαγραφή: Αν διαγράψουμε μια πλειάδα από τη σχέση Σπουδ Παρακ και αυτή είναι η μοναδική που αναφέρεται σε ένα συγκεκριμένο σπουδαστή, τότε διαγράφεται η πληροφορία για τα μαθήματα που παρακολουθεί ο συγκεκριμένος σπουδαστής, αλλά και τα υπόλοιπα στοιχεία του Ενημέρωση: Αν ένας συγκεκριμένος σπουδαστής παρακολουθεί πολλά μαθήματα θα καταγράφεται πολλές φορές το εξάμηνο του σπουδαστή

23 Για την επίλυση προβλημάτων αυτών... θα πρέπει να μετατρέψουμε τη σχέση Σπουδ Παρακ σε δεύτερη κανονική μορφή Παρατήρηση Η σχέση Σπουδ Παρακ δεν βρίσκεται στη δεύτερη κανονική μορφή γιατί τα πεδία Εξάμηνο και ΣΔΜ δεν είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτημένα από το πρωτεύον κλειδί (ΑΜ, Κωδ Μαθήματος) Μετατροπή σε 2NF Για να μετατραπεί στη δεύτερη κανονική μορφή θα πρέπει να δημιουργηθούν δυο αντίστοιχες σχέσεις: η Σπουδ(ΑΜ, ΣΔΜ, Εξάμηνο) και η Παρακ(ΑΜ, Κωδ Μαθήματος, Εξάμηνο Παρακολ)

24 Τα παραπάνω προβλήματα στην εισαγωγή, ενημέρωση/τροποποίηση και διαγραφή έχουν πλέον εξαλειφθεί

25 Ενα σχήμα σχέσης R είναι σε αν κάθε μη πρωτεύον γνώρισμα Α του R είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτώμενο από το πρωτεύον κλειδί με άλλα λόγια... Μια σχέση R είναι σε δεύτερη κανονική μορφή αν: 1 είναι σε πρώτη κανονική μορφή και 2 αν κάθε συναρτησιακή εξάρτηση X Y που υπάρχει στην R, είναι πλήρης συναρτησιακή εξάρτηση (full functional dependency)

26 Ενας πίνακας που είναι σε 1ΚΜ είναι και σε 2ΚΜ, όταν ισχύει οποιοδήποτε από τα εξής: το πρωτεύον κλειδί αποτελείται από ένα και μόνο χαρακτηριστικό, ο πίνακας δεν έχει χαρακτηριστικά που δεν αποτελούν κλειδί, ή κάθε χαρακτηριστικό που δεν είναι κλειδί, είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτώμενο από το πρωτεύον κλειδί Μετατροπή σε 2NF Γενικώς μια σχέση η οποία βρίσκεται στην πρώτη κανονική μορφή αλλά όχι στη δεύτερη, μπορεί πάντα να αναλυθεί σε ένα σύνολο σχέσεων που βρίσκονται στη δεύτερη κανονική μορφή Η διαδικασία αυτή ονομάζεται αποσύνθεση ή αποδόμηση της σχέσης Η αποδόμηση από την αρχική στις νέες σχέσεις πρέπει να γίνεται χωρίς απώλεια πληροφορίας και τότε ονομάζεται αποδόμηση χωρίς απώλεια πληροφορίας

27 Παράδειγμα Η σχέση ΕΡΓ ΕΡΓΟ βρίσκεται σε 1NF αλλά όχι σε 2NF διότι: το μη πρωτεύον γνώρισμα ΕΡ ΟΝΟΜΑ (όνομα εργαζομένου) παραβιάζει την 2NF λόγω της ΣΕ2 όπως και τα μη πρωτεύοντα γνωρίσματα Ε ΟΝΟΜΑ (όνομα έργου) και ΤΟΠ ΕΡΓΟΥ λόγω της ΣΕ3 οι ΣΕ2, ΣΕ3 καθιστούν τα ΕΡ ΟΝΟΜΑ, Ε ΟΝΟΜΑ και ΤΟΠ ΕΡΓΟΥ είναι μερικώς εξαρτώμενα από το πρωτεύον κλειδί {ΑΡ ΤΑΥΤ, ΚΩΔ ΕΡΓΟΥ} της ΕΡΓ ΕΡΓΟ παραβιάζοντας έτσι την 2ΚΜ

28 Παράδειγμα Οι ΣΕ1, ΣΕ2 και ΣΕ3 οδηγούν στην αποσύνθεση της σχέσης ΕΡΓ ΕΡΓΟ στα 3 σχήματα σχέσεων ΕΕ1, ΕΕ2 και ΕΕ3 που όλα βρίσκονται στην δεύτερη κανονική μορφή

29 - Παράδειγμα

32 Μεταβατική Εξάρτηση Μεταβατική Εξάρτηση Μια συναρτησιακή εξάρτηση X Y σε ένα σχήμα σχέσης R είναι μια μεταβατική εξάρτηση (transitive dependency) αν υπάρχει ένα σύνολο γνωρισμάτων Ζ που δεν είναι υποσύνολο οποιουδήποτε κλειδιού της R και τέτοιο ώστε να ισχύουν οι X Z και Z Y

33 Μεταβατική Εξάρτηση Μεταβατική Εξάρτηση Μια συναρτησιακή εξάρτηση X Y σε ένα σχήμα σχέσης R είναι μια μεταβατική εξάρτηση (transitive dependency) αν υπάρχει ένα σύνολο γνωρισμάτων Ζ που δεν είναι υποσύνολο οποιουδήποτε κλειδιού της R και τέτοιο ώστε να ισχύουν οι X Z και Z Y

34 Μεταβατική Εξάρτηση Παράδειγμα Η ΣΕ ΑΡ ΤΑΥΤ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ είναι μια μεταβατική ΣΕ, διότι: 1 ισχούουν οι ΣΕ: ΑΡ ΤΑΥΤ ΚΩΔ ΤΜΗΜΑΤΟΣ και ΚΩΔ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ, 2 το ΚΩΔ ΤΜΗΜΑΤΟΣ δεν είναι υποσύνολο του κλειδιού της ΕΡΓ ΤΜΗΜΑ Η συναρτησιακή εξάρτηση ΑΡ ΤΑΥΤ Ε ΟΝΟΜΑ (όνομα έργου) δεν είναι μεταβατική διότι δεν υπάρχει γνώρισμα Χ τέτοιο ώστε ΑΡ ΤΑΥΤ Χ και Χ Ε ΟΝΟΜΑ

35 Παράδειγμα

36 Προβλήματα διαχείρισης της σχέσης Σπουδ Εισαγωγή: Δεν είναι δυνατόν να καταγραφεί το γεγονός πως κάθε εξάμηνο έχει ένα συγκεκριμένο σύνολο διδακτικών μονάδων. Δεν γνωρίζουμε το ΣΔΜ ενός εξαμήνου παρά μόνο όταν γίνει εισαγωγή σπουδαστή στο εξάμηνο αυτό Διαγραφή: Αν διαγράψουμε μια μοναδική εγγραφή ως προς ένα εξάμηνο, π.χ. την εγγραφή του σπουδαστή 3573, χάνουμε την πληροφορία σχετικά με το σπουδαστή αλλά και το σύνολο διδακτικών μονάδων του εξαμήνου που φοιτά ο σπουδαστής Ενημέρωση: Η τιμή του ΣΔΜ για κάθε εξάμηνο είναι δυνατό να εμφανίζεται αρκετές φορές οδηγώντας σε κάποιους πλεονασμούς. Στην περίπτωση που πρέπει να τροποποιηθεί το ΣΔΜ του Β εξαμήνου θα πρέπει να γίνει προσεκτική αναζήτηση, εύρεση και τροποποίηση του πεδίου ΣΔΜ όλων των σπουδαστών του εξαμήνου αυτού

37 Επίλυση... Γενικά μια σχέση που βρίσκεται στη 2NF αλλά όχι στην 3NF, μπορεί πάντοτε να αναλυθεί σε ένα σύνολο σχέσεων που βρίσκονται στην τρίτη κανονική μορφή Η διαδικασία θα πρέπει είναι αντιστρεπτή και χωρίς απώλεια πληροφορίας

38 Ενα σχήμα σχέσης R είναι σε αν είναι σε 2NF και δεν υπάρχει μη πρωτεύον γνώρισμα Α της R που να είναι μεταβατικά εξαρτώμενο από το πρωτεύον κλειδί Μετατροπή σε Τρίτη Κανονική Μορφή Η R μπορεί να αποσυντεθεί σε σχέσεις σε 3NF μέσω της διαδικασίας της κανονικοποίησης σε 3NF Προσοχή!!! Αν X Y και Y Z και το X είναι πρωτεύον κλειδί, τότε υπάρχει πρόβλημα μόνο αν το Y δεν είναι υποψήφιο κλειδί Οταν το Y είναι ένα υποψήφιο κλειδί δεν υπάρχει πρόβλημα με την μεταβατική εξάρτηση

39 Παράδειγμα Η σχέση ΕΡΓ ΤΜΗΜΑ είναι σε 2NF καθώς δεν υπάρχουν μερικές εξαρτήσεις από οποιοδήποτε κλειδί, αλλά δεν είναι σε 3NF διότι της μεταβατικής εξάρτησης του ΔΙΕΥΘΥΝΤΗ Κανονικοποίηση της σχέσης ΕΡΓ ΤΜΗΜΑ διασπώντας την σε δύο σχήματα σχέσεων ΕΤ1 και ΕΤ2 που βρίσκονται σε 3NF

40 Παράδειγμα Σχήμα: Η σχέση Εθνικές διοργανώσεις ποδοσφαίρου

41 Παράδειγμα Σχήμα: Οι συναρτησιακές εξαρτήσεις της σχέσης Εθνικές διοργανώσεις ποδοσφαίρου

42 Παράδειγμα Οπως φαίνεται το πεδίο Εδρα Νικητή είναι μεταβατικά συναρτησιακά εξαρτώμενο από το κλειδί της σχέσης και επομένως η σχέση δεν βρίσκεται στην 3NF Για να αποκτήσουμε τις κατάλληλες σχέσεις που θα είναι στην 3η κανονική μορφή πρέπει να προχωρήσουμε σε συγκεκριμένες αποδομήσεις του αρχικού πίνακα

43 Σχήμα: Οι σχέσεις σε 3NF

44 Άτυπος Ορισμός Κανονικών Μορφών Άτυπος Ορισμός των ΚΜ 1NF κανονική μορφή όλα τα γνωρίσματα εξαρτώνται από το κλειδί 2NF κανονική μορφή όλα τα γνωρίσματα εξαρτώνται από όλο το κλειδί 3NF κανονική μορφή όλα τα γνωρίσματα εξαρτώνται μόνο από το κλειδί

45 (για πολλαπλά κλειδιά) Οι παραπάνω ορισμοί λάμβαναν υπόψη τους μόνο το πρωτεύον κλειδί Μπορούμε να γενικεύσουμε τους ορισμούς για τη 2NF και 3NF ώστε να λαμβάνουν υπόψη όλα τα υποψήφια κλειδιά μιας σχέσης

46 Γενικός Ορισμός Δεύτερης Κανονικής Μορφής Γενικός Ορισμός 2NF Ενα σχήμα σχέσης R βρίσκεται σε Δεύτερη Κανονική Μορφή αν κάθε μη-πρωτεύον γνώρισμα Α της R είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτώμενο από κάθε κλειδί της R Παράδειγμα Το σχήμα ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ περιγράφει αγροτεμάχια που πωλούνται σε διάφορες επαρχίες ενός νομού Δύο Υποψήφια Κλειδιά: ΚΩΔ ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑΣ και {Ο ΕΠΑΡΧΙΑΣ, ΚΩΔ ΤΕΜΑΧΙΟΥ}

47 Γενικός Ορισμός Δεύτερης Κανονικής Μορφής Παράδειγμα (συνέχεια) Ο ΚΩΔ ΤΕΜΑΧΙΟΥ είναι μοναδικός μόνο μέσα σε κάθε επαρχία, αλλά ο ΚΩΔ ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑΣ είναι μοναδικός μεταξύ όλων των επαρχιών του νομού Επιλέγουμε πρωτεύον κλειδί το ΚΩΔ ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑΣ Εστω δύο ακόμη ΣΕ στη σχέση ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ: ΣΕ3: Ο ΕΠΑΡΧΙΑΣ Π ΦΟΡΟΥ ΣΕ4: ΕΚΤΑΣΗ ΤΙΜΗ Η ΣΕ3 δηλώνει πως το ποσοστό φόρου είναι καθορισμένο σε μια επαρχία (δεν αλλάζει από ιδιοκτησία σε ιδιοκτησία μέσα σε μια επαρχία) Η ΣΕ4 δηλώνει ότι η τιμή ενός αγροτεμαχίου ορίζεται από την έκτασή του, ανεξάρτητα από την επαρχία που βρίσκεται (αντικειμενική αξία αγροτεμαχίου)

54 Γενικός Ορισμός Δεύτερης Κανονικής Μορφής Παράδειγμα (συνέχεια) Τότε όμως η σχέση ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ παραβιάζει τον γενικό ορισμό της 2NF. Γιατί; Παραβίαση Γενικού Ορισμού 2NF Το Π ΦΟΡΟΥ εξαρτάται μερικώς από το υποψήφιο κλειδί {Ο ΕΠΑΡΧΙΑΣ, ΚΩΔ ΤΕΜΑΧΙΟΥ} λόγω της ΣΕ3

55 Γενικός Ορισμός Δεύτερης Κανονικής Μορφής Παράδειγμα (συνέχεια) Τότε όμως η σχέση ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ παραβιάζει τον γενικό ορισμό της 2NF. Γιατί; Παραβίαση Γενικού Ορισμού 2NF Το Π ΦΟΡΟΥ εξαρτάται μερικώς από το υποψήφιο κλειδί {Ο ΕΠΑΡΧΙΑΣ, ΚΩΔ ΤΕΜΑΧΙΟΥ} λόγω της ΣΕ3

56 Γενικός Ορισμός Δεύτερης Κανονικής Μορφής Μετατροπή σε 2NF Για να κανονικοποιηθεί η σχέση ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ σε 2NF, την αποσυνθέτουμε σε δύο σχέσεις:

57 Γενικός Ορισμός Τρίτης Κανονικής Μορφής Γενικός Ορισμός 3NF Ενα σχήμα σχέσης R βρίσκεται σε Τρίτη Κανονική Μορφή αν όταν εμφανίζεται μια μη τετριμένη συναρτησιακή εξάρτηση X A στην R, τότε συμβαίνει ένα από τα ακόλουθα: (α) το X είναι υπερκλειδί της R (β) το Α είναι πρωτεύον γνώρισμα της R Υπενθύμιση: Υπερκλειδί ενός σχήματος σχέσης R = {A 1, A 2,..., A n} είναι ένα σύνολο γνωρισμάτων S υποσύνολο του R με την ιδιότητα ότι δεν υπάρχουν δύο πλειάδες t 1 και t 2 της σχέσης R με t 1[S] = t 2[S] Πρωτεύον Γνώρισμα: κάθε γνώρισμα που αποτελεί μέρος υποψήφιου κλειδιού

58 Γενικός Ορισμός Τρίτης Κανονικής Μορφής Παράδειγμα (συνέχεια) Η ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ2 βρίσκεται σε 3NF Ομως η ΣΕ4 στην ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1 παραβιάζει την 3NF, διότι ούτε το γνώρισμα ΕΚΤΑΣΗ είναι υπερκλειδί της σχέσης ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1, ούτε το ΤΙΜΗ είναι πρωτεύον γνώρισμα

59 Γενικός Ορισμός Τρίτης Κανονικής Μορφής Παράδειγμα (συνέχεια) Η ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ2 βρίσκεται σε 3NF Ομως η ΣΕ4 στην ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1 παραβιάζει την 3NF, διότι ούτε το γνώρισμα ΕΚΤΑΣΗ είναι υπερκλειδί της σχέσης ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1, ούτε το ΤΙΜΗ είναι πρωτεύον γνώρισμα

60 Γενικός Ορισμός Τρίτης Κανονικής Μορφής Μετατροπή σε 3NF Για να κανονικοποιηθεί η σχέση ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1 σε 3NF, την αποσυνθέτουμε σε δύο σχέσεις: Παρατηρήσεις: Η ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1 παραβιάζει την 3NF καθώς το γνώρισμα ΤΙΜΗ εξαρτάται μεταβατικά από κάθε υποψήφιο κλειδί της σχέσης, μέσω του μη πρωτεύοντος κλειδιού ΕΚΤΑΣΗ Αν εφαρμόσουμε τον γενικό ορισμό της 3NF στην ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ θα βρίσκαμε πως οι ΣΕ3 και ΣΕ4 παραβιάζουν την 3NF, επομένως θα μπορούσαμε άμεσα να διασπάσουμε την ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ σε ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1Α, ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ1Β και ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ2

61 Προτεινόμενη Βιβλιογραφία 1 R. Elmasri - S.B. Navathe, μετάφραση Μ. Χατζόπουλος, Θεμελιώδεις Αρχές Συστημάτων Βάσεων Δεδομένων - Τόμος Α, 3η έκδοση, Δίαυλος 2 Ταμπακάς Β. Βάσεις Δεδομένων, αυτοέκδοση