1 и 2 НФ: первые шаги к упорядоченным данным

Совсем недавно я рассказывала про нормализацию, а сегодня хочу с примерами поговорить о первой (1НФ) и второй (2НФ) нормальных формах. Это базовые правила организации данных в таблицах, которые помогают избежать путаницы и дублирования информации.

Начнем с 1НФ.

Отношение находится в 1НФ, если все его атрибуты являются простыми, все используемые домены должны содержать только скалярные значения. Не должно быть повторений строк в таблице.

Представьте, что у вас есть таблица с данными о студентах и их курсах. И в одной ячейке вы храните несколько курсов через запятую. Это нарушает 1НФ.

Пример таблицы, нарушающей 1НФ (таблицы могут некорректно отображаться на небольших телефонах 🥲 смотрите в горизонтальной ориентации):

| student_id | student_name | courses             |
|------------|--------------|---------------------|
| 1          | Иван         | Математика, Физика  |
| 2          | Марья        | Химия, Биология     |

Чтобы привести таблицу к 1НФ, нужно:
— Убрать повторяющиеся группы значений из отдельных ячеек
— Создать отдельную запись для каждого значения в исходной или новой связанной таблице
— Определить уникальный первичный ключ для каждой таблицы

Пример таблиц, приведенных к 1НФ:

| student_id | student_name |
|------------|--------------|
| 1          | Иван         |
| 2          | Марья        |

| student_id | course       |
|------------|--------------|
| 1          | Математика   |
| 1          | Физика       |
| 2          | Химия        |
| 2          | Биология     |

Теперь таблицы приведены к 1НФ, и данные структурированы таким образом, чтобы избежать дублей и обеспечить целостность данных.

2НФ строится на основе 1НФ.

Отношение находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ и каждый не ключевой атрибут неприводимо зависит от Первичного Ключа.

Здесь главное избавиться от частичных зависимостей. Например, если у вас есть таблица "student_courses" с составным ключом из student_id и course_id, а поле "student_name" зависит только от student_id — это нарушение 2НФ.

Пример таблицы, нарушающей 2НФ:

| student_id | course_id | student_name | grade |
|------------|-----------|--------------|-------|
| 1          | 101       | Иван         | 5     |
| 1          | 102       | Иван         | 4     |
| 2          | 101       | Мария        | 3     |

Чтобы привести к 2НФ:
— Выделите зависимые атрибуты в отдельную таблицу
— Свяжите новую таблицу с исходной через первичный ключ

Пример таблиц, приведенных к 2НФ:

| student_id | student_name |
|------------|--------------|
| 1          | Иван         |
| 2          | Мария        |

| student_id | course_id | grade |
|------------|-----------|-------|
| 1          | 101       | 5     |
| 1          | 102       | 4     |
| 2          | 101       | 3     |

Теперь данные о студентах будут в отдельной таблице. Это уменьшит избыточность и упростит анализ информации.

Применение 1НФ и 2НФ помогает:
+ Улучшить целостность данных
+ Уменьшить избыточность
+ Упростить обновление информации

Помните, нормализация — это непрерывный процесс.

Также стоит отметить, что современные системы управления базами данных (СУБД) часто автоматизируют процесс нормализации. Например, PostgreSQL с версии 10 предлагает функции для автоматической нормализации таблиц. Но не все и не всегда ими пользуются, и не везде это работает корректно 😁 так что понимать основы нужно обязательно.

В следующий раз уделим немного внимания 3НФ.

А вы применяете нормализацию в своих проектах? Какие сложности встречали?

#dwh