Anomaliile care pot apărea la o bază de date Definiția normalizării Care sunt formele normale Care sunt regulile pe care trebuie să le respecte o… [625394]

3. N ORMALIZAREA DATELOR
Anomaliile care pot apărea la o bază de
date
Definiția normalizării
Care sunt formele normale
Care sunt regulile pe care trebuie să le
respecte o entitate pentru a se afla în una
din formele normale 1NF, 2NF, 3NF
Cum poate fi adus un ERD la a treia
formă normală

3.1. C EESTE NORMALIZAREA ?
Normalizarea este o tehnică de proiectare a
bazelor de date prin care se elimină (sau se evită)
anumite anomalii și inconsistențe a datelor.
O baza de date bine proiectată nu permite astfel ca
datele să fie redundante , adică aceeași informație
să se găsească în locuri diferite, sau să memorezi
în baza de date, informații care se pot deduce pe
baza altor informații memorate în aceeași bază de
date.

Anomaliile care pot să apară la o bază de date nenormalizată
sunt următoarele:
anomalii la actualizarea datelor: la o bibliotecă se înregistrează
într-o tabelă următoarele date despre cărți: ISBN, titlu, autor, preț,
subiect, editura, adresa editurii. Dacă o editură își schimbă adresa,
bibliotecara va trebui să modifice adresa editurii respective, în
înregistrările corespunzătoare tuturor cărților din bibliotecă apărute la
respectiva editură. Dacă această modificare nu se face cu succes,
unele dintre înregistrări rămânând cu vechea adresă, apare din nou
o inconsistență a datelor.
anomalii de inserare –în exemplul anterior, nu putem memora
adresa unei edituri, lucru inacceptabil dacă dorim să avem informații
și despre edituri a căror cărți nu le avem în bibliotecă, eventual de la
care dorim să facem comenzi.
anomalii de ștergere –să presupunem că într -o tabelă memorăm
următoarele informații: codul student: [anonimizat], codul cursului, codul
profesorului. La un moment dat, nici un student: [anonimizat], nu vom mai putea ști niciodată cine preda
acel curs.
Edgar Codd a definit primele trei forme normale 1NF, 2NF și
3NF. Ulterior s -au mai definit formele normale 4NF, 5NF, 6NF
care însă sunt rar folosite în proiectarea bazelor de date.

3.2. P RIMA FORMĂ NORMALĂ
O entitate se găsește în prima formă normală
dacă și numai dacă:
nu există atribute cu valori multiple;
nu există atribute sau grupuri de atribute care se
repetă .
Toate atributele trebuie să fie atomice, adică să
conțină o singură informație . Dacă un atribut are
valori multiple, sau un grup de atribute se repetă,
atunci trebuie să creați o entitate suplimentară pe
care să o legați de entitatea originală printr -o relație
de 1:m. În noua entitate vor fi introduse atributele
sau grupurile de atribute care se repetă.

Să considerăm entitatea din figură alăturată
referitoare la notele elevilor unei clase.
Câteva observații referitoare la această
entitate:
Câte discipline are un elev?
Câte perechi (disciplina, nota) va trebui să aibă
entitatea Elevi ?
Să spunem că știm exact câte discipline
maxim poate studia un elev.
Ce se întâmplă dacă în anul viitor școlar acest
număr de discipline va fi mai mare ?
La o materie un elev poate avea mai multe
note.
Câte note poate avea un elev?
Cum memorăm aceste note?
Le punem în câmpul corespunzător disciplinei
cu virgulă între ele ?ELEV
# id
* nume
* prenume
* adresa
o disciplina1
0 nota1
0 disciplina2
0 nota2
…
o disciplinan
o notan

Pentru a rezolva această problemă, vom crea o nouă entitate în
care vom introduce disciplina și nota la disciplina respectivă.
În acest fel fiecărui elev îi pot corespunde oricâte note, iar la o
disciplină poate avea oricâte note, singura restricție conform
acestui model fiind că un elev nu va putea primi în aceeași zi la
aceeași materie mai multe note.ELEV
# id
* nume
* prenume
* adresaNOTA
# disciplina
# data
* nota

Un alt exemplu de
încălcare a regulilor
primei formei normale,
puțin mai "ascuns ",
este prezentat în
figura alăturată pentru
că adresa este de
forma "str. Florilor, bl.
45, sc. A, ap. 28, etaj
3, Brașov, cod
123123", formă care
de fapt conține mai
multe informații
elementare.
Acest atribut trebuie
"spart" î nmai multe
atribute.ELEV
# id
* nume
* prenume
* adresaELEV
# id
* nume
* prenume
* strada
o număr
o bloc
o apartament
o scara
o etaj
* localitate
* cod_poștal

Noile atributele introduse sunt opționale întrucât dacă
elevul locuiește la casă, probabil atributele bloc,
apartament, scara, etaj, nu au sens.
Deoarece datele din interiorul unei adrese este puțin
probabil să se modifice, modificându -se cel mult adresa
completă a unui elev, se poate decide să nu se opereze
modificarea anterioară.
Dacă însă aceste informații s -ar modifica frecvent, (de
exemplu denumirile străzilor) atunci probabil modificarea
este de dorit.

3.3. A DOUA FORMĂ NORMALĂ
O entitate se găsește
în a doua formă
normală dacă și
numai dacă se
găsește în prima
formă normală și în
plus orice atribut care
nu face parte din UID
(unique identifier ) va
depinde de întregul
UID nu doar de o
parte a acestuia .De exemplu dacă
memorăm angajații
unui departament într -o
entitate ca mai jos :
DEPARTAMENT
# id_dep
# id_angajat
* data_ nasterii
* adresa
Entitatea DEPARTAMENT

Se observă că data_ nasterii și adresa sunt două
atribute care depind doar de id -ul angajatului nu de
întregul UID care este combinația dintre atributele
id_depsi id_angajat .
Această situație se rezolvă prin crearea unei noi entități
ANGAJAT , pe care o legăm de entitatea
DEPARTAMENT printr -o relație 1:M

O situație mai specială este în cazul relațiilor
barate, când trebuie ținut seama că UID-ulunei
entități este compus din atribute din entitatea
respectivă plus un atribut sau mai multe atribute
provenite din relația barată. Să considerăm
următorul exemplu :

Se observă că UID-ulentității APARTAMENT este compus din combinația a
trei atribute : numărul apartamentului, numărul blocului și strada.
Deci toate atributele din entitatea APARTAMENT care nu fac parte din UID,
trebuie să depindă de întregul UID. Dar se știe că atributul cod_ postal
depinde doar de strada si de numărul blocului, nu și de numărul
apartamentului. Acest lucru ne spune ca acest atribut nu este memorat la
locul potrivit. Deoarece depinde doar de combinația (strada, nr_bloc),
înseamnă că de fapt depinde de UID-ulentității bloc. Așadar vom muta
atributul cod_ postal în entitatea BLOC .
Observație. Dacă o entitate se găsește în prima formă normală și UID-
ulsău este format dintr -un singur atribut atunci ea se găsește automat
în a doua formă normală.

3.4. A TREIA FORMĂ NORMALĂ
O entitate se găsește în a treia formă normală dacă
și numai dacă se găsește în a doua formă
normală și în plus nici un atribut care nu este
parte a UID-uluinu depinde de un alt atribut
non-UID. Cu alte cuvinte nu se acceptă
dependențe tranzitive, adică un atribut să depindă
de UID în mod indirect.

Luăm ca exemplu entitatea CARTE Atributul biografie_autor
nu depinde de ISBN ci de atributul autor . Nerezolvarea
acestei situații duce la memorarea de date redundante,
deoarece biografia unui autor va fi memorată pentru fiecare
carte scrisă de autorul respectiv. Rezolvarea acestei situații
este să creăm o nouă entitate AUTOR , pe care o legăm de
entitatea CARTE printr -o relație 1:M
Acest exemplu este corect doar dacă o carte are doar un
singur autor.

3.5. E XEMPLU DENORMALIZARE
Într-o clinică trebuie
memorate toate datele
despre operații.
Pentru fiecare operație se
memorează codul
pacientului, numele și
adresa, numele chirurgului,
codul operației efectuate,
data la care a avut loc,
denumirea operației și
tratamentul administrat
după operație.
Într-o primă fază se creează
o singură entitate cu toate
aceste informații:OPERATIE
# id_pacient
# cod_ operatie
* data_ operatiei
* nume_pacient
* adresa_pacient
* nume_chirurg
* telefon_chirurg
* tratament
o efecte_secundare
* denumire_ operatie

Prima formă normală
Fiecare tratament constă în unul sau mai multe
medicamente, fiecare cu efectele lui. Pentru aceasta se
creează o nouă entitate numită MEDICAMENT , legată de
entitatea OPERAȚIE printr -o relație 1:M.
OPERATIE
#id_pacient
#cod_ operatie
* data_ operatiei
* nume_pacient
* adresa_pacient
* nume_chirurg
* telefon_chirurg
* denumire_ operatieMEDICAMENT
# cod
* denumire
o efecte secundarese administrează
pentru

Nici acest model nu este în prima formă normală
pentru că fiecare medicament poate avea unul
sau mai multe efecte secundare. De aceea se
creează o entitate care memorează efectele
secundare ale medicamentelor:
OPERATIE
#id_pacient
#cod_ operatie
* data_ operatiei
* nume_pacient
* adresa_pacient
* nume_chirurg
* telefon_chirurg
* denumire_ operatieMEDICAMENT
#cod
* denumireEFECT SECUNDARE
# id
* descriereSe administrează
pentruare
pentru
Prima formă normală

A doua formă normală . Pentru a aduce entitățile în a doua
formă normală, trebuie rezolvate problemele:
numele și adresa pacientului nu depind de întregul UID ( id_pacient +
cod_ operatie ) ci doar de o parte a acesteia și anume de id_pacient
denumirea operației depinde doar de cod_ operatie și nu de întregul
UID.
De aceea se creează o nouă entitate numită PACIENT în care
se vor memora toate datele despre pacient.
OPERATIE
#id_pacient
#cod_ operatie
* data_ operatiei
* nume_chirurg
* telefon_chirurg
* denumire_ operatieMEDICAMENT
#cod
* denumireEFECT SECUNDAR
# id
* descriereSe administrează
pentruare
pentruPACIENT
# id
* nume
* adresa
pentrusufera A doua formă normală

A treia formă normală
În ERD -ulde mai sus de observă că telefon_chirurg nu
depinde de cod_ operatie ci doar de nume_chirurg .
Datele despre chirurg se vor memora într -o nouă entitate
numită CHIRURG .
OPERATIE
#id_pacient
#cod_ operatie
* data_ operatiei
* denumire_ operatieMEDICAMENT
#cod
* denumireEFECT SECUNDAR
# id
* descriereSe administrează
pentruare
pentruPACIENT
# id
* nume
* adresa
pentrusuferaA treia formă normală
CHIRURG
# id
* nume
* telefon
* adresa

SFÂRȘITÎn această lecție am învățat despre:
Anomaliile care pot apărea la o bază de date
Definiția normalizării
Care sunt formele normale
Care sunt regulile pe care trebuie să le respecte o
entitate pentru a se afla în una din formele normale 1NF,
2NF, 3NF
Cum poate fi adus un ERD la a treia formă normală