Chương 6 Chuẩn hóa

Quá trình chuẩn hóa lược đồ CSDL• Thực hiện chuẩn hóa từng lược đồ quan hệ – Là quá trình biến đổi dạng chuẩn của một lược đồ quan hệ từ thấp nhất tới dạng chuẩn cao nhất – Phân tách một

Chương 6

Chuẩn hóa (Normalization)

Khái niệm “Chuẩn hóa”

• Chuẩn hóa được xem như là một công cụ

Bảng chưa chuẩn hóa

• Bảng không ở dạng chuẩn 1 ( hay chưa

chuẩn hóa) nếu nó chứa một hoặc nhiều

nhóm giá trị lặp

• Nhóm giá trị lặp(Repeating group)

PROJ_NUM PROJ_NAME EMP_NUM EMP_NAME

PROJ_NUM PROJ_NAME EMP_NUM EMP_NAME

Dạng chuẩn 2 (2NF)

• Lược đồ quan hệ R(U,F) ở dạng chuẩn 2 khi :

– Bảng ở dạng chuẩn 1, và

– Mọi thuộc tính không khóa đều phụ thuộc

đầy đủ vào mọi khóa của R

• Nhận xét : Nếu R chỉ có các khóa gồm một thuộc tính thì đương nhiên R ở dạng chuẩn 2

• Phụ thuộc hàm đầy đủ _ Full functional dependency

– XA là phụ thuộc hàm đầy đủ   Y  X , YA

– Ngược lại : XA là phụ thuộc hàm không đầy đủ

Dạng chuẩn 2 (2NF)

• Lược đồ sau không đạt 2NF

Q(PROJ_NUM, EMP_NUM, PROJ_NAME, EMP_NAME) với tập F = {

f1: PROJ_NUM, EMP_NUM  PROJ_NAME, EMP_NAME

f2: EMP_NUM  EMP_NAME

f3: PROJ_NUM  PROJ_NAME }

Gọi : f1 là phụ thuộc hàm không đầy đủ

f2, f3 là phụ thuộc riêng phần_ partial FD

Dạng chuẩn 3 (3NF )

• Định nghĩa 1: Lược đồ quan hệ R ở 3NF đối với

tập phụ thuộc hàm F nếu:

– R ở dạng 2NF, và

– Mọi thuộc tính không khóa đều không phụ thuộc

bắc cầu vào khóa chính của R

• Định nghĩa 2: Lược đồ quan hệ R ở 3NF đối với

tập phụ thuộc hàm F nếu:

– R ở dạng chuẩn 1, và

  X->A với A X thì X là 1 siêu khoá của R hoặc

A là 1 thuộc tính khoá

Dạng chuẩn 3 (3NF )

• Lược đồ sau không đạt 3NF

Q( EMP_NUM, EMP_NAME, JOB_CLASS, CHG_HOUR ) với tập F = {

f1 : EMP_NUM  EMP_NAME,JOB_CLASS,CHG_HOUR

f2 : JOB_CLASS  CHG_HOUR }

=> f2 là phụ thuộc hàm bắc cầu

(transitive dependency)

Dạng chuẩn BCNF

• BCNF được xem là trường hợp đặc biệt của 3NF

• Lược đồ quan hệ R(U,F), được gọi là đạt BCNF nếu

mọi X A  F , AX thì X là một siêu khóa của R

• Lược đồ quan hệ sau không đạt BCNF

R( Proj_name, Emp_name, Assign_hours )

với 2 phụ thuộc hàm

f1: Proj_name, Emp_name  Assign_hours

f2: Assign_hours  Emp_num

Quá trình chuẩn hóa lược đồ CSDL

• Thực hiện chuẩn hóa từng lược đồ quan hệ

– Là quá trình biến đổi dạng chuẩn của một lược đồ quan hệ từ thấp nhất tới dạng chuẩn cao nhất

– Phân tách một LĐQH dần dần thành nhiều LĐQH mới dựa trên việc nhận diện các phụ thuộc hàm

• Dạng chuẩn của một lược đồ CSDL bằng dạng chuẩn của lược đồ quan hệ cao nhất

f1: PROJ_NUM, EMP_NUM  PROJ_NAME, EMP_NAME,

JOB_CLASS, CHG_HOUR, HOURS

f2: PROJ_NUM  PROJ_NAME

f3: EMP_NUM  EMP_NAME, JOB_CLASS, CHG_HOUR

f4: JOB_CLASS  CHG_HOUR

Xét R(U,F) đạt dạng chuẩn 1

R ( PROJ_NUM, EMP_NUM, PROJ_NAME, EMP_NAME,

JOB_CLASS, CHG_HOUR, HOURS )

Ví dụ về chuẩn hóa

Ví dụ về chuẩn hóa Chuyển đổi sang dạng chuẩn 2

Loại bỏ các phụ thuộc hàm riêng phần và tạo thêm các Lược đồ quan hệ mới tương ứng

Ví dụ về chuẩn hóa Chuyển đổi sang dạng chuẩn 3

• Loại bỏ các phụ thuộc bắc cầu trong lđqh và tạo ra các lđqh mới tương ứng

Sau quá trình chuẩn hóa Q, ta thu được một lược đồ CSDL đạt 3NF

Lược đồ CSDL kết quả

Ví dụ về chuẩn hóa Chuyển đổi sang dạng chuẩn BCNF

• Giả định, trong bảng ASSIGNMENT tồn tại 2 phụ thuộc hàm

f1: Proj_name, Emp_name  Assign_hours

f2: Assign_hours  Emp_num

PROJ_NUM ASSIGN_HOURS EMP_NUM

Hoặc

Chuẩn hóa và Thiết kế CSDL

• Chuẩn hóa được xem như một phương pháp thiết

kế CSDL độc lập

– Có 2 cách tiếp cận : tổng hợp và phân rã

• Với phần lớn các mục tiêu thiết kế DB : 3NF là

dạng chuẩn cao cần đạt tới trong quá trình chuẩn hóa

– Dạng chuẩn cao nhất không phải luôn luôn là mục tiêu cần đạt tới

– Giảm dạng chuẩn

Chuẩn hóa LDQH bằng Phân rã

• Quá trình chuẩn hóa LDQH là quá trình phân

rã LDQH ban đầu thành một số LDQH con

– Các LDQH con đạt dạng chuẩn cao hơn =>

giảm dư thừa dữ liệu

• Về mặt lý thuyết, quá trình phân rã phải đảm bảo 2 yêu cầu

– Bảo toàn thông tin

– Bảo toàn phụ thuộc hàm

Phân rã bảo toàn thông tin

• Xét lược đồ quan hệ Q và tập F, giả sử Q được phân

Xét lược đồ quan hệ Q và tập F, D= { Q1, Q2 } là phân

rã bảo toàn thông tin nếu và chỉ nếu

(Q1+  Q2+ )  Q2+  F+ hoặc

(Q1+  Q2+ )  Q1+  F+

• Phép tách Q thành n lược đồ quan hệ Q1, Q2,…Qn bảo toàn thông tin , nếu ở các bước trung gian tách Q thành Qi và Qik bảo toàn thông tin

Phân rã bảo tồn thơng tin

r

Hung 12 Nguyễn Kiệm Gạch ống 200 Hung 12 Nguyễn Kiệm Gạch thẻ 250 Hung 40 Nguyễn Oanh Gạch ống 200

Hung 12 Nguyễn Kiệm Hung Gạch ống 200 Hung 40 Nguyễn Oanh Hung Gạch thẻ 250

r’ = r 1 |><|r 2

Hung 12 Nguyễn Kiệm Gạch ống 200

Phân rã bảo toàn phụ thuộc hàm

• Cho phân rã D = (Q1, Q2,…, Qk) của lược đồ Q và tập pth F,

với hình chiếu của F trên Qi ký hiệu Qi(F)

sao cho Qi(F)={ XY | X  Y  F+ và XY  Qi}

Ta nói phân rã D bảo toàn tập phụ thuộc hàm F nếu

F   Qi(F)  F+ = ( Qi(F))+ với i=1 k

Ý nghĩa của phân rã bảo toàn pth

• Ví dụ

Thuật toán phân rã thành 3NF bảo toàn

thông tin , bảo toàn phụ thuộc hàm

• B1 : Tìm phủ tối thiểu Ftt của F

• B2 :

– Nếu có những thuộc tính của Q không nằm trong một

phụ thuộc nào của Ftt - dù ở vế phải hay vế trái của F thì chúng tạo thành một lược đồ.

– Nếu có một phụ thuộc hàm nào của Ftt mà liên quan

đến tất cả các thuộc tính của Q thì kết quả phân rã

chính là Q ( Q không thể phân rã)

đồ cần tìm

– Nếu có một lược đồ con chứa khóa K của Q thì kết thúc

thuật toán Ngược lại tạo một lược đồ con K

Thuật toán phân rã thành 3NF bảo toàn

thông tin , bảo toàn phụ thuộc hàm

Tóm tắt

Tồn tại nhiều phụ thuộc hàm

trong một LĐQH

bằng Phân rã