Banco de Dados

Introdução a BD

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Prof. Marcelo Iury de Sousa Oliveira

marceloiury@gmail.com

http://sites.google.com/site/marceloiury

Banco de Dados

Aula 4 – Normalização

Normalização

• É o processo de decomposição de um esquema de relação em outros esquemas de relação
• Tem como objetivo minimizar:
• Redundâncias
• Anomalias de inserção, remoção e atualização
• Os esquemas resultantes devem preservar a semântica original (restrições de integridade, dados e relacionamentos)

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Normalização

Normalização

• Exemplo:

aluno(matricula, nome, cod_disciplina, nome_disciplina, nota)

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Normalização

Normalização

Normalização

Normalização

• O processo de normalização é guiado por:
• Dependências funcionais (DF)
• Chaves primárias das relações
• Testes para as formas normais

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Normalização

Formas normais

• O processo de normalização realiza uma série de testes em um esquema de relação para se certificar se a relação satisfaz uma certa forma normal
• Formas normais

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Formas Normais

}

}

}

Trivial. Mamão com açúcar!

Você Consegue, Joseth Klimber

Corrigindo coisas esquisitas

Dependência funcional

• Restrição entre conjuntos de atributos de uma relação
• É uma restrição especificada sobre os atributos de uma relação e que deve ser respeitada por todos os estados da relação
• É inferida a partir do significado dos atributos
• Importante para a especificação das formas normais

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Dependência Funcional

Dependência Funcional

Em uma tabela relacional, diz-se que uma coluna C2 depende funcionalmente de uma coluna C1 (ou que a coluna C1 determina a coluna C2) quando, em todas as linhas da tabela, para cada valor de C1 que aparece na tabela, aparecer o mesmo valor de C2.

Dependência Funcional

Dependência funcional

• C1 → C2
• C1 determina unicamente o valor de C2
• C2 é funcionalmente dependente de C1
• Exemplo:

aluno(matricula, nome, cod_disciplina, nome_disciplina, nota)

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matricula → nome

cod_disciplina → nome_disciplina

matricula, cod_disciplina → nota

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Dependência Funcional

Dependência funcional

• Exemplo:

DF = { cod_disciplina, horario → mat_professor

mat_professor → nome_professor

cod_disciplina → nome_disciplina

}

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Dependência Funcional

Primeira Forma Normal

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Diz-se que uma relação está na primeira forma normal quando ela não contém tabelas aninhadas (atributos multivalorados e atributos compostos)

Primeira Forma Normal

Primeira Forma Normal

• Considerada parte da definição formal de uma relação no modelo relacional
• Atributos multivalorados, atributos compostos e suas combinações não são permitidos
• Exemplo:
• Disciplina(cod_disciplina, nome_disciplina, mat_professor, horarios)

Primeira Forma Normal

Primeira Forma Normal

• Uma relação está na Primeira Forma Normal (1NF) se todos os atributos que a compõem possuem valores atômicos

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• Exemplo: Relação Disciplina na 1FN
• Disciplina(cod_disciplina, nome_disciplina, mat_professor)
• Disciplina_Horarios(cod_disciplina, horarios)

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Primeira Forma Normal

Segunda Forma Normal

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Uma relação está na Segunda Forma Normal (2FN) se ela está na 1NF e todo atributo não-

chave é plenamente dependente da chave primária

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Segunda Forma Normal

Segunda Forma Normal

Dependência Parcial

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Uma dependência (funcional) X 🡪 Y é considerada uma dependência

parcial se (X – {A}) 🡪 Y

Segunda Forma Normal

Segunda Forma Normal

• Exemplo:

oferta(cod_disciplina, horario, nome_disciplina,

mat_professor,nome_professor)

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F = { cod_disciplina, horario → mat_professor

cod_disciplina → nome_disciplina

mat_professor → nome_professor}

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​

Os atributos que não fazem parte da chave primária não podem ter dependências parciais com a chave primária!

Segunda Forma Normal

Segunda Forma Normal

• Exemplo: Relações na 2FN

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oferta(cod_disciplina, horario,

mat_professor, nome_professor)

​

disciplina (cod_disciplina, nome_disciplina)

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Segunda Forma Normal

Terceira Forma Normal

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Uma relação encontra-se na 3FN quando, além de estar na 2FN, não contém dependências transitivas.

Terceira Forma Normal

Terceira Forma Normal

Dependência Transitiva

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Uma dependência funcional transitiva ocorre quando uma coluna não chave primária depende funcionalmente de outra coluna ou combinação de colunas não chave primária.

Terceira Forma Normal

Terceira Forma Normal

• Exemplo:

oferta(cod_disciplina, horario,mat_professor,nome_professor)

F = { cod_disciplina, horario → mat_professor

mat_professor → nome_professor}

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Terceira Forma Normal

Terceira Forma Normal

• Como corrigir?
• Para cada determinante que não é chave, remover da relação os atributos que dependem dele para criar uma nova relação onde o determinante será a chave primária.

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Terceira Forma Normal

Terceira Forma Normal

• Exemplo: Relações na 3FN

oferta(cod_disciplina, horario,mat_professor)

F={cod_disciplina, horario → mat_professor}

​

disciplina (cod_disciplina, nome_disciplina)

G={cod_disciplina → nome_disciplina}

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professor (mat_professor, nome_professor)

H={mat_professor → nome_professor}

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Terceira Forma Normal

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Uma relação está em BCNF se está na 3FN e nenhum atributo possua dependência transitiva com relação à chave primária.

Forma Normal Boyce/Codd (BCNF)

Forma Normal Boyce-Codd (BCNF)

• Exemplo:

ensina(aluno, disciplina, professor)

DF₁ : {aluno, disciplina} 🡪 professor

DF₂ : professor 🡪 disciplina

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Não viola 3FN, mas viola BCNF porque disciplina é um atributo que faz parte da chave

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Forma Normal Boyce/Codd (BCNF)

Forma Normal Boyce-Codd (BCNF)

• Exemplo: (Relações em BCNF)
• {aluno, professor} e {aluno, disciplina}
• {disciplina, professor} e {disciplina, aluno}
• {professor, disciplina} e {professor, aluno}

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tupla ilegítima (Ana, Bernadette, Grafos)

É preciso verificar se a decomposição é sem perdas, ou seja, não gera tuplas ilegítimas!

Forma Normal Boyce/Codd (BCNF)

Forma Normal Boyce-Codd (BCNF)

• Exemplo: (Decomposição sem perdas)
• {professor, disciplina} e {professor, aluno}

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Esta decomposição não gera tuplas ilegítimas!

Forma Normal Boyce/Codd (BCNF)

Normalização

• Para a maioria dos documentos e arquivos:
• A decomposição até a 3FN é suficiente
• Na literatura, aparecem outras formas normais:
• FNBC (Forma normal de Boyce/Codd). Utiliza a Chave candidata. Substitui a 3FN (não abordaremos!)
• 4FN
• 5FN

Avançar ou não avançar na normalização? That’s the question!

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Todo valor na Relação deve ser atômico

 ou seja, a Relação não contém nenhum grupo de repetição/dependência multivalorada

Quarta Forma Normal

Normalização (4FN)

• Considerações
• Não permite atributos multivalorados, compostos ou suas combinações
• Vários grupos de repetição

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Quarta Forma Normal

Normalização (4FN)

• Método para corrigir o problema
• para cada grupo de repetição separado, gera-se uma nova relação correspondente contendo este grupo de repetição e a chave primária da relação original
• determinar a chave primária da nova relação, a qual será a concatenação da chave primária da relação original com a chave para o grupo de repetição

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Quarta Forma Normal

Normalização (4FN)

• Resolução intuitiva

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Quarta Forma Normal

Normalização (5FN)

• De forma simplificada, pode-se dizer que uma relação está em quinta forma normal quando seu conteúdo não pode ser decomposto para várias outras tabelas

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• Se um vendedor vende um certo tipo de veículo e ele representa o fabricante daquele tipo de veículo, então ele vende aquele tipo de veículo para aquele fabricante (regra de simetria), a relação acima pode ser decomposta em três outras relações, e portanto não está na 5NF.

Quinta Forma Normal

Quinta Forma Normal

Normalização (5FN)

• Transformando em 5FN,

teremos:

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• As relações ao lado não

podem ser decompostas,

estando assim na 5NF.

Para recompor a mesma

informação serão necessários

as três relações.

Quinta Forma Normal

Normalização (4FN e 5FN)

Quarta e Quinta Forma Normal

Exemplos tendem a ser inventados

Exercício

Coloque os seguintes esquemas relacionais na 3^a. Forma Normal.

a) horário_vôo (cod_companhia, num_vôo, horário, cod_aeroporto, nome_aeroporto, cidade_aeroporto, status)

num_vôo, cod_companhia → horário, status, cod_aeroporto

cod_aeroporto → nome_aeroporto, cidade_aeroporto

b) venda_produto (cod_produto, valor_produto, nm_produto, cod_vendedor, qtd_vendida, valor_produto, valor_total, cod_venda, nm_vendedor)

cod_produto → nm_produto, valor_produto

cod_venda → qtd_vendida, valor_total, cod_produto, cod_vendedor

cod_vendedor → nm_vendedor

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Exercício