Übungen Teil 1: Normalisierung. Dozent: Stefan Maihack Dipl. Ing. (FH)

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1 Übungen Teil 1: Normalisierung Dozent: Stefan Maihack Dipl. Ing. (FH)

2 1. Übung: Normalisierung Eine Tabelle zur Verwaltung von Personalinformationen soll bis in die 3. Normalform überführt werden. Angelegt wurde eine naive Tabelle PERSONAL-PROJEKT. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter können an mehreren Projekten beteiligt sein. Es wird jeweils notiert, wie viele Stunden sie in einem Projekt geleistet haben. P# P_Name Abt# Abt-Name Pj# Pj-Name Pj-Std 101 Müller 1 Motoren 11, 12 A, B 60, Meier 2 Karosserie 13 C Krause 2 Karosserie 11, 12, 13 A, B, C 20, 50, Schmidt 1 Motoren 11, 13 A, C 80, 20

3 1. Übung: Normalisierung Lösung: 1NF Eine Tabelle liegt in der ersten Normalform vor, wenn jeder Attributwert eine atomare, nicht weiter zerlegbare Dateneinheit ist. Alternativ: Eine Tabelle ist nicht in der 1NF, wenn Attribute mehrfach komplex in einer Spalte auftreten; d.h. 1NF ist eine Strukturierungsvorschrift. Rezept: Auslagern der nicht atomaren Attribute in verschiedene Zeilen oder Spalten oder eine eigene Tabelle. P# P_Name Abt# Abt-Name Pj# Pj-Name Pj-Std 101 Müller 1 Motoren 11 A Müller 1 Motoren 12 B Meier 2 Karosserie 13 C Krause 2 Karosserie 11 A Krause 2 Karosserie 12 B Krause 2 Karosserie 13 C Schmidt 1 Motoren 11 A Schmidt 1 Motoren 13 C 20

4 1. Übung: Normalisierung Lösung: 2NF Eine Tabelle liegt in der zweiten Normalform vor, wenn sie in der ersten Normalform ist und jedes Nichtschlüsselattribut voll funktional abhängig vom Primärschlüssel ist. Alternativ: Eine Tabelle ist nicht in der 2 NF, wenn Attribute von einem Teil des Schlüssels eindeutig identifiziert werden. Voraussetzung ist die 1NF. Rezept: Auslagern von Teilschlüsseln und zugehörigen Informationen in eigene Tabelle nach Sachgebieten; bzw. separaten Entitätstypen mit eigenem Schlüssel finden. Beim Auslagern durch entsprechende Beziehungen darauf achten, dass Informationen nicht verloren gehen. Tabelle: PERSONAL Tabelle: PROJEKT P# P-Name Abt# Abt-Name Pj# Pj-Name 101 Müller 1 Motoren 11 A 102 Meier 2 Karosserie 12 B 103 Krause 2 Karosserie 13 C 104 Schmidt 1 Motoren Tabelle: PERSONAL-PROJEKT P# Pj# Pj-Std

5 1. Übung: Normalisierung Lösung: 3NF Eine Tabelle liegt in der 3NF vor, wenn sie sich in der 2NF befindet und jedes Nichtschlüsselattribut nicht transitiv abhängig vom Primärschlüssel ist. Alternativ: Eine Tabelle ist nicht in der 3NF, wenn Attribute von anderen NICHT-Schlüsselattributen identifiziert werden. Voraussetzung ist außerdem die 2NF. Rezept: Auslagern der transitiv abhängigen Attribute in eigene Tabellen. Tabelle: PERSONAL Tabelle: PROJEKT Tabelle: PERSONAL-PROJEKT P# P-Name Abt# Pj# Pj-Name P# Pj# Pj-Std 101 Müller 1 11 A Meier 2 12 B Krause 2 13 C Schmidt Tabelle: ABTEILUNG Abt# Abt-Name 1 Motoren 2 Karosserie

6 2. Übung: Normalisierung In der vorliegende Zusammenfassung der Daten zum Personalwesen zeigt die angegebenen Tabelle in der Spalte QUALI eine Wiederholungsgruppe an. Diese Verschachtelung ist ohne Informationsverlust zu beseitigen. Außerdem ist die Ausübung des Berufs nicht ohne eine entsprechende Qualifikation möglich. Der eindeutige Schlüssel wird aus den Attributen ANG_ID und QUALI gebildet. ANG_ID NAME GEBJAHR ABT_ID JOB_ID QUALI A1 Fritz OD SY SY A1 Fritz OD SY PR A1 Fritz OD SY OP A2 Tom KO IN IN A2 Tom KO IN SY A3 Werner OD PR PR A4 Gerd VT KA KA A5 Emil PA PR PR A6 Uwe RZ OP OP A7 Eva KO TA TA A8 Rita KO TA TA A9 Ute OD SY SY A10 Willi KO IN IN A11 erna OD KA KA A12 Anton OD SY SY A13 Josef KO SY SY A14 Maria PA KA KA Beseitigen sie die funktionalen Abhängigkeiten der vorliegenden Tabelle. Alle Attribute mit Ausnahme von QUALI sind von einem Schlüsselteil (ANG_ID) funktional determiniert und sollten deshalb in eine eigene Tabelle aufgenommen werden.

7 2. Übung: Normalisierung Lösung1/2 Tabelle: Abteilung ABT_ID BEZEICHNUNG KO Konstruktion OD Organisation und Datenverarbeitung PA Personalabteilung RZ Rechenzentrum VT Vertrieb Tabelle: ANGESTELLTE ANG_ID NAME GEBJAHR ABT_ID JOB_ID A1 Fritz OD SY A2 Tom KO IN A3 Werner OD PR A4 Gerd VT KA A5 Emil PA PR A6 Uwe RZ OP A7 Eva KO TA A8 Rita KO TA A9 Ute OD SY A10 Willi KO IN A11 Erna OD KA A12 Anton OD SY A13 Josef KO SY A14 Maria PA KA

8 2. Übung: Normalisierung Lösung2/2 Tabelle: JOB JOB_ID TITEL GEHALT KA Kaufm. Angestellter TA Techn. Angestellter SY Systemplaner PR Programmierer OP Operateur Tabelle: QUALIFIKATION ANG_ID JOB_ID A1 SY A1 PR A1 OP A2 IN A2 SY A3 PR A4 KA A5 PR A6 OP A7 TA A8 IN A9 SY A10 IN A11 KA A12 SY A13 IN A14 KA

9 3. Übung: Normalisierung Lösen sie die folgende Tabelle gemäss der 1. Normalform auf: Familie Mutter Vater Kinder Meier Theres Paul Erich Anja Roman Lydia Gantenbein Noemi George Erich Mariane

10 3. Übung: Normalisierung Lösung Tabelle: Familie Familie Mutter Vater Meier Theres Erich Gantenbein Noemi George Tabelle: Kinder Familie Meier Meier Meier Meier Gantenbein Gantenbein Kinder Erich Anja Roman Lydia Erich Marianne

11 4. Übung: Normalisierung Lösen sie die folgende Tabelle gemäss der 1. Normalform auf: CD_ID Album Titelliste 4811 Anastacia Not That Kind; I`m Outta Love; Cowboys & Kisses 4212 Pink Floyd Wish You Where Here Shine On You Crazy Diamond

12 4. Übung: Normalisierung Lösung 1NF Verletzung der 1NF: Das Feld Album beinhaltet die Attributwertebereiche Titel und Interpret Das Feld Titelliste enthält eine Menge von Titeln CD_ID Albumtitel Interpret Titel 4811 Not That kind Anastacia Not That Kind 4811 Not That kind Anastacia I`m Outta Love 4811 Not That kind Anastacia Cowboys & Kisses 4712 Wish You Where Here Pink Floyd Shine On You Crazy Diamond Das Feld Album wird in Felder Albumtitel und Interpret gespalten. Das Feld Titelliste wird auf mehrere Datensätze aufgeteilt.

13 4. Übung: Normalisierung Lösung 2NF Eine Relation ist genau dann in der 2NF wenn gilt: Sie ist in der 1NF. Für jeden Schlüsselkandidaten (Key Candidate, KC) und jedes Attribut a der Relation gilt: * a gehört zu KC oder * a ist nicht von einer Teilmenge von KC abhängig. Mann sagt: a ist voll funktional abhängig von jedem Schlüsselkandidaten. (Wobei der Schlüsselkandidat KC auch durch die Kombination mehrer Attribute gebildet wwerden kann). CD_ID Album Interpret Track Titel 4811 Not That Kind Anastacia 1 Not That Kind 4811 Not That Kind Anastacia 2 I`m Outta Love 4811 Not That Kind Anastacia 3 Cowboys & Kisses 4712 Wish You Were Here Pink Floyd 1 Shine On You Crazy Diamond Der Primärschlüssel der Relationen ist aus den Feldern CD_ID und Track zusammengesetzt. Der Felder Album und Interpret sind zwar vom Feld CD_ID abhängig nicht aber vom Feld Track.

14 4. Übung: Normalisierung Lösung 2NF Probleme die sich daraus ergeben: Die Informationen aus diesen beiden Feldern sind, wie am Beispiel der CD Not That Kind zu erkennen. Mehrfach vorhanden d.h. redundant. Dadurch gibt es die Gefahr, dass die Integration der Daten verletzt wird. So könnte man den Namen der CD für das Lied That Kind ändern ohne jedoch die passenden Einträge bei den Liedern I`m Outta Love und Cowboys & Kisses zu ändern (Update-Anomalie). CD_ID Album Interpret Track Titel 4811 That Kind Anastacia 1 Not That Kind 4811 Not That Kind Anastacia 2 I`m Outta Love 4811 Not That Kind Anastacia 3 Cowboys & Kisses 4712 Wish You Were Here Pink Floyd 1 Shine On You Crazy Diamond In diesem Fall ist ein Zustand erreich, den man als Dateninkonsistenz bezeichnet. Über die komplette Tabelle betrachtet, passen die Daten nicht mehr zusammen.

15 4. Übung: Normalisierung Lösung 2NF Lösung: Die Daten in der Tabelle werden in zwei Tabellen aufgeteilt: CD und Lieder. Tabelle: CD CD_ID Album Interpret 4811 Not That Kind Anastacia 4712 Wish You Where here Pink Floyd Tabelle: LIEDER CD_ID Track Titel Not that Kind I`m Outta Love Cowboys & Kisses Shine On You Crazy Diamond Das Feld CD_ID aus der Tabelle LIEDER bezeichnet man als Fremdschlüssel, der auf den Primärschlüssel der Tabelle CD verweist.

16 4. Übung: Normalisierung Lösung 3NF Beispiel: CD_ID Album Interpret Gründungsjahr 4811 Not That Kind Anastacia Freak of Nature Anastacia Wish You Where here Pink Floyd 1965 Verletzung der 3. Normalform: Offensichtlich lässt sich der Interpret einer CD aus der CD_ID bestimmen, das Gründungsjahr der Band hängt dagegen vom Interpreten und damit nur transitiv von der CD_ID ab. Das Problem ist hierbei wieder Datenredundanz. Wird zum Beispiel eine neue CD mit einem existierenden Interpreten eingeführt, so wird das Gründungsjahr zweimal abgespeichert.

17 4. Übung: Normalisierung Lösung 3NF Lösung: Tabelle: CD CD_ID Album 4811 Not That Kind 4713 Freak of Nature 4712 Wish You Where Here Tabelle: CD/Künstler Tabelle: BANDINFOS CD_ID I_ID I_ID Interpret Gründungsjahr Anastacia Pink Floyd Die Relation wird aufgeteilt, wobei eine Zwischentabelle gebildet wird. Grund: Eine CD kann mehrere Künstler haben und ein Künstler kann mehrere CD s machen. Es werden Redundanzen erzeugt, wenn man keine Zwischentabelle macht, den sobald eine CD auf den Markt kommt, die mehrere Künstler in sich birgt, taucht die gleiche CD_ID (Primary Key) mehrmals auf. Bei der Zwischentabelle ist dies zwar auch der Fall, aber die Datensätze insgesamt sind eindeutig, da beide Attribute identifizierende Fremdschlüssel sind.