Betriebssicherheit durch Datenbank-Normalisierung. S&Z Z EDV Solutions Hochheim Taunusstraße Mainz Fr.-Naumann

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1 Betriebssicherheit durch Datenbank-Normalisierung S&Z Z EDV Solutions Hochheim Taunusstraße Mainz Fr.-Naumann Naumann-Str

2 Prioritäten in der Datenmodellierung Informationserhalt Konsistenzerhalt Dependenzerhalt => Das Datenbankschema darf nur sachliche Fehler zulassen, keine logischen Strategie: Vermeidung von Redundanz Mehrfachspeicherung erhöht nicht die Information eröffnet die Möglichkeit zu Widersprüchen kann Zusammenhänge verschleiern

3 Die 0. Normalform Definition: Alle Werte bringen echten Informationsgewinn Folgerung: Keine Werte speichern, die sich aus anderen Werten folgern lassen Keine Zeilenberechnungen (Kalkulation) Keine Spaltenberechnungen (Aggregation) Abhilfe: Folgerbare Werte bei Bedarf vom Client berechnen lassen

4 Die 0. Normalform Beispiel Zahl 1 Zahl 2 Summe Bemerkung Noch ist die Welt in Ordnung Welche der Zahlen ist falsch? Anrede Herr VName P. Name Meier Briefanrede Sehr geehrte Frau Herr oder Frau Meier? Von Bis Beitrag Bemerkung Welcher Beitrag gilt nun 2001?

5 Solche Fehler macht doch keiner Na, mal sehen: Aufdruck auf der in den Handel gekommenen (!) Verpackung des Aztech 56k-Techno-Modems 1999

6 Die 1. Normalform Definition: Alle Werte müssen elementar (skalar und atomar) sein Folgerung Keine Listen (Werte gleichen Typs) Keine Moleküle (Werte verschiedenen Typs) Abhilfe: Listen mit konstanter Wertanzahl in Spalten, mit variabler Wertanzahl in Zeilen verteilen Moleküle immer in Spalten auflösen. Molekularität ist nur inhaltlich nicht formal - bestimmbar

7 Die 1. Normalform Beispiele Kunde Herr Dr. Peter Meier Anschrift Bachweg Wiesbaden Bemerkung Suche/Sortierung extrem erschwert Anr T VN NN Str PLZ ORT Herr Dr. Peter Meier Bachweg Wiesbaden PNr VN NN Kinder Peter Meier Hans; Klaus PNr VN NN Kind Peter Meier Hans Peter Meier Klaus

8 Abhängigkeit; Schlüssel Funktionale Abhängigkeit: Wert aus Feld A bestimmt eindeutig Wert aus Feld B Petra, Paula -> Frau ; Klaus, Hans -> Herr Schlüsselkandidat: Datenfeld /Feldgruppe, deren Werte nur einmal vorkommen können. Von einem SK sind alle Tabellenfelder funktional abhänig KdNr -> Kunde-Name, Kunde-Anschrift, Es gibt weitere Abhängigkeiten (mehrwertige A., Verbund-A., Inklusions-A.)

9 Die 2. Normalform Definition: Jedes Nichtschlüsselfeld hängt voll funktional von jedem Schlüsselkandidaten ab Folgerung: Kein Nichtschlüsselfeld darf schon von einem Teil eines zusammengesetzten Schlüsselkandidaten abhängen Abhilfe: Die partielle Abhängigkeit in einer eigenen Tabelle darstellen

10 Die 2. Normalform Beispiel: Atomphysik Informatik Atomphysik Informatik 17 Fehlt Note StTel Thema VNr MNr Fehlt Note VNr MNr Tel MNr Atomphysik 23 Informatik 17 Thema VNr

11 Die 3. Normalform Definition: Jedes Nichtschlüsselfeld hängt direkt von jedem Schlüsselkandidaten ab Folgerung: Was bei der 2 NF für Schlüsselteile verboten wurde, wird auch für Nichtschlüsselfelder (normale Daten) verboten Abhilfe: Die transitive Abhängigkeit in einer eigenen Tabelle darstellen

12 Die 3. Normalform Beispiel: AufNr KdNr KdTel ADatum AufNr KdNr ADatum KdNr KdTel

13 Die Boyce-Codd-Normalform Definition: Jedes Feld hängt direkt von jedem Schlüsselkandidaten ab, falls es nicht selbst Bestandteil des Kandidaten ist Folgerung: Das Verbot der 3 NF wird auch auf Felder in anderen Schlüsselkandidaten erweitert Abhilfe: Die transitive Schlüsselabhängigkeit in einer eigenen Tabelle darstellen

14 Die Boyce-Codd-Normalform Beispiel: Ort Land MP Einwohner Wiesbaden Hessen Koch Mainz Rhl.-Pf. Beck Sprendlingen Hessen Koch 3000 Sprendlingen Rhl.-Pf. Beck 2000 Ort Land Einwohner Land MP Wiesbaden Hessen Hessen Koch Mainz Rhl.-Pf Rhl.-Pf. Beck Sprendlingen Hessen 3000 Sprendlingen Rhl.-Pf. 2000

15 Die 4. Normalform Definition: Außer funktionalen und trivialen mehrwertigen Abhängigkeiten kommen keine paarweisen mehrwertigen Abhängigkeiten vor Folgerung: Beziehungen, bei denen einem Objekt mehrere Werte zugeordnet werden, dürfen nicht paarweise unabhängig in einer Tabelle stehen Abhilfe: Paarweise Beziehungen einzeln in zwei Tabellen verteilen

16 Die 4. Normalform Beispiel: Firma Produkt Drucker Monitor Drucker Monitor Ort Mainz Mainz Wiesbaden Wiesbaden Firma Produkt Firma Ort Drucker Mainz Monitor Wiesbaden

17 Die 5. Normalform Definition: Außer funktionalen und trivialen Verbundabhängigkeiten kommen keine paarweisen zyklischen Verbundabhängigkeiten vor Folgerung: Überlappende Ringe von wechselweisen Mehrfachabhängigkeiten (mind. 3) sind verboten Abhilfe: Paarweise Beziehungsringe einzeln in drei Tabellen verteilen

18 Die 5. Normalform Beispiel: Agent Versicherung Sparte Leben Rente Leben Haftpflicht Agent Vers. Vers. Sparte Agent Sparte Leben Leben Rente Rente 14 Leben Hpfl. 14 Hpfl.

19 Die Domain-Key-Normalform Erläuterung: DKNF geht davon aus, daß bei Angabe der gesamten Definitionsbereiche jedes Feldes und Identifikation aller Werte über eindeutige Schlüssel keine Anomalien mehr möglich sind Führt praktisch zu erheblichen bis unüberwindlichen Problemen Aber sinnvoll bei kleinen Definitionsbereichen mit wenigen (einem) Feldern; dadurch nahezu fehlerresistente Eingabe und Suche z. B. Kategorien, Kataloge etc.

20 Folgen redundanter Entwürfe Änderungen erfordern aufwendig programmierte Abfragen: Fehlergefahr/Kosten Einfügen/Löschen von Datensätzen evtl. nicht möglich: Krücke Scheindaten, fehleranfällig Widersprüchliche Daten erfordern Recherche: Zeit- und Kostenaufwand, Projektverzögerung Unbemerkte Fehler können finanziellen Schaden verursachen Unabhängig von DBMS, da strukturelles Problem => Prinzip der Relationalen Datenbank wird ad absurdum geführt

21 Für alle, die noch nicht eingesehen haben, daß Redundanz überflüssig ist:

22 Die wahre Gestalt, in welcher die Wahrheit existiert, kann allein das wissenschaftliche System derselben sein. Hegel, Phänomenologie des Geistes, Vorrede