संबंधों का सामान्यीकरण। पहला और दूसरा सामान्य रूप

प्रस्तावना

संबंधों के सामान्यीकरण (तालिकाओं) संबंधपरक डेटाबेस के सिद्धांत के मूलभूत भागों में से एक है। सामान्यीकरण का उद्देश्य रिश्तों में अतिरेक से छुटकारा पाना और उनकी संरचना को संशोधित करना है ताकि उनके साथ काम करने की प्रक्रिया पर विभिन्न बाहरी कठिनाइयों का बोझ न पड़े। यदि इस दृष्टिकोण को नजरअंदाज किया जाता है, तो डिजाइन दक्षता तेजी से कम हो रही है, जो अन्य समान स्वतंत्रता के साथ मिलकर महत्वपूर्ण परिणाम ला सकती है।

यह किसी भी विशेषज्ञ के लिए उपयोगी है, जो अपनी गतिविधि की प्रकृति से, किसी तरह संबंधपरक डेटाबेस के डिजाइन से संबंधित है, संबंधों को सामान्य बनाने और समझने में सक्षम है। और इस पोस्ट के साथ, मैं सामान्य रूपों के लिए समर्पित प्रकाशनों की एक छोटी श्रृंखला शुरू करना चाहूंगा, जो कि हब्रहाब्र के उन पाठकों को देने के उद्देश्य से, जिन्होंने विभिन्न कारणों से, इस विषय में अभी तक महारत हासिल नहीं की है, इस ज्ञान अंतर को आसानी से भरने का अवसर।

लेख सामान्यीकरण के सिद्धांतों की एक विस्तृत और सटीक प्रस्तुति का लक्ष्य नहीं रखता है, क्योंकि यह स्पष्ट रूप से इस दृष्टिकोण के साथ प्रकाशन के लिए आवश्यक बड़ी मात्रा में जानकारी के कारण ब्लॉग के ढांचे के भीतर संभव नहीं है। इसके अलावा, इस उद्देश्य के लिए उत्कृष्ट विशेषज्ञों द्वारा बड़ी मात्रा में साहित्य लिखा गया है। मेरा कार्य, मेरी राय में, मूल सिद्धांतों को लोकप्रिय तरीके से प्रदर्शित और व्याख्या करना है।

उपयोग की शर्तें

एक विशेषता कुछ इकाई की एक संपत्ति है। अक्सर एक टेबल फ़ील्ड कहा जाता है।
एक विशेषता डोमेन मान्य मानों का एक सेट है जो एक विशेषता ले सकता है।
एक टपल इंटरकनेक्टेड वैध विशेषता मानों का एक सीमित सेट है जो एक साथ एक निश्चित इकाई (तालिका पंक्ति) का वर्णन करता है।
एक संबंध ट्यूपल्स (तालिका) का एक सीमित सेट है।
एक संबंध योजना उन विशेषताओं का एक सीमित सेट है जो एक इकाई को परिभाषित करती हैं। दूसरे शब्दों में, यह एक तालिका की संरचना है जिसमें विशिष्ट क्षेत्रों के सेट होते हैं।
प्रोजेक्शन - किसी विशेषता को हटाकर (या) कुछ विशेषताओं को पुनर्व्यवस्थित करके प्राप्त किया गया संबंध।
विशेषताओं (विशेषता सेट) एक्स और वाई के बीच कार्यात्मक संबंध का अर्थ है कि इस संबंध में टुपल्स के किसी भी वैध सेट के लिए: यदि दो ट्यूपल एक्स के मूल्य से मेल खाते हैं, तो वे वाई के मूल्य से मेल खाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि "कंपनी नाम" विशेषता का मूल्य कैनोनिकल लिमिटेड है। , तो इस तरह के एक टपल में "मुख्यालय" विशेषता का मूल्य हमेशा मिलबैंक टॉवर, लंदन, यूनाइटेड किंगडम होगा। पदनाम: {X} -> {Y}।

पहला सामान्य रूप

एक संबंध पहले सामान्य रूप में है (संक्षिप्त 1NF) यदि इसके सभी गुण परमाणु हैं, अर्थात, यदि इसकी किसी भी विशेषता को सरल विशेषताओं में विभाजित नहीं किया जा सकता है, जो वर्णित इकाई के कुछ अन्य गुणों के अनुरूप है।

हम प्रारंभिक संबंध को मुख्य और गैर-परमाणु विशेषता के मूल्य को अधीनस्थ कहेंगे।

प्रारंभिक संबंधों को सामान्य करने के लिए, जिनमें से गुण गैर-परमाणु हैं, मुख्य और अधीनस्थ संबंधों की योजनाओं को संयोजित करना आवश्यक है। इसके अलावा, यदि, उदाहरण के लिए, असामान्य संबंध से संबंधित तालिका पहले से ही डेटाबेस में निहित है और जानकारी से भरी हुई है, तो कार्य इस तथ्य से जटिल है कि गैर-परमाणु विशेषता के मूल्य में कई ट्यूपल हो सकते हैं।

इसे उदाहरण द्वारा स्पष्ट किया जाना चाहिए। एक रिश्ते पर विचार करें जिसमें "कर्मचारी कोड", "नाम", "स्थिति", "परियोजनाएं" विशेषताएं हों। जाहिर है, एक कर्मचारी कई परियोजनाओं पर काम कर सकता है। मान लीजिए कि एक परियोजना एक पहचानकर्ता, नाम और पूरा होने की तिथि द्वारा वर्णित है।

कर्मचारी कोड	पूरा नाम	नौकरी का शीर्षक	परियोजनाओं
1	इवानोव इवान इवानोविच	प्रोग्रामर	आईडी: 123; नाम: स्टीम बॉयलर कंट्रोल सिस्टम; पूरा होने की तारीख: 09/30/2011 आईडी: 231; नाम: कमरे में विभिन्न गैसों के अतिरिक्त एमपीसी की निगरानी और चेतावनी के लिए सबस्टेशन; पूरा होने की तारीख: 11/30/2011 आईडी: 321; नाम: एक सुरक्षात्मक प्रणाली के लिए चेहरा पहचान मॉड्यूल; पूरा होने की तिथि: 12/01/2011

यह देखना आसान है कि इस संबंध की सभी विशेषताएं परमाणु (अविभाज्य) नहीं हैं। विशेष रूप से, "प्रोजेक्ट्स" विशेषता को तीन सरल विशेषताओं में विभाजित किया जा सकता है: "प्रोजेक्ट कोड", "नाम", "समाप्ति की तिथि", और एक कर्मचारी इवान इवानोविच इवानोव के लिए इस विशेषता के मूल्य में कई ट्यूपल हैं - तीन परियोजनाओं की जानकारी।

नोट: कुछ दृष्टिकोण से, विशेषता "नाम" को गैर-परमाणु भी माना जा सकता है और इस मामले में इसे "अंतिम नाम", "प्रथम नाम", "मध्य नाम" जैसे सरल लोगों में भी विभाजित किया जाना चाहिए।

अब 1NF के अनुपात को सामान्य करने के लिए एल्गोरिथ्म पर विचार करने का समय है।

1. एक नया संबंध बनाएं, जिसकी योजना मूल संबंध की मुख्य और अधीनस्थ योजनाओं को एक में विलय करके प्राप्त की जाएगी।
2. मूल संबंध के प्रत्येक टपल के लिए, नई में उतनी ही पंक्तियाँ शामिल करें जितनी कि इस टूप्ले के अधीनस्थ संबंध में टुपल्स हैं।
3. अधीनस्थ संबंध की विशेषताओं के अनुरूप नए संबंध के गुण मान भरें।
4. मूल के परमाणु गुणों के मूल्यों के साथ नए रिश्ते की पंक्तियों को भरें।

हम इस एल्गोरिथ्म को उपरोक्त संबंध में लागू करते हैं। नई संबंध योजना में 6 विशेषताएं शामिल होंगी: "कर्मचारी कोड", "नाम", "स्थिति", "परियोजना कोड", "नाम", "समाप्ति की तिथि"। किसी दिए गए संबंध के एक एकल tuple के लिए, नई एक के लिए तीन पंक्तियाँ जोड़ें, प्रत्येक परियोजना के लिए एक (एक अधीनस्थ संबंध में tuples की संख्या से)। अब आप अधीनस्थ संबंध से अलग विशेषताओं के मूल्यों को ट्यूपल्स के साथ भर सकते हैं। फिर हम इन विशेषताओं में से प्रत्येक के लिए परमाणु विशेषताओं के मूल्यों को स्थानांतरित करते हैं: "कर्मचारी कोड", "नाम," "स्थिति" (जैसा कि आपने अनुमान लगाया होगा, सभी तीन लाइनों में इन विशेषताओं के समान मूल्य होंगे)।

परिणाम इस तरह दिखेगा:

कर्मचारी कोड	पूरा नाम	नौकरी का शीर्षक	प्रोजेक्ट कोड	नाम	पूरा होने की तारीख
1	इवानोव इवान इवानोविच	प्रोग्रामर	123	स्टीम बॉयलर कंट्रोल सिस्टम	30.09.2011
1	इवानोव इवान इवानोविच	प्रोग्रामर	231	कमरे में विभिन्न गैसों के अतिरिक्त एमपीसी की निगरानी और चेतावनी के लिए सबस्टेशन	30.11.2011
1	इवानोव इवान इवानोविच	प्रोग्रामर	321	सुरक्षा प्रणाली के लिए चेहरा पहचान मॉड्यूल	01.12.2011

दूसरा सामान्य रूप

यह स्पष्ट है कि 1NF में स्थित अनुपात में अतिरेक भी हो सकता है। इसे खत्म करने के लिए, दूसरा सामान्य रूप इरादा है। लेकिन इसके विवरण के साथ आगे बढ़ने से पहले, आपको पहले की कमियों को पहचानना होगा।

बता दें कि शुरुआती रिश्ते में कुछ सामानों और उनके आपूर्तिकर्ताओं की आपूर्ति के बारे में जानकारी होती है।

आपूर्तिकर्ता कोड	शहर	शहर की स्थिति	उत्पाद कोड	संख्या
1	मास्को	20	1	300
1	मास्को	20	2	400
1	मास्को	20	3	100
2	यरोस्लाव	10	4	200
3	स्टावरोपोल	30	5	300
3	स्टावरोपोल	30	6	400
4	प्सकोव	15	7	100

यह पहले से ज्ञात है कि इस संबंध में निम्नलिखित कार्यात्मक निर्भरताएं निहित हैं:
{(विक्रेता कोड, उत्पाद कोड} -> {मात्रा},
{विक्रेता कोड} -> {शहर},
{आपूर्तिकर्ता कोड} -> {स्थिति},
{शहर} -> {स्थिति}}

प्राथमिक कुंजी के संबंध में: {आपूर्तिकर्ता कोड, उत्पाद कोड}।

जाहिर है, रिश्ते में अतिरेक है: यह दो संस्थाओं - आपूर्ति और आपूर्तिकर्ता का वर्णन करता है। इस संबंध में, निम्नलिखित विसंगतियाँ उत्पन्न होती हैं:

• निवेशन एनोमली। आप उस आपूर्तिकर्ता के बारे में जानकारी नहीं जोड़ सकते हैं जिसने अभी तक किसी भी सामान को संबंध तक नहीं पहुंचाया है।
• हटाने का विसंगति। यदि आपूर्तिकर्ता से केवल एक डिलीवरी हुई थी, तो इसके बारे में जानकारी हटाते समय, आपूर्तिकर्ता के बारे में सभी जानकारी हटा दी जाएगी।
• विसंगति अद्यतन। यदि आपको आपूर्तिकर्ता के बारे में कोई जानकारी बदलने की आवश्यकता है (उदाहरण के लिए, आपूर्तिकर्ता दूसरे शहर में चला गया है), तो आपको उससे सभी आपूर्ति रिकॉर्ड में विशेषता मान बदलना होगा।

मूल संबंध के अतिरेक का भौतिक अर्थ यह है कि यह एक इकाई नहीं , बल्कि दो का वर्णन करता है - आपूर्ति और आपूर्तिकर्ता ।

इन विसंगतियों को खत्म करने के लिए, अनुमानों में प्रारंभिक अनुपात को तोड़ना आवश्यक है:

1. पहले में प्राथमिक कुंजी और सभी गैर-प्रमुख विशेषताओं को स्पष्ट रूप से इस पर निर्भर होना चाहिए।
2. शेष अनुमान (इस मामले में, यह एक है) में गैर-प्रमुख विशेषताओं को शामिल किया जाएगा जो प्राथमिक कुंजी पर निर्भर करते हैं, साथ में प्राथमिक कुंजी का हिस्सा जिस पर ये विशेषताएँ स्पष्ट रूप से निर्भर करती हैं।

परिणामस्वरूप, दो संबंध प्राप्त होंगे:

आपूर्तिकर्ता कोड	उत्पाद कोड	संख्या
1	1	300
1	2	400
1	3	100
2	4	200
3	5	300
3	6	400
4	7	100

पहला रिश्ता अब निम्नलिखित कार्यात्मक निर्भरता से मेल खाता है:
{विक्रेता कोड, उत्पाद कोड} -> {मात्रा}

आपूर्तिकर्ता कोड	शहर	शहर की स्थिति
1	मास्को	20
2	यरोस्लाव	10
3	स्टावरोपोल	30
4	प्सकोव	15

दूसरा संबंध इससे मेल खाता है:
{{विक्रेता कोड} -> {शहर},
{आपूर्तिकर्ता कोड} -> {स्थिति},
{शहर} -> {स्थिति}}

इस तरह के एक विभाजन ने ऊपर वर्णित विसंगतियों को समाप्त कर दिया: आप आपूर्तिकर्ता के बारे में जानकारी जोड़ सकते हैं जिन्होंने अभी तक माल वितरित नहीं किया है, आपूर्तिकर्ता जानकारी को हटाए बिना वितरण जानकारी को हटा दें, और आपूर्तिकर्ता को किसी अन्य शहर में स्थानांतरित करने पर भी आसानी से जानकारी को अपडेट करें।

अब हम दूसरे सामान्य रूप की परिभाषा तैयार कर सकते हैं, जिसके लिए, सबसे अधिक संभावना है, पाठक पहले से ही स्वतंत्र रूप से अनुमान लगा सकता है: एक संबंध दूसरे सामान्य रूप में है (संक्षिप्त 2NF) यदि और केवल अगर यह पहले सामान्य रूप में है और इसकी प्रत्येक गैर-महत्वपूर्ण विशेषता irreducibly पर निर्भर है प्राथमिक कुंजी।

साहित्य

विषय के गहन और अधिक गहन अध्ययन के लिए, क्रिस जे डेटा द्वारा "डेटाबेस सिस्टम्स का परिचय" पुस्तक की सिफारिश की गई है, जिसके आधार पर यह लेख लिखा गया था।