Нормализация отношений. 
Расчет экономической эффективности программного средства

Реляционная модель данных является простейшей и наиболее привычной формой представления данных в виде таблицы. В теории множеств таблице соответствует термин отношение (relation), который и дал название модели. Достоинством реляционной модели является сравнительная простота ее инструментальных средств.

Процесс проектирования представляет собой процесс нормализации схем отношений, причем каждая следующая нормальная форма обладает свойствами лучшими, чем предыдущая.

Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений. Примером набора ограничений является ограничение первой нормальной формызначения всех атрибутов отношения атомарны. Поскольку требование первой нормальной формы является базовым требованием классической реляционной модели данных, мы будем считать, что исходный набор отношений уже соответствует этому требованию.

В реляционной базе данных на каждое отношение накладывается нормализация. Состав атрибутов отношений должен удовлетворять следующим требованиям:

между атрибутами не должно быть нежелательной функциональной зависимости;

группировка атрибутов должна обеспечивать минимальное дублирование данных, обеспечивать их обработку и обновление.

Удовлетворение этих требований достигается нормализацией отношений. Нормализация отношений — это обратимый пошаговый процесс разложения исходных отношений баз данных на более простые отношения. При этом устанавливаются всевозможные функциональные зависимости.

Если имеется два атрибута, А и В и если в любой момент времени каждому значению атрибута, А соответствует не более одного значения атрибута В, то говорят, что В функционально зависит от, А (А->Б).

Если отношение находится в 1НФ, то все неключевые атрибуты функционально зависят от ключа. Если неключевой атрибут зависит от части ключа, то говорят о частичной зависимости. Если неключевой атрибут зависит от всего составного ключа и не находится в частичной зависимости от его ключей, то говорят о его полной функциональной зависимости. Если для атрибутов А, Б, В выполняется условие А->Б, Б->В, но обратная зависимость отсутствует, то говорят, что В зависит от, А транзитивно. Многозначная зависимость — если каждому значению атрибута, А соответствует множество значений атрибутов Б.

Каждая нормальная форма ограничивает определенный тип функциональной зависимости. Отношения, у которых все атрибуты простые (то есть содержат неделимые значения) называются приведенными к первой нормальной форме (1НФ).

Отношение находится во второй нормальной форме (2НФ), если оно находится в 1НФ, и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа.2НФ так же совершенная, так как здесь имеют место наличие транзитивных зависимостей.

Отношение находится в третьей нормальной форме (3НФ), если отношение находится во 2НФ и в нем отсутствуют транзитивные зависимости неключевых атрибутов от ключа.3НФ освобождает отношения от избыточности.

Отношение находится в четвертой нормальной форме (4НФ), если в нем не присутствуют функциональные многозначные зависимости. Если в отношении имеется много функциональных зависимостей, 4НФ не устраняет избыточность, то применяют 5НФ.

Разложение отношений из 4НФ в пятую нормальную форму (5НФ) должно быть выполнено так, чтобы каждая проекция, полученная из 4НФ, содержала не менее одного возможного ключа и хотя бы один неключевой атрибут из исходного отношения.

На практике третья нормальная форма схем отношений достаточна в большинстве случаев, и приведением к третьей нормальной форме процесс проектирования реляционной базы данных обычно заканчивается.

Процесс нормализации отношений последовательно устраняет следующие типы функциональных зависимостей:

частичные зависимости неключевых атрибутов;

транзитивные зависимости неключевых атрибутов от ключа;

зависимости ключей от неключевых атрибутов;

независимые многозначные зависимости.

Устраняя эти зависимости исключается дублирование данных, аномалии операций включения, обновления, удаления.

В результате нормализации получили отношения соответствующие 3НФ описанной предметной области:

деталь (код детали, серийный номер, инвентарный номер, цена, код типа детали, код фирмы-производителя, код модели, код поставщика);

тип детали (код типа детали, название типа детали, блочность);

фирма-производитель (код фирмы-производителя, название фирмы-производителя);

модель (код модели, название модели, код типа детали, код фирмы-производителя);

поставщик (код поставщика, название поставщика, телефон поставщика, город, улица, номер дома);

динамика состояний (код динамики состояния, дата, комментарий, код детали, код состояния);

состояние (код состояния, название состояния);

рабочая станция (код рабочей станции, название рабочей станции, код отдела, код ответственного);

отдел (код отдела, название отдела, телефон отдела, код руководителя);

руководитель (код руководителя, фамилия руководителя, имя руководителя, отчество руководителя);

ответственный (код ответственного, фамилия ответственного, имя ответственного, отчество ответственного, телефон ответственного, код должности);

должность (код должности, название должности);

положение устройств (код положения устройств, дата, комментарий, операция, код устройства, код рабочей станции);

положение автозапчастей (код положения комплектующих, дата, комментарий, операция, код комплектующего, код устройства);

ведомость замен автозапчастей (код замены, дата, код положения комплектующих (заменяемое), код положения комплектующих (заменяющее)).