5.4 Relationale Normalformen - swl.htwsaar.de · 23 5.4 Relationale Normalformen § Man unterscheidet fünf relationale Normalformen § Erste Normalform(1NF) § Zweite Normalform(2NF)

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5.4 Relationale Normalformen

§ Man unterscheidet fünf relationale Normalformen

§ Erste Normalform (1NF)

§ Zweite Normalform (2NF)

§ Dritte Normalform (3NF)

§ Boyce-Codd Normalform (BCNF)

§ Vierte Normalform (4NF)

§ Die in der Praxis wichtigste ist die dritte Normalform

1NF

2NF

3NF

BCNF

4NF

Datenbanken / Kapitel 5: Relationale Entwurfstheorie

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Erste Normalform (1NF)§ Eine Relation ist in erster Normalform (1NF), wenn

§ alle Attribute atomare Wertebereiche haben(d.h. keine zusammengesetzten Wertebereichen)

§ Beispiel: Relation Hausmeister ist nicht in 1NF

Hausmeister

PersNr Vorname Name Zustandigkeiten

5011 Karl Eder {G1, G3, G5}8898 Argus Filch {G2, G4}...

......


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Erste Normalform (1NF)§ Die Relation Hausmeister lässt sich durch Zerlegung

in zwei Relationen in die erste Normalform bringenHausmeister

PersNr Vorname Name Zustandigkeiten

5011 Karl Eder {G1, G3, G5}8898 Argus Filch {G2, G4}...

......

Hausmeister

PersNr Vorname Name

5011 Karl Eder8898 Argus Filch...

......

ZustandigkeitenPersNr Gebaude

5011 G15011 G35011 G58898 G28898 G4...

...


26

Zweite Normalform (2NF)

§ Eine Relation ist in zweiter Normalform (2NF), wenn

§ sie in 1NF ist

§ jedes Nichtschlüssel-Attribut A voll funktional abhängigvon jedem Kandidatenschlüssel der Relation ist

§ Beispiel: Relation Prüfungsergebnisse nicht in 2NF

z.B. Vorname ist nicht voll funktional abhängig vom einzigen Kandidatenschlüssel {MatrNr, VorlNr}

PrufungsergebnisseMatr Vorname Name VorlNr Titel Note

13765 Moritz Muller 101 Informatikgrundlagen 2.313765 Moritz Muller 110 Datenbanken 1.318877 Peter Parker 101 Informatikgrundlagen 1.318877 Peter Parker 110 Datenbanken 1.0...

......

......

...


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Zweite Normalform (2NF)§ Relation Prüfungsergebnisse lässt sich durch Zerlegung

in drei Relationen in die zweite Normalform bringen

PrufungsergebnisseMatr Vorname Name VorlNr Titel Note

13765 Moritz Muller 101 Informatikgrundlagen 2.313765 Moritz Muller 110 Datenbanken 1.318877 Peter Parker 101 Informatikgrundlagen 1.318877 Peter Parker 110 Datenbanken 1.0...

......

......

...

PrufungenMatr VorlNr Note

13765 101 2.313765 110 1.318877 101 1.318877 110 1.0...

......

StudentenMatr Vorname Name

13765 Moritz Muller18877 Peter Parker...

......

VorlesungenVorlNr Titel SWS

101 Informatikgrundlagen 4110 Datenbanken 4...

......


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Dritte Normalform (3NF)§ Eine Relation ist in dritter Normalform (3NF), wenn

§ sie in 2NF ist

§ kein Nichtschlüsselattribut A transitivvon einem Kandidatenschlüssel abhängt

§ Beispiel: Relation Professoren nicht in 3NF

da Fakultät von Fach und damit transitiv von den

Kandidatenschlüsseln {PersNr} und {Büro} abhängt

ProfessorenPersNr Vorname Name Buro Fach Fakultat

101101 Donald Knuth 2781 Informatik IngWi330123 Adam Smith 7762 Volkswirtschaftslehre WiWi887234 Norman Foster 9966 Architektur AuB...

......

......

...


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Dritte Normalform (3NF)§ Relation Professoren lässt sich durch Zerlegung

in zwei Relationen in die dritte Normalform bringen

ProfessorenPersNr Vorname Name Buro Fach Fakultat

101101 Donald Knuth 2781 Informatik IngWi330123 Adam Smith 7762 Volkswirtschaftslehre WiWi887234 Norman Foster 9966 Architektur AuB...

......

......

...

ProfessorenPersNr Vorname Name Buro Fach

101101 Donald Knuth 2781 Informatik330123 Adam Smith 7762 Volkswirtschaftslehre887234 Norman Foster 9966 Architektur...

......

......

FacherFach Fakultat

Informatik IngWiVolkswirtschaftslehre WiWiArchitektur AuB...

...


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Übung zu relationalen Normalformen§ Betrachten wir folgende Relation aus dem Schema

zu unserem Musik-Streaming-Dienst

§ In welcher Normalform befindet sich die Relation?


Records :;5

MediumId : int, RecordId : int, DiscNumber : int, Name : str,TrackCount : int, Year : int, Note : str, ArtistId : int

6<

<latexit sha1_base64="3QCZUOdLvHeibZB+AzUAXYufbpE=">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</latexit><latexit sha1_base64="3QCZUOdLvHeibZB+AzUAXYufbpE=">AAADdnicfVJbaxNBFJ5kvaTx0lR9EyQYRB9KdhMEpU8RfdCHlipNW8ksYXb2JB0yl2XmrBiW/aH9D/4A33SyqegmmMPA+TjfuXC+M0kmhcMoum40g1u379xt7bXv3X/wcL9z8OjcmdxyGHMjjb1MmAMpNIxRoITLzAJTiYSLZPF+xV98A+uE0We4zCBWbK7FTHCGPjQ9aFiK8B21sYrJ4gtwY1NXdo+6VMIMaVG5CU1gLnTBrGXLspAlzXUKdjWz+Lf8GFKRq09pWR5VYcRCaCwPu9szfNKOnA/C8ZNcJWB3ZZ0wBX95h7Y8pLSWcWYZ9yLkvnRHn6/Ads8xuDmnxr+z6A+1uREFnd4oRq2YX2G8drScdnpRfxitrLsNBv3KR73RE1LZ6bTzg6aG5wo0csmcmwyiDGPfHAWXULZp7iDzm7I5TFiUsQxsXMzBKEC7rNMeai+bi4vq79TIginnlirZCiqGV/VgYswCWeI2muPsbeyXz3IEzT1XwSIcO/8Dw4U/p38iPF6G08wH/E4ulMxrFirGrXF9D8u2l+ePBt3/g/Nhf+Dx59e90XCtE2mRp+Q5eUUG5A0ZkY/klIwJb1w3fjVbzb3mz+BZ8CJ4uU5tNm5qHpOaBdFvp6IvIQ==</latexit><latexit sha1_base64="3QCZUOdLvHeibZB+AzUAXYufbpE=">AAADdnicfVJbaxNBFJ5kvaTx0lR9EyQYRB9KdhMEpU8RfdCHlipNW8ksYXb2JB0yl2XmrBiW/aH9D/4A33SyqegmmMPA+TjfuXC+M0kmhcMoum40g1u379xt7bXv3X/wcL9z8OjcmdxyGHMjjb1MmAMpNIxRoITLzAJTiYSLZPF+xV98A+uE0We4zCBWbK7FTHCGPjQ9aFiK8B21sYrJ4gtwY1NXdo+6VMIMaVG5CU1gLnTBrGXLspAlzXUKdjWz+Lf8GFKRq09pWR5VYcRCaCwPu9szfNKOnA/C8ZNcJWB3ZZ0wBX95h7Y8pLSWcWYZ9yLkvnRHn6/Ads8xuDmnxr+z6A+1uREFnd4oRq2YX2G8drScdnpRfxitrLsNBv3KR73RE1LZ6bTzg6aG5wo0csmcmwyiDGPfHAWXULZp7iDzm7I5TFiUsQxsXMzBKEC7rNMeai+bi4vq79TIginnlirZCiqGV/VgYswCWeI2muPsbeyXz3IEzT1XwSIcO/8Dw4U/p38iPF6G08wH/E4ulMxrFirGrXF9D8u2l+ePBt3/g/Nhf+Dx59e90XCtE2mRp+Q5eUUG5A0ZkY/klIwJb1w3fjVbzb3mz+BZ8CJ4uU5tNm5qHpOaBdFvp6IvIQ==</latexit><latexit sha1_base64="3rmykwZYy4lMruoS+Yvl61Cl/5E=">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</latexit>

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Übung zu relationalen Normalformen§ Betrachten wir folgende Relation, die Informationen aus

unserem Musik-Streaming-Dienst erfasst

§ In welcher Normalform befindet sich die Relation?


�H#mK :;5

�`iBbiB/ : BMi, �`iBbiL�K2 : bi`, aQM;A/ : BMi, aQM;L�K2 : bi`,_2+Q`/A/ : BMi, .Bb+LmK#2` : BMi, _2+Q`/L�K2 : bi`

6<

<latexit sha1_base64="h17BJgZQON+b88tmoe4XRfIkYok=">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</latexit><latexit sha1_base64="h17BJgZQON+b88tmoe4XRfIkYok=">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</latexit><latexit sha1_base64="h17BJgZQON+b88tmoe4XRfIkYok=">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</latexit><latexit sha1_base64="vvXMQmM1URJZ31TpZ2pLQXKekvA=">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</latexit>

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§ Wie lässt sich die Relation mit möglichst wenigen Zerlegungen in 2NF überführen?


�H#mK :;5


6<


33



§ Wie lässt sich die Relation mit möglichst wenigen Zerlegungen in 3NF überführen?


�H#mK :;5


6<


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Zusammenfassung§ Redundanzen führen zu Anomalien beim

Einfügen, Löschen und Ändern

§ „Gute“ Relationenschemata vermeidenRedundanzen und damit Anomalien

§ Funktionale Abhängigkeiten zwischenAttributmengen als zentraler Begriff

§ Relationale Normalformen charakterisieren„Güte“ eines Relationenschemas


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Literatur[1] A. Kemper und A. Eickler: Datenbanksysteme – Eine

Einführung, De Gruyter Oldenbourg, 2015 (Kapitel 6)

[2] G. Saake, K.-U. Sattler und A. Heuer:Datenbanken - Konzepte und Sprachen,mitp Professional, 2013 (Kapitel 6)


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