Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 1 Εισαγωγή Η θεωρία της κανονικοποίησης υποστηρίζει την εύρεση της πλέον κατάλληλης εννοιολογικής.

Παρουσίαση με θέμα: "Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 1 Εισαγωγή Η θεωρία της κανονικοποίησης υποστηρίζει την εύρεση της πλέον κατάλληλης εννοιολογικής."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 1 Εισαγωγή Η θεωρία της κανονικοποίησης υποστηρίζει την εύρεση της πλέον κατάλληλης εννοιολογικής και λογικής δομής των δεδομένων του συστήματος Η κανονικοποίηση προσφέρει ένα σύνολο τυπικών κανόνων με τους οποίους ο σχεδιαστής μπορεί να ελέγξει την ορθότητα και την ποιότητα του λογικού και του εννοιολογικού σχεδιασμού του Η τυπικότητα που διέπει τους κανόνες κανονικοποίησης δυσχεραίνει την κατανόηση και την εφαρμογή τους αλλά συγχρόνως αποτελεί και την εγγύηση του σωστού αποτελέσματος Η κανονικοποίηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί συμπληρωματικά με τη μεθοδολογία σχεδιασμού που έχει αναπτυχθεί έως τώρα και να διορθώσει έγκαιρα αβλεψίες και λάθη του σχεδιασμού της ΒΔ

2 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 2 Λάθη Σχεδιασμού και Κανονικοποίηση Η σχέση Παρακολουθεί1

3 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 3 Λάθη Σχεδιασμού και Κανονικοποίηση Προβλήματα στη σχέση Παρακολουθεί1 το εξάμηνο που ανήκει ένας σπουδαστής επαναλαμβάνεται πολλές φορές, όσα είναι και τα μαθήματα που παρακολούθησε ο σπουδαστής, με συνέπεια πλεονασμό δεδομένων δυσκολία τροποποίησης των δεδομένων σπατάλη υπολογιστικών πόρων

4 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 4 Λάθη Σχεδιασμού και Κανονικοποίηση Η Κανονικοποίηση προσδιορίζει την έννοια των Κανονικών Μορφών (Normal Forms) Μια σχέση (πίνακας) ανήκει σε μια κανονική μορφή αν ικανοποιεί ένα συγκεκριμένο σύνολο από περιορισμούς Κάθε κανονική μορφή είναι πιο αυστηρή από την προηγούμενη και εισάγει νέους τυπικούς περιορισμούς και θεωρητικά τουλάχιστον, παράγει πιο βελτιωμένες σχέσεις

5 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 5 Λάθη Σχεδιασμού και Κανονικοποίηση Ο Codd αρχικά προσδιόρισε την πρώτη, δεύτερη και τρίτη κανονική μορφή (γνωστές αντίστοιχα ως 1NF, 2NF, 3NF) Στη συνέχεια ο Codd σε συνεργασία με τον Boyce διαπίστωσαν πως η τρίτη κανονική μορφή υποφέρει από συγκεκριμένα προβλήματα και προσδιόρισαν μια νέα βελτιωμένη τρίτη κανονική μορφή που αναφέρεται ως κανονική μορφή των Boyce/Codd (γνωστή ως BCNF) Στη συνέχεια και άλλες κανονικές μορφές προτάθηκαν από άλλους επιστήμονες του χώρου (π.χ. ο Fagin πρότεινε την τέταρτη κανονική μορφή (4NF) και στη συνέχεια την πέμπτη κανονική μορφή (5NF)

6 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 6 Συναρτησιακή Εξάρτηση Σε μια σχέση Σ, το πεδίο (κατηγόρημα) Π2 της Σ είναι συναρτησιακά εξαρτώμενο από το πεδίο Π1 της Σ αν και μόνο αν, κάθε τιμή του Π1 σχετίζεται με ακριβώς μια τιμή του Π2 στη Σ

7 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 7 Συναρτησιακή Εξάρτηση Σπουδαστής.ΑΜ → Σπουδαστής.Όνομα Σπουδαστής.ΑΜ → Σπουδαστής.Επώνυμο Σπουδαστής.ΑΜ → Σπουδαστής.Πατρώνυμο Σπουδαστής.ΑΜ → Σπουδαστής. Εξάμηνο

8 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 8 Συναρτησιακή Εξάρτηση Παρακολουθεί(ΑΜ_Σπουδαστή, Κωδ_Μαθήματος) → Παρακολουθεί(Εξάμηνο_Παρακολ)

9 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 9 Συναρτησιακή Εξάρτηση Σε μια σχέση Σ, το πεδίο Π2 της Σ είναι συναρτησιακά εξαρτώμενο από το πεδίο Π1 της Σ όταν και μόνο όταν, δυο πλειάδες της Σ έχουν την ίδια τιμή για το πεδίο Π1, τότε επίσης θα έχουν την ίδια τιμή για το πεδίο Π2

10 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 10 Συναρτησιακή Εξάρτηση Η σχέση Μάθημα

11 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 11 Συναρτησιακή Εξάρτηση Διαγράμματα συναρτησιακών εξαρτήσεων για τις σχέσεις (α) Σπουδαστής (β) Μάθημα και (γ) Παρακολουθεί

12 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 12 Συναρτησιακή Εξάρτηση Σε μια σχέση Σ, το πεδίο Π2 της Σ είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτώμενο από το πεδίο Π1 της Σ αν είναι συναρτησιακά εξαρτώμενο από το Π1 και δεν είναι συναρτησιακά εξαρτώμενο από οποιαδήποτε υποσύνολο του Π1

13 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 13 Συναρτησιακή Εξάρτηση Ο προηγούμενος ορισμός σημαίνει πως δεν υπάρχει ένα κατάλληλο υποσύνολο Π1΄ των πεδίων που συνθέτουν το Π1, τέτοιο ώστε το Π2 να είναι συναρτησιακά εξαρτημένο από το Π1΄ Για παράδειγμα στη σχέση Σπουδαστής το πεδίο Εξάμηνο είναι συναρτησιακά εξαρτημένο από το σύνθετο πεδίο (ΑΜ, Επώνυμο) όμως δεν είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτημένο γιατί υπάρχει ένα υποσύνολο του σύνθετου πεδίου και συγκεκριμένα το πεδίο ΑΜ, από το οποίο το πεδίο Εξάμηνο είναι επίσης συναρτησιακά εξαρτημένο

14 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 14 Πρώτη Κανονική Μορφή (1 NF) Μια σχέση Σ βρίσκεται στην πρώτη κανονική μορφή (1NF) αν και μόνο αν, όλα τα πεδία της Σ περιέχουν μόνο ατομικές τιμές

15 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 15 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Μια σχέση Σ βρίσκεται στη δεύτερη κανονική μορφή (2NF) αν και μόνο αν, βρίσκεται στη πρώτη κανονική μορφή και κάθε πεδίο της Σ που δε συμμετέχει σε κλειδί, είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτημένο από κάθε υποψήφιο κλειδί της Σ

16 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 16 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Η σχέση Σπουδ_Παρακ

17 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 17 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Η σχέση Σπουδ_Παρακ προκύπτει από το συνδυασμό των σχέσεων Σπουδαστής και Παρακολουθεί Για λόγους απλότητας, από τη σχέση Σπουδαστής έχουν καταργηθεί τα πεδία Επώνυμο και Όνομα και έχει προστεθεί το πεδίο ΣΔΜ που είναι το σύνολο των Διδακτικών Μονάδων που αντιστοιχεί στο συγκεκριμένο εξάμηνο που φοιτά ο σπουδαστής Το πεδίο ΣΔΜ είναι συναρτησιακά εξαρτημένο από το πεδίο εξάμηνο. Το μοναδικό υποψήφιο κλειδί (που είναι επομένως και πρωτεύον κλειδί) της σχέσης είναι σύνθετο και αποτελείται από τα πεδία ΑΜ και Κωδ_Μαθήματος

18 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 18 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Διάγραμμα συναρτησιακών εξαρτήσεων για τη σχέση Σπουδ_Παρακ

19 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 19 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) 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

20 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 20 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) 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) 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)

21 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 21 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Οι σχέσεις Σπουδ και Παρακ

22 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 22 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Διαγράμματα συναρτησιακών εξαρτήσεων για τις σχέσεις (α) Σπουδ και (β) Παρακ

23 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 23 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Στις συγκεκριμένες σχέσεις κάθε πεδίο είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτώμενο από το πρωτεύον κλειδί και επομένως οι σχέσεις βρίσκονται στη δεύτερη κανονική μορφή Μια σχέση η οποία βρίσκεται στην πρώτη κανονική μορφή αλλά όχι στη δεύτερη, θα πρέπει να έχει ένα σύνθετο πρωτεύον κλειδί

24 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 24 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) 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 Αντίστροφα, η αρχική σχέση μπορεί να προκύψει από τη (φυσική) σύνδεση των νέων σχέσεων Η αποδόμηση από την αρχική στις νέες σχέσεις πρέπει να γίνεται χωρίς απώλεια πληροφορίας και τότε ονομάζεται αποδόμηση χωρίς απώλεια πληροφορίας

25 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 25 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Μια σχέση Σ που αποτελείται από τα πεδία (που μπορεί να είναι σύνθετα) Π1, Π2 και Π3 και ισχύει Π1 → Π2 (το Π2 είναι συναρτησιακά εξαρτώμενο από το Π1) μπορεί πάντα να αναλυθεί χωρίς απώλειες σε δυο νέες σχέσεις Σ1(Π1, Π2) και Σ2(Π1, Π3)

26 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 26 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Τα προβλήματα στη διαχείριση των αρχικών σχέσεων έχουν πλέον εξαλειφθεί Στην εισαγωγή μπορούμε να κρατάμε τις πληροφορίες που αναφέρονται σε ένα σπουδαστή (π.χ. το εξάμηνο) στον πίνακα Σπουδ χωρίς κατ’ ανάγκη ο σπουδαστής αυτός να παρακολουθεί κάποιο μάθημα Στην διαγραφή μπορούν να διαγραφούν όλες οι παρακολουθήσεις μαθημάτων του σπουδαστή 8075 χωρίς να χάσουμε την πληροφορία ότι ο συγκεκριμένος σπουδαστής φοιτά στο Β εξάμηνο Η ενημέρωση/τροποποίηση του εξαμήνου του σπουδαστή με ΑΜ 3573 είναι πολύ πιο εύκολο να υλοποιηθεί αφού τώρα χρειάζεται να προσπελαστεί μόνο μια πλειάδα της σχέσης

27 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 27 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Η σχέση Ειδικότητες Υπαλλήλων

28 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 28 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Το διάγραμμα συναρτησιακών εξαρτήσεων της σχέσης Ειδικότητες Υπαλλήλων

29 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 29 Δεύτερη Κανονική Μορφή (2 NF) Οι σχέσεις στη 2η κανονική μορφή

30 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 30 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Μια σχέση Σ βρίσκεται στην τρίτη κανονική μορφή (3NF) αν και μόνο αν, βρίσκεται στην δεύτερη κανονική μορφή και κάθε πεδίο που δε συμμετέχει σε κλειδί είναι μη μεταβατικά εξαρτώμενο από κάθε υποψήφιο κλειδί της Σ

31 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 31 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Η σχέση Σπουδ

32 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 32 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) 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

33 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 33 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Οι σχέσεις Σπουδασ και Εξάμηνο_ΣΔΜ

34 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 34 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Διάγραμμα συναρτησιακών εξαρτήσεων για τις σχέσεις Σπουδασ και Εξάμηνο_ΣΔΜ

35 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 35 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Γενικά μια σχέση που βρίσκεται στη δεύτερη κανονική μορφή αλλά όχι στην τρίτη, μπορεί πάντοτε να αναλυθεί σε ένα σύνολο σχέσεων που βρίσκονται στην τρίτη κανονική μορφή Η διαδικασία θα πρέπει είναι αντιστρεπτή και χωρίς απώλεια πληροφορίας

36 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 36 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Η σχέση Εθνικές διοργανώσεις ποδοσφαίρου

37 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 37 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Οι συναρτησιακές εξαρτήσεις της σχέσης Εθνικές διοργανώσεις ποδοσφαίρου

38 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 38 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Όπως φαίνεται το πεδίο Έδρα Νικητή είναι μεταβατικά συναρτησιακά εξαρτώμενο από το κλειδί του πίνακα και επομένως ο πίνακας δεν βρίσκεται στην 3η κανονική μορφή Για να αποκτήσουμε τους κατάλληλους πίνακες που θα είναι στην 3η κανονική μορφή πρέπει να προχωρήσουμε σε συγκεκριμένες αποδομήσεις του αρχικού πίνακα

39 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 39 Τρίτη Κανονική Μορφή (3NF) Οι σχέσεις στην τρίτη κανονική μορφή

40 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 40 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Ένα πεδίο – το οποίο μπορεί να είναι και σύνθετο – ονομάζεται προσδιοριστικό πεδίο (determinant) όταν κάποιο άλλο πεδίο είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτημένο σε αυτό το πεδίο Μια σχέση Σ βρίσκεται στην κανονική μορφή των Boyce/Codd αν και μόνο αν, κάθε προσδιοριστικό πεδίο είναι ένα υποψήφιο κλειδί

41 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 41 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Η σχέση Σπουδ_Παρακ δεν βρίσκεται στην BCNF μορφή

42 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 42 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Η σχέση Σπουδ (α) δεν βρίσκεται στην BCNF μορφή. Η σχέση Παρακ (β) βρίσκεται στην BCNF μορφή

43 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 43 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Η σχέση Μάθημα-Σπουδαστής

44 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 44 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Ο κωδικός μαθήματος προσδιορίζει πλήρως ένα μάθημα Το ίδιο συμβαίνει και με τον τίτλο μαθήματος Υποθέτουμε πως ένας σπουδαστής έχει τη δυνατότητα να παρακολουθήσει ένα συγκεκριμένο μάθημα μόνο ένα εξάμηνο Ο συνδυασμός (Κωδικός, ΑΜ) είναι ένα υποψήφιο κλειδί της σχέσης και το ίδιο συμβαίνει και για το συνδυασμό (Τίτλος, ΑΜ) Επιλέγουμε τον πρώτο ως πρωτεύον κλειδί

45 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 45 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Υπάρχουν τα εξής προσδιοριστικά πεδία Ο συνδυασμός (Κωδικός, ΑΜ) από το οποίο εξαρτάται το εξάμηνο παρακολούθησης. Στην περίπτωση αυτή το προσδιοριστικό πεδίο είναι και υποψήφιο κλειδί Ο Κωδικός, που προσδιορίζει τον τίτλο του μαθήματος (ισχύει βέβαια και το αντίστροφο) Στη δεύτερη περίπτωση, το προσδιοριστικό πεδίο δεν είναι και υποψήφιο κλειδί και επομένως η σχέση Μάθημα-Σπουδαστής δεν βρίσκεται στην κανονική μορφή BCNF

46 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 46 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Η σχέση Μάθημα–Σπουδαστής βρίσκεται στην 3η κανονική μορφή γιατί: 1. Αποτελείται από ατομικά πεδία και επομένως βρίσκεται στην 1NF 2. Το πεδίο Εξάμηνο_Παρακολ που είναι το μοναδικό πεδίο που δε συμμετέχει σε υποψήφιο κλειδί είναι πλήρως συναρτησιακά εξαρτημένο από κάθε υποψήφιο κλειδί και επομένως (και με βάση το 1) βρίσκεται στην 2NF 3. Το πεδίο Εξάμηνο_Παρακολ που είναι το μοναδικό πεδίο που δε συμμετέχει σε υποψήφιο κλειδί είναι ευθέως εξαρτημένο (και όχι μεταβατικά) από υποψήφιο κλειδί και επομένως (και με βάση το 2) βρίσκεται στην 3NF

47 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 47 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Παρόλο που η σχέση βρίσκεται στην 3η κανονική μορφή υπάρχουν διαχειριστικά προβλήματα: η αλλαγή του τίτλου ενός μαθήματος (π.χ. από Μαθηματικά Ι σε Γενικά Μαθηματικά) είναι δυνατόν να δημιουργήσει αποτελέσματα ασυνέπειας Η λύση στο πρόβλημα είναι η αποδόμηση χωρίς απώλειες της αρχικής σχέσης και η δημιουργία νέων σχέσεων που βρίσκονται στην κανονική μορφή των Boyce/Codd (BCNF). Για παράδειγμα στις σχέσεις, Μάθημα με πεδία (Κωδικός, Τίτλος) και Μάθημα_Σπουδαστής με πεδία (Κωδικός, ΑΜ, Εξάμηνο_Παρακολ) που βρίσκονται στην BCNF και δεν υποφέρουν από διαχειριστικές ανωμαλίες

48 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 48 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Παρόμοια προβλήματα παρατηρούνται σε σχέσεις στις οποίες υπάρχουν υποψήφια κλειδιά που επικαλύπτονται δηλαδή τα υποψήφια κλειδιά περιέχουν κοινά πεδία Στις περιπτώσεις αυτές, η 3η κανονική μορφή δεν δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα και πρέπει να καταφύγουμε στην BCNF

49 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 49 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Η σχέση Σπουδαστής-Μάθημα-Καθηγητής

50 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 50 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Δεχόμαστε τα παρακάτω σχετικά με τη διδασκαλία των μαθημάτων Κάθε σπουδαστής διδάσκεται ένα συγκεκριμένο μάθημα από ένα μόνο καθηγητή Κάθε καθηγητής διδάσκει ένα μόνο μάθημα Κάθε μάθημα μπορεί να διδάσκεται από πολλούς καθηγητές

51 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 51 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Από το πρώτο συμπεραίνουμε πως ο Καθηγητής είναι συναρτησιακά εξαρτώμενος από το σύνθετο πεδίο (Σπουδαστής, Μάθημα) Από το δεύτερο συμπεραίνουμε πως το μάθημα είναι συναρτησιακά εξαρτώμενο από τον καθηγητή Τέλος, το τρίτο ουσιαστικά υποδηλώνει πως ο καθηγητής δεν είναι συναρτησιακά εξαρτώμενος από το μάθημα

52 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 52 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Στην σχέση διακρίνουμε δυο υποψήφια κλειδιά: το συνδυασμό (Σπουδαστής, Μάθημα) που το θεωρούμε και ως πρωτεύον κλειδί και το συνδυασμό (Σπουδαστής, Καθηγητής) Η σχέση βρίσκεται στην 3η κανονική μορφή γιατί: 1. Βρίσκεται στην 1NF αφού αποτελείται από ατομικά πεδία. 2. Βρίσκεται στην 2NF αφού δεν υπάρχουν πεδία που δεν συμμετέχουν σε υποψήφια κλειδιά. 3. Και τελικώς βρίσκεται στην 3NF αφού επίσης δεν υπάρχουν πεδία που δεν συμμετέχουν σε υποψήφια κλειδιά Η σχέση δεν βρίσκεται στην BCNF γιατί το πεδίο Καθηγητής είναι ένα προσδιοριστικό πεδίο (προσδιορίζει το πεδίο Μάθημα) αλλά δεν είναι υποψήφιο κλειδί

53 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 53 Η κανονική Μορφή των Boyce/Codd (BCNF) Η λύση είναι να αποσυνθέσουμε την αρχική σχέση σε άλλες που βρίσκονται στην BCNF Οι δυο σχέσεις που μπορούν να δημιουργηθούν είναι: Καθηγητής – Μάθημα με προφανή πεδία τα Καθηγητής και Μάθημα και Σπουδαστής – Καθηγητής με πεδία τα Σπουδαστής και Καθηγητής Στην πρώτη από τις παραπάνω σχέσεις θα πρέπει να οριστεί ως κλειδί το πεδίο Καθηγητής ενώ στη δεύτερη το πεδίο πρέπει να αποτελείται και από τα δυο πεδία (Σπουδαστής, Καθηγητής)

54 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 54 Προβολή / Αποδόμηση Πινάκων (α) Διάγραμμα συναρτησιακών εξαρτήσεων για τη σχέση Σπουδ. Στο (β) παριστάνεται καλύτερα η μεταβατική εξάρτηση

55 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 55 Προβολή / Αποδόμηση Πινάκων Έχει προταθεί η αποδόμηση της σχέσης Σπουδ στις απλούστερες σχέσεις: Σπουδασ (ΑΜ, Εξάμηνο) και Εξάμηνο_ΣΔΜ (Εξάμηνο, ΣΔΜ) οι οποίες βρίσκονται στην BCNF μορφή, δεν υπάρχει απώλεια πληροφορίας του αρχικού πίνακα και αντιμετωπίζονται οι διαχειριστικές ανωμαλίες της αρχικής σχέσης

56 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 56 Προβολή / Αποδόμηση Πινάκων Στη συγκεκριμένη αποδόμηση διατηρούνται εντός των νέων σχέσεων οι κύριες συναρτησιακές εξαρτήσεις της αρχικής σχέσης (δηλ. εκτός της μεταβατικής) Συγκεκριμένα διατηρείται η εξάρτηση του Εξαμήνου από το ΑΜ και του ΣΔΜ από το Εξάμηνο Οι προβολές/αποδομήσεις του αρχικού πίνακα που έχουν την ιδιότητα αυτή ονομάζονται ανεξάρτητες προβολές

57 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 57 Προβολή / Αποδόμηση Πινάκων Μια άλλη αποδόμηση της σχέσης Σπουδ είναι: Σ1 (ΑΜ, Εξάμηνο) και Σ2 (ΑΜ, ΣΔΜ) Η συγκεκριμένη προβολή οδηγεί σε σχέσεις που βρίσκονται επίσης στην BCNF Όμως δεν είναι η καλύτερη γιατί δεν περιγράφεται σε ένα μοναδικό πίνακα η εξάρτηση του ΣΔΜ από το Εξάμηνο (δηλ. το γεγονός πως κάθε εξάμηνο έχει ένα συγκεκριμένο σύνολο διδακτικών μονάδων) και αυτό οδηγεί σε διαχειριστικά προβλήματα. Στην περίπτωση αυτή οι εξαρτήσεις του αρχικού πίνακα και συγκεκριμένα η συναρτησιακή εξάρτηση του ΣΔΜ από το Εξάμηνο έχουν μετατραπεί σε εξαρτήσεις μεταξύ σχέσεων Η αποδόμηση πλέον δεν είναι ανεξάρτητη

58 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 58 Προβολή / Αποδόμηση Πινάκων Αν έχουμε μια αρχική σχέση Σ τότε οι Σ1 και Σ2 είναι ανεξάρτητες αποδομήσεις της Σ όταν α) κάθε συναρτησιακή εξάρτηση της Σ αποτυπώνεται στις συναρτησιακές εξαρτήσεις των Σ1 και Σ2 και β) τα κοινά πεδία των Σ1 και Σ2 σχηματίζουν ένα υποψήφιο κλειδί για μια τουλάχιστον από τις Σ1, Σ2

59 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 59 Προβολή / Αποδόμηση Πινάκων Μια τρίτη προβολή που μπορεί να γίνει στη σχέση Σπουδ αποτελείται από τις σχέσεις: Σ1 (ΑΜ, ΣΔΜ) Σ2 (Εξάμηνο, ΣΔΜ) Η συγκεκριμένη αποδόμηση του πίνακα Σπουδ δεν είναι καλή γιατί οι συναρτησιακές εξαρτήσεις της αρχικής σχέσης δεν διατηρούνται στους νέους πίνακες και το ΣΔΜ που είναι το κοινό πεδίο των δυο νέων σχέσεων δεν αποτελεί υποψήφιο κλειδί τουλάχιστον μιας εκ των δύο Οι συγκεκριμένες προβολές συνοδεύονται και από απώλεια της πληροφορίας αφού δεν μπορούμε να αναπαραγάγουμε την πληροφορία του εξαμήνου ενός σπουδαστή

60 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 60 Εφαρμογή της Κανονικοποίησης στο Σχεδιασμό Βάσεων Δεδομένων Tο βήμα της κανονικοποίησης είναι από τα τελευταία που θα εφαρμοστεί στο γενικότερο πλαίσιο σχεδιασμού Θα εφαρμοστεί κατά τα γνωστά ο εννοιολογικός σχεδιασμός με αποτέλεσμα το μοντέλο Οντοτήτων –Συσχετίσεων, στη συνέχεια ο λογικός σχεδιασμός με αποτέλεσμα τους πίνακες της βάσης δεδομένων και στη συνέχεια μπορούν να εφαρμοστούν οι κανόνες κανονικοποίησης με σκοπό να μεταφερθούν όλοι οι υπάρχοντες πίνακες στην BCNF ή τουλάχιστον στην 3η κανονική μορφή

61 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 61 Εφαρμογή της Κανονικοποίησης στο Σχεδιασμό Βάσεων Δεδομένων Μια προσέγγιση σχεδιασμού είναι γνωστή ως «από κάτω προς τα πάνω» (bottom-up) ή ανοδική σχεδίαση Στην προσέγγιση αυτή: κατ’ αρχάς καταγράφουμε όλα τα πεδία που εμφανίζονται στη βάση δεδομένων (δηλ. θεωρούμε ένα πολύ μεγάλο πίνακα που περιέχει όλα τα πεδία αυτά) στη συνέχεια προσδιορίζονται οι συναρτησιακές εξαρτήσεις μεταξύ των πεδίων και ο αρχικός πίνακας διασπάται και προσδιορίζονται οι πίνακες της βάσης με τα αντίστοιχα πεδία τέλος εφαρμόζονται οι κανόνες κανονικοποίησης και παράγονται οι τελικοί πίνακες της βάσης δεδομένων

62 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 62 Εφαρμογή της Κανονικοποίησης στο Σχεδιασμό Βάσεων Δεδομένων Η κανονικοποίηση λύνει αρκετά προβλήματα σχεδιασμού όμως δεν αποτελεί σχεδιαστική πανάκεια Ο σχεδιαστής των βάσεων δεδομένων πρέπει να έχει την ευελιξία και την εμπειρία να βρει τη χρυσή τομή μεταξύ της τυπικότητας και της πρακτικής ικανοποιώντας με τον καλύτερο τρόπο τις ανάγκες της εκάστοτε εφαρμογής Για να μπορέσει να το κάνει αυτό ο σχεδιαστής των βάσεων δεδομένων θα πρέπει να έχει κατανοήσει στο μέγιστο βαθμό τη λογική και σημασιολογία του προβλήματος που αντιμετωπίζει

63 Κεφάλαιο 7 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 63 Εφαρμογή της Κανονικοποίησης στο Σχεδιασμό Βάσεων Δεδομένων Ως προς το θέμα της αποδόμησης, θα πρέπει να εφαρμόζονται κάποιοι απλοί κανόνες που αναφέρθηκαν προηγουμένως και είναι: Α) Τα πεδία της αρχικής σχέσης πρέπει να διατηρούνται στις νέες σχέσεις Β) Οι συναρτησιακές εξαρτήσεις της αρχικής σχέσης πρέπει να διατηρούνται στις νέες σχέσεις Γ) Οι πληροφορίες της αρχικής σχέσης πρέπει να διατηρούνται στις νέες σχέσεις