Συναρτησιακές Εξαρτήσεις και Κανονικοποίηση Κανονικές Μορφές - Πρώτη κανονική μορφή (1NF) - Δεύτερη κανονική μορφή (2NF) - Τρίτη κανονική μορφή (3NF) 1
Κανονικοποίηση Κανονικές Μορφές Οι σχέσεις μπορούν να υπάγονται σε μία ή περισσότερες κατηγορίες (ή κλάσεις) που ονομάζονται Κανονικές Μορφές(normal forms). Κανονική Μορφή: Μία κλάση σχέσεων απαλλαγμένων από συγκεκριμένα προβλήματα τροποποιήσεων. Οι κανονικές Μορφές έχουν ονόματα όπως: Πρώτη κανονική μορφή (1NF) Δεύτερη κανονική μορφή (2NF) Τρίτη κανονική μορφή (3NF) Boyce-Coddκανονική μορφή (BCNF) Τέταρτη κανονική μορφή (4NF) Πέμπτη κανονική μορφή (5NF) Αυτές οι κανονικές μορφές είναι αθροιστικές. Μία σχέση που βρίσκεται σε Τρίτη κανονική μορφή είναι επίσης και σε δεύτερη και σε πρώτη 2
1 η Κανονική Μορφή Είναι μέρος του ορισμού μιας σχέσης Μία σχέση βρίσκεται σε πρώτη κανονική μορφή αν ικανοποιεί όλες τις ιδιότητες του ορισμού της σχέσης: Κάθε όνομα γνωρίσματος (στήλης) είναι μοναδικό. Όλες οι τιμές κάθε γνωρίσματος είναι ίδιου τύπου (ή πεδίου ορισμού). Κάθε τιμή γνωρίσματος είναι ατομική (μία τιμή και όχι ομάδα πολλών τιμών). Τα γνωρίσματα δεν έχουν διάταξη από τα αριστερά προς τα δεξιά. Οι συστοιχίες (σειρές) δεν έχουν διάταξη από επάνω προς τα κάτω. Δεν υπάρχουν δύο ίδιες συστοιχίες (σειρές) σε μία σχέση. Εάν υπάρχει καθορισμένο κλειδί για τη σχέση τότε ικανοποιείται η απαίτηση της μοναδικότητας των συστοιχιών (γραμμών του πίνακα). 3
1 η Κανονική Μορφή Ένας πίνακας σε πρώτη κανονική μορφή λέγεται κανονικοποιημένος πίνακας και τότε και μόνο τότε αντιστοιχεί σε μία σχέση (οι σχέσεις του σχεσιακού μοντέλου είναι στην 1η κανονική μορφή). Παράδειγμα σχέσης σε πρώτη κανονική μορφή: ΜΕΤΟΧΕΣ (Εταιρία, Σύμβολο, Ημερομηνία, Τιμή_Κλεισίματος) Εταιρεία Σύμβολο Ημερομηνία Τιμή_Κλεισίματος IBM IBM 01/05/99 101.00 IBM IBM 01/06/99 100.50 IBM IBM 01/07/99 102.00 Netscape NETS 01/05/99 33.00 Netscape NETS 01/06/99 112.00 4
1 η Κανονική Μορφή - Παράδειγμα ΟΝΟΜΑ ΕΠΩΝΥΜΟ ΗΜ ΓΕΝΝΗΣΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΟΣ ΤΗΛ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 1 ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 1 ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 2 ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 2 Εδώ κάθε τιμή γνωρίσματος είναι ατομική αλλά επειδή πολλά πεδία είναι επαναλαμβανόμενα καταχωρούνται όλα σε ένα πεδίο το ΜΑΘΗΜΑ (ομάδα πολλών τιμών). Ο πίνακας ΜΑΘΗΜΑ μέσα στον πίνακα ΜΑΘΗΤΗΣ. Αυτό έρχεται σε σύγκρουση με την πρώτη κανονική μορφή. Διασπάμε έτσι τον αρχικό πίνακα σε δύο πίνακες (Μαθητών, Μαθημάτων) 5
1 η Κανονική Μορφή - Λύση ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ ΟΝΟΜΑ ΕΠΩΝΥΜΟ ΗΜ ΓΕΝΝΗΣΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΟΣ ΤΗΛ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 6
2 η Κανονική Μορφή Μία σχέση βρίσκεται σε δεύτερη κανονική μορφή εάν είναι σε πρώτη και κάθε ένα από τα γνωρίσματά της που δεν είναι κλειδιά εξαρτώνται από ολόκληρο το πρωτεύων κλειδί και όχι μόνο από ένα τμήμα του (αφορά σχέσεις με σύνθετα πρωτεύοντα κλειδιά). Οι σχέσεις που έχουν μόνο ένα γνώρισμα σαν πρωτεύων κλειδί βρίσκονται αυτόματα και στη δεύτερη κανονική μορφή. Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο χρησιμοποιούμε συχνά τεχνητά αναγνωριστικά σαν κλειδιά. 7
2 η Κανονική Μορφή Στον πίνακα Μαθημάτων μπορεί να δημιουργηθεί ένα μοναδικό πρωτεύον κλειδί που θα συνδυάζει το { + ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ} ( το δεν θα είναι μοναδικό κλειδί από μόνο του σε αυτόν τον πίνακα, γιατί ένας μαθητής μπορεί να έχει πολλά μαθήματα. Ανάλογα το ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ δεν θα είναι μοναδικό κλειδί από μόνο του σε αυτόν τον πίνακα, γιατί ένα μάθημα μπορεί να το έχουν πολλοί μαθητές. Τότε τα πεδία ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ, ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ είναι τα ίδια για κάθε μάθημα (εξαρτώνται μόνο από τον κωδικό Μαθητή) ανεξάρτητα από τον σπουδαστή που παίρνει το μάθημα. ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 8
2 η Κανονική Μορφή - Λύση Για να βάλουμε την βάση σε δεύτερη κανονική μορφή πρέπει να δημιουργηθεί και ένας τρίτος πίνακας οπότε η δομή της βάσης δείχνει ως εξής: ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ ΟΝΟΜΑ ΕΠΩΝΥΜΟ ΗΜ ΓΕΝΝΗΣΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΟΣ ΤΗΛ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ-ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Οι σχέσεις αυτές βρίσκονται και σε πρώτη και σε δεύτερη κανονική μορφή 9
3 η Κανονική Μορφή Μία σχέση βρίσκεται σε Τρίτη κανονική μορφή εάν είναι σε δεύτερη και δεν περιέχει μεταβατικές εξαρτήσεις. Δηλαδή κάθε γνώρισμα της που δεν είναι κλειδί πρέπει να είναι μη μεταβατικά εξαρτημένο από το πρωτεύον κλειδί δηλαδή κάθε γνώρισμα που δεν είναι κλειδί πρέπει να περιέχει πληροφορίες μόνο για την οντότητα που καθορίζεται από το πρωτεύον κλειδί Μεταβατική εξάρτηση: Τρία γνωρίσματα με τις παραπάνω εξαρτήσεις. Εάν Α->Β και Β->Γ τότε θα ισχύει και Α->Γ Π.χ. Σε μία πανεπιστημιακή σχολή θα ισχύει: Κωδικός_Μαθήματος ->Διδασκαλία_Μαθήματος ->Τάξη, Καθηγητής Άρα οι σχέσεις που έχουν μόνο δύο γνωρίσματα βρίσκονται αυτόματα και σε Τρίτη κανονική μορφή. 10
3 η Κανονική Μορφή ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ ΟΝΟΜΑ ΕΠΩΝΥΜΟ ΗΜ ΓΕΝΝΗΣΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΟΣ ΤΗΛ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ Το πεδίο ΤΗΛ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ δεν περιέχει πληροφορίες για τους Μαθητές. Άρα πρέπει να δημιουργήσουμε και έναν ξεχωριστό πίνακα για τους Συμβούλους 11
3 η Κανονική Μορφή - Λύση ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ ΟΝΟΜΑ ΕΠΩΝΥΜΟ ΗΜ ΓΕΝΝΗΣΗΣ ΚΩΔΙΚΟΣ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ-ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΜΒΟΥΛΩΝ ΚΩΔΙΚΟΣ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ ΟΝΟΜΑ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ ΤΗΛΕΦΩΝΟ ΣΥΜΒΟΥΛΟΥ 12