Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu - Database Normalization

Mục tiêu của chuẩn hóa

Loại bỏ dư thừa dữ liệu

Xem bảng dữ liệu về nhân công trong các dự án của một công ty như sau:

Để ý cột Project name, dữ liệu về tên project lặp lại nhiều lần. Gây dư thừa dữ liệu.

Loại bỏ update anomaly

Đây là dị thường xảy ra khi cập nhật CSDL. Với bảng CSDL này, cứ mỗi khi một nhân viên thay đổi địa chỉ, tất cả các bản ghi có địa chỉ của nhân viên đó phải được cập nhật. Nhưng vì lí do nào đó, trong trường hợp này, dữ liệu về địa chỉ không được cập nhật đầy đủ, gây ra dị thường.

Loại bỏ insertion anomaly

Với bảng CSDL trên, khi có một giáo sư mới về trường, chưa kịp giảng dạy khóa nào thì thông tin về giáo sư này không thể đưa vào CSDL được. Dị thường đó được gọi là insert anomaly.

Loại bỏ deletion anomaly

Trường hợp này, nếu giáo sư thôi không dạy một môn nào đó thì thông tin về ông ta mất hết.

Phương pháp chuẩn hóa

Nguyên lí cơ bản trong chuẩn hóa CSDL là triệt tiêu dư thừa dữ liệu bằng cách phân rã các quan hệ nhưng không được làm mất thông tin.

Tutorial về chuẩn hóa CSDL

Tutorial 1 - Dùng phương pháp làm phẳng để chuẩn hóa 1NF

Ở đây có một tutorial rất hay về chuẩn hóa CSDL và vì đây là trang công nghệ thông tin chấm tiếng Việt nên tutorial đó cũng đã có bản tiếng Việt cho những bạn không thích tiếng Anh. Mời các bạn thảo luận về chuẩn hóa CSDL ở topic này.

Tutorial 2 - Dùng phương pháp tách nhóm lặp để chuẩn hóa 1NF

Đây là đề số 4 môn Kĩ thuật phần mềm kì 7 khóa 49 của lớp ĐT12 khoa ĐTVT trường ĐH Bách Khoa HN. Khác với tutorial 1 ở trên dùng phương pháp làm phẳng, tôi dùng phương pháp tách nhóm lặp để đưa về dạng 1NF trước. Để biết về phương pháp tách nhóm lặp, xin xem thêm tutorial 3.

Yêu cầu: thiết kế CSDL quản lí cửa hàng thuốc cần các thông tin sau:

DB(Mã hóa đơn, Ngày bán, Tổng tiền Hóa đơn, Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng, Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT Nhân viên (Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD, Số lượng, Thành tiền)).

Các phụ thuộc hàm:

• Mã hóa đơn, Mã khách hàng, Mã nhân viên, Mã thuốc, xác định duy nhất 1 hóa đơn, 1 khách hàng, 1 NV, 1 loại thuốc.
• Một hóa đơn có thể có nhiều thuốc nhưng chỉ do một người mua và một nhân viên bán.
• Số CMT của NV-> Tên NV, Địa chỉ NV.

1NF - Loại bỏ nhóm lặp và loại bỏ các thuộc tính tính toán.

Cần loại 2 thuộc tính tính toán sau: Tổng tiền hóa đơn và thành tiền. Vì đây chính là dữ liệu dư thừa.

1. Hóa đơn(Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng, Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV)
2. Hóa đơn - Thuốc(Mã hóa đơn, Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD, Số lượng)

2NF - Loại bỏ các phụ thuộc hàm không hoàn toàn vào khóa chính

Quan hệ Hóa đơn chỉ có khóa đơn nên quan hệ này đã ở 2NF.

Xét quan hệ Hóa đơn - Thuốc : Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD chỉ phụ thuộc vào Mã thuốc mà không phụ thuộc vào toàn khóa nên quan hệ này được tách làm 2 quan hệ sau:

• Hóa đơn - Thuốc(Mã hóa đơn, Mã thuốc, Số lượng)
• Thuốc(Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD)

Như vậy, ở dạng 2NF ta có 3 quan hệ:

1. Hóa đơn(Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng, Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV)
2. Hóa đơn - Thuốc(Mã hóa đơn, Mã thuốc, Số lượng)
3. Thuốc(Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD)

3NF - Loại bỏ các phụ thuộc hàm bắc cầu vào khóa chính

Ở quan hệ Hóa đơn, ta thấy Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng chỉ phụ thuộc Mã khách hàng. Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV chỉ phụ thuộc mã nhân viên. Do đó tách quan hệ này thành 3 quan hệ sau:

• Hóa đơn(Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Mã Nhân viên)
• Khách hàng(Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng)
• Nhân viên(Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV)

Như vậy, ở 3NF, chúng ta có 5 quan hệ sau:

1. Hóa đơn(Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Mã Nhân viên)
2. Khách hàng(Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng)
3. Nhân viên(Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV)
4. Hóa đơn - Thuốc(Mã hóa đơn, Mã thuốc, Số lượng)
5. Thuốc(Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD)

BCNF - Các thuộc tính quyết định phải là khóa

Ở quan hệ Nhân viên, ta thấy Số CMT của NV-> Tên NV, Địa chỉ NV nhưng Số CMT của Nhân viên không quyết định Số ĐT NV (Nhân viên có thể có nhiều số ĐT như số cầm tay, số nhà, số cơ quan, …). Như vậy, vì Số CMT của NV là một thuộc tính quyết định (determinant) nhưng không phải khóa nên quan hệ Nhân viên chưa đạt BCNF, cần phải tách thành 2 quan hệ như sau:

• Điện thoại - Nhân viên(Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Số ĐT NV)
• Nhân viên(Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV)

Vậy, CSDL của chúng ta ở BCNF gồm 6 quan hệ sau:

1. Hóa đơn(Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Mã Nhân viên)
2. Khách hàng(Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng)
3. Điện thoại - Nhân viên(Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Số ĐT NV)
4. Nhân viên(Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV)
5. Hóa đơn - Thuốc(Mã hóa đơn, Mã thuốc, Số lượng)
6. Thuốc(Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD)

Tutorial 3 - Chuẩn hóa về BCNF

Ở đây có giáo trình CSDL  (Bằng Tiếng Anh)đề cập về chuẩn hóa rất dễ hiểu. Trình bày khá sâu về anomaly, các dạng chuẩn giải quyết anomaly như thế nào.

Nói chung thì chuẩn hóa CSDL là việc nên biết  trong khi học , Vì ngoài thực tế nếu mà đạt được chuẩn càng cao thì CSDL càng bị dư thừa - Tùy theo mục đích sử dụng mà chuẩn hóa hay ko )