Нормализация БД. 1, 2, 3 НФ

Для избавления  от части головняка, возникающего при использовании БД, талантливые камрады разработали целую теорию, как уменьшить избыточность хранимых данных, устранить аномалии обновления и т.д.. Нормализация БД - это и есть применение данной теории.

1 нормальная форма (1 НФ):

• В отношении нет одинаковых кортежей
• Кортежи не упорядочены 
• Атрибуты  не упорядочены и различаются по наименованию 
• Все атрибуты атомарны

Иначе говоря, в таблице

• нет одинаковых строк
• порядок строк не имеет значения
• колонки имеют различные имена, их очередность не играет роли
• в ячейку таблицы не втюхнут список или что-то подобное

В качестве примера используем таблицу с генеалогической информацией.

house	father	children
Lannister	Tywin	Cersei, Jaime, Tyrion
Stark	Eddard	Robb, Sansa, Arya, Bran, Rickon
Baratheon	Robert	Joffrey, Myrcella, Tommen

    Данная таблица не соответствует 1 НФ, так как атрибут children при разбиении на части или переупорядочивании эго состовляющих не теряет смысла. Т.е. атрибут children неатомарен.
    Таблица, соответствующая 1 НФ выглядит так:

house	father	child
Lannister	Tywin	Cersei
Lannister	Tywin	Jaime
Lannister	Tywin	Jaime
Stark	Eddard	Robb
Stark	Eddard	Sansa
Stark	Eddard	Arya
Stark	Eddard	Bran
Stark	Eddard	Rickon
Baratheon	Robert	Joffrey
Baratheon	Robert	Myrcella
Baratheon	Robert	Tommen

2 НФ: Каждый неключевой элемент неприводимо зависит от первичного ключа. Если потенциальный ключ отношения является простым, то отношение автоматически находится в 2НФ.

Иначе говоря:

• если ключ состоит из 1 поля и соблюдены требования 1 НФ, 2 НФ соблюдена
• если ключ составной, то другие атрибуты должны зависеть от всего ключа, а не от одного из его полей

name	position	small council member
Tywin Lannister	Hand Of The King	TRUE
Varys	Master Of Whisperers	TRUE
Robb Stark	King In The North	FALSE
Eddard Stark	Hand Of The King	TRUE

В данной таблице первичный ключ - имя и должность. Однако атрибут small council member зависит только от занимаемой должности. Иначе говоря, зависимость от первичного ключа неполная. Следовательно, таблица не соответствует 2 НФ. Для приведения ко 2 НФ выполняем декомпозицию:

name	position
Tywin Lannister	Hand Of The King
Varys	Master Of Whisperers
Robb Stark	King In The North
Eddard Stark	Hand Of The King

position	small council member
Hand Of The King	TRUE
Master Of Whisperers	TRUE
King In The North	FALSE

3 НФ: 

• Все неключевые атрибуты взаимно независимы
• Неключевые элементы не находятся в транзитивной зависимости от первичного ключа

Иначе говоря:

• каждое из неключевых полей зависит исключительно от ключа 

Снова возьмем таблицу должностей, однако, в этот раз первичным ключом будет только атрибут name.

name	position	small council member
Tywin Lannister	Hand Of The King	TRUE
Varys	Master Of Whisperers	TRUE
Robb Stark	King In The North	FALSE
Eddard Stark	Hand Of The King	TRUE

Пускай членство человека в малом совете зависит только от его должности. Тогда получаем следующие зависимости:

• name -> position
• position -> small council membership
• name -> small council membership 

Отношение не находится в 3 НФ, т.к.:

• неключевой атрибут small council member зависит от неключевого position
• name -> small council membership - транзитивная зависимость

Приводим к 3 НФ:

name	position
Tywin Lannister	Hand Of The King
Varys	Master Of Whisperers
Robb Stark	King In The North
Eddard Stark	Hand Of The King

position	small council member
Hand Of The King	TRUE
Master Of Whisperers	TRUE
King In The North	FALSE

На практике редко используются НФ более высокого порядка, так как дальнейшая нормализация зачастую не приводит к росту продуктивности.