В сфере баз данных существует несколько способов организации информации для удобного и эффективного доступа к данным. Два из таких способов — это вторая нормальная форма (2NF) и третья нормальная форма (3NF). Они представляют собой понятия, которые помогают упорядочить данные в базе данных и сохранить целостность информации.
Вторая нормальная форма (2NF) является расширением первой нормальной формы и требует, чтобы все неключевые атрибуты зависели от всего первичного ключа. Она помогает избежать проблемы аномалий обновления, когда изменение одного атрибута приводит к несоответствующим данным в других атрибутах. 2NF помогает структурировать данные и устранить повторение информации в таблицах.
Третья нормальная форма (3NF), в свою очередь, расширяет требования 2NF. Она требует, чтобы все неключевые атрибуты зависели только от ключа таблицы, а не от других неключевых атрибутов. Таким образом, 3NF помогает исключить транзитивные зависимости и избежать дублирования данных в базе данных. Это повышает эффективность работы с данными и минимизирует риск возникновения ошибок при их обновлении.
В данной статье мы подробно рассмотрим различия между 2NF и 3NF, узнаем, в каких случаях следует использовать каждый из этих нормальных форматов и приведем примеры их применения.
Нормализация баз данных
Существуют различные уровни нормализации, такие как первая нормальная форма (1NF), вторая нормальная форма (2NF), третья нормальная форма (3NF) и далее. Более высокий уровень нормализации обычно предполагает большее количество таблиц и более строгие правила для хранения данных.
Основные цели нормализации баз данных включают:
- Устранение повторений и избыточности данных;
- Сохранение целостности данных;
- Повышение эффективности запросов;
- Улучшение структуры и поддержки баз данных.
Нормализация баз данных является важным шагом при проектировании и разработке баз данных. Она помогает в создании эффективных и гибких систем управления данными, а также обеспечивает простоту в расширении и поддержке баз данных в будущем.
Вторая нормальная форма (2NF)
Вероятно, вы уже знаете, что реляционная база данных состоит из таблиц, где каждая таблица представляет собой набор строк (кортежей) и столбцов (атрибутов). Вторая нормальная форма (2NF) определяет, что каждый атрибут в таблице должен зависеть только от её первичного ключа.
Если таблица содержит композитный ключ (состоящий из нескольких атрибутов), форма 2NF гарантирует, что каждый атрибут зависит от всего ключа, а не только от его частей. Нарушение этого правила может привести к аномалиям, таким как проблемы с вставкой, обновлением и удалением данных.
Для приведения таблицы к 2NF требуется выполнить следующие шаги:
- Выделить основные атрибуты и атрибуты, зависящие только от них.
- Создать новую таблицу, содержащую зависящие атрибуты и связанный с ними ключ.
- Удалить эти атрибуты из исходной таблицы и заменить их внешним ключом.
Приведение таблицы к 2NF помогает избежать аномалий, связанных с множественной зависимостью атрибутов и делает базу данных более эффективной и удобной для работы с ней.
Третья нормальная форма (3NF)
Третья нормальная форма (3NF) требует, чтобы все неключевые атрибуты в таблице были функционально зависимы от первичного ключа и неделимо зависели от неключевых атрибутов. Если это условие не выполняется, то таблица находится в нарушении третьей нормальной формы.
Для приведения таблицы к третьей нормальной форме (3NF) необходимо разделить ее на несколько таблиц таким образом, чтобы в каждой таблице была сохранена только прямая функциональная зависимость между первичным ключом и атрибутами таблицы. Это позволяет избежать избыточности данных и обеспечить их более эффективное хранение и обработку.
Пример: Предположим, у нас есть таблица «Студенты» с атрибутами «ID», «Имя», «Фамилия», «Курс» и «Преподаватель». Если в данной таблице возникают зависимости между «Курсом» и «Преподавателем» (например, каждый курс преподаёт только один преподаватель), то таблица не будет удовлетворять третьей нормальной форме (3NF). Для приведения таблицы к 3NF нужно разделить ее на две таблицы: «Студенты» с атрибутами «ID», «Имя», «Фамилия» и «Курс» и «Преподаватели» с атрибутами «Курс» и «Преподаватель».
Третья нормальная форма (3NF) является важной концепцией в проектировании баз данных, так как она помогает устранить избыточность и аномалии данных, повысить производительность и упростить процесс обработки информации.
| ID | Имя | Фамилия | Курс |
|---|---|---|---|
| 1 | Иван | Иванов | 1 |
| 2 | Петр | Петров | 2 |
| 3 | Анна | Сидорова | 1 |
Отличия 2NF от 3NF
- 2NF требует, чтобы все неключевые атрибуты зависели от всего первичного ключа, а не от его части. Другими словами, если первичный ключ состоит из нескольких атрибутов, то все остальные атрибуты таблицы должны быть полностью зависимы от каждого из этих атрибутов. В 3NF такое требование отсутствует — неключевые атрибуты могут зависеть только от части первичного ключа.
- 2NF разрешает множественные зависимости функциональных зависимостей одного атрибута от другого атрибута. В 3NF такие множественные зависимости запрещены.
- 3NF запрещает транзитивные зависимости — зависимости, когда один атрибут определяется через другой атрибут. Например, если атрибут А зависит от атрибута В, а атрибут B зависит от атрибута С, то в 3NF требуется разделить таблицу на две таблицы, чтобы избежать транзитивности зависимостей. В 2NF такое требование отсутствует.