NORMALLEŞTİRME

1. NORMALLEŞTİRME Normalleştirmenin amacı Veri fazlalığı ile bağlı sorunlar Güncelleme sapmaları (anomalileri) İşlevsel bağımlılıklar İlişkilerin normal biçimleri Normalleştirme süreci Yaygın Kullanılan Normal Biçimler

2. Tasarım sürecinde Normalleştirmenin yeri Kavramsal tasarım Adım 1: ER-İlişki dönüşümü Adım 2: Normalleştirme: Tasarımı geliştirme Kavramsal Şema (ER Model) Mantıksal Tasarım Mantıksal Şema (İlişkisel Model

3. İlişkisel Tasarım İlkeleri • İlişkilerin anlamsal bütünlüğü olmalıdır • Veri tekrarlanmaları önlenmelidir: • sapmalar: ekleme, silme, değişiklik yapma • Null değerlerden mümkün oldukça kaçınılmalıdır • Yorumlama zorluğu: • Belli değil, erişile bilen değil, uygulana bilen değil • Yapay birleşmelrden kaçınılmalıdır

4. Normalleştirmeİlişkisel veri tabanlarının geliştirilme aşaması olan mantıksal veri modelinin oluşturulmasında başlıca hedef, verilerin, veriler arasındaki ilişkilerin ve sınırlamaların kesin, tam ifade edilmesidir. Bu hedefe ulaşmak için uygun ilişkiler kümesi tanımlanmalıdır. Böyle ilişkilerin tanımlanması işlevinenormalleştirmedenir.Normalleştirme-veri gereksinimlerinde tanımlanmış olan, arzu olunan nitelikleri bulunan ilişkiler kümesinin üretilmesi sürecidir.

5. Normalleştirme (devamı) • Kötü tasarlanmış veri tabanlarının, sapmalar nedeniyle kullanım zorlukları bulunmaktadır: Sapmalar: • Değiştirme–özelliğin değerinin değiştirilmesi veri tabanının tutarsızlığına neden ola bilir • Ekleme – bazı tasarım kusurlarından dolayı satır eklenmesi mümkün olmaya bilir • Silme -satır silinmesi bilgilerin beklenmeyen kaybına neden ola bilir • Normalleştirme tüm bu sapmaların kaldırılması için veri tabanı tasarımında yapılan düzenli süreçtir.

6. Değiştirme Sapması (örnek) ŞİRKETLER(şirket_adı, şirket_adresi,kuruluş_tarihi, sahip_adı, sahiplik_belgesi, pay ) • Eğer şirketin üç sahibi varsa,ŞİRKETLERilişkisinde bu şirket için üç satır olacaktır • Eğer bu şirket yeni adrese taşınmış olsa, şirketin adresi her üç satırda uyumlu biçimde değiştirilmelidir. • Şirketin yeni adresinin her üç satırda değil, bir veya iki satırda kaydedilmesi veya yanlış kaydedilmesi veri tabanının tutarsız durumuna neden olacaktır.

7. Ekleme Sapması (örnek) ŞİRKETLER(şirket_adı, şirket_adresi,kuruluş_tarihi, sahip_adı, sahiplik_belgesi, pay ) • Varsayalım ki, üç kişi yeni şirket kuruyor: • Üç kurucunun henüz sahiplik belgeleri (titles) yoktur • Sermaye hisseleri henüz paylaştırılmayıp • Yeni şirket ŞİRKETLERilişkisine ilave edilemez, çünkü satırın tüm özelliklerini değerlendirmek için yeterli bilgi yoktur. • satırı tamamlamak için null değer kullanılmalıdır

8. Silme Sapması (örnek) ŞİRKETLER(şirket_adı, şirket_adresi, kuruluş_tarihi, sahip_adı, sahiplik_belgesi, pay ) • Varsayalım ki, şirketin sahiplerinden birisi belirli bir süre için sahiplikten çekilmiştir. Ama hisseleri şirkette kalmaktadır. • Eğer bu kişiye ait satır ŞİRKETLERilişkisinden silinirse, onun şirkette ne kadar hissesi olduğu hakkında bilgiyi de kaybetmiş oluruz.

9. Veri Fazlalığı ve Güncelleme Sapmaları (örnek)

10. Staff_Branch ilişkisinde güncelleme sapmaları (ekleme) • 1. Varsayalım ki, Branch_Staff ilişkisine yeni personelin kayıtları eklenmelidir. Bu halde personelin çalışacağı şubenin bilgileri de girilmelidir. Örneğin, yeni personel B7 şubesine kabul edilmişse, bu şubenin bilgileri öyle kaydedilmelidir ki, bu bilgiler B7 şubesi bilgileri bulunan diğer satırlardaki bilgilerle aynı olsun, yani veri tutarsızlığı oluşmasın. Bu muhtemel hatanı önlemek için Staff_Branch ilişkisinin iki ilişkiye parçalanması (Staff ve Branch) gerekmektedir. • 2. Varsayalım ki, yeni şube oluşturulmuş, ama bu şubeye henüz personel atanmamıştır. Personel bilgileri yerine null değerler yazıla bilir. Ama Staff_No ilişkide birincil anahtar olduğundan null değer alamaz. Bu ikilemi önlemek için Staff_Branch ilişkisinin iki ilişkiye parçalanması (Staff ve Branch) gerekmektedir. Staff_Branch(Staff_No,SName,SAddress, Position, Salary, Banch_no,BAddress, Tel_No)

11. Staff_Branch ilişkisinde güncelleme sapmaları (silme) • 1. Varsayalım ki, Branch_Staff ilişkisinden şubede çalışan sonuncu personel hakkındaki bilgiler de silinmelidir Ama bu bilgilerin silinmesi, şube hakkındaki bilgilerin de kaybına neden olacaktır.(böyle ki, bu şube hakkında bilgiler ilişkinin diğer hiçbir satırında bulunmuyor). Örneğin, ilişkiden SA9 (Mary Howe) bilgilerinin silinmesi ile B7 şubesi hakkındaki bilgileri de kaybedeceğiz. Bu olası itkileri önlemek için Staff_Branch ilişkisinin iki ilişkiye parçalanması (Staff ve Branch) gerekmektedir. Staff_Branch(Staff_No,SName,SAddress, Position, Salary, Banch_no,BAddress, Tel_No)

12. Staff_Branch ilişkisinde güncelleme sapmaları (güncelleme) • Varsayalım ki, Branch_Staff ilişkisinden her hangi bir şubenin bir veya birkaç özellik değerini değiştirmek gerekmektedir.Örneğin, B7 şubesinin telefon numarası değiştirilmelidir. Bunun için ise Staff_Branch ilişkisindeki B7 şubesinde çalışan personellere uygun tüm satırlar güncellenmelidir. Eğer tüm gereken satırlar güncellenmezse bu veri tabanının tutarsızlığına neden olacaktır.Yani, B7 şubesi hakkındaki bilgileri içeren farklı satırlarda şubenin telefon numaraları farklı görünecektir. Staff_Branch(Staff_No,SName,SAddress, Position, Salary, Banch_no,BAddress, Tel_No)

13. Veri Fazlalığı ve Güncelleme Sapmaları (devamı) • Ekleme anormalliği • Silme Anormalliği • Değiştirme anormalliği

14. Ne yapmalı? • Mantıksal tasarım sürecinde oluşturulmuş her bir veri ilişkisini ayrılıkta gözden geçirmeli ve arzu olunan niteliklere ulaşmak için ilişkileri “iyileştirmeli” • Normal biçimler • Atomikdeğerler (1NF) • Anahtarlara ve bağımlılıklara göre tanımlana bilir. • İşlevsel bağımlılıklar ( 2NF, 3NF, BCNF) • Normalleştirme • Normalleştirme,”yukarıdan aşağıya” metodolojisinin uygulandığı ve ardışık parçalamalar ve arındırmalar yolu ile yeni ilişkilerin oluşturulduğu tasarım sürecidir.

15. Normalleştirme sorunları • Şema arzu olunan normal biçimlere nasıl parçalanmalıdır? • Kaynak şemanın anlamsal bütünlüğünü korumak için parçalanmış şemalara hangi kıstaslar koyulmalıdır? • Yeniden yapılabilirlik:kaynak şemanın yeniden elde edilmesi yapay bitiştirmeler yoktur • Parçalamada kayıp olmaması:bilgi kaybı yoktur • Kısıtlamaların korunması:kaynak şemada bulunan kısıtlamalar parçalanmış ilişkilerde tanımlanan kısıtlamalarla uygulanabilir olmalıdır. • Bitiştirme işlemlerinden dolayı sorguların işlem süresi yükseliyor

16. İşlevsel Bağımlılıklar İşlevsel bağımlılık- ilişkideki özellikler arasındaki bağlantıları ifade ediyor. Eğer A ve B, R ilişkisinin özellikleri ise , ve A’nın her bir değerine B’nin kesin bir değeri uygun ise B işlevsel olarak A’ya bağımlıdır.(A B) B A B, A’ya işlevsel bağımlıdır

17. İşlevsel Bağımlılıklar • İşlevsel bağımlılık ilişkisel veri tabanının iki özellikler kümesi arasındaki kısıtlamayı ifade ediyor. • Eğer X ve Y aynı T ilişkisinin özellikleri kümeleri ise, o zaman X  Y , X’in işlevsel olarak Y’ni tanımlaması anlamını veriyor: • X’deki özellik değerleri Y’deki özellik değerlerini tekdeğerli tanımlar • T’deki her hangi iki t1ve t2satırları için t1[X] = t2[X] olması t1[Y] = t2[Y] anlamına gelir (Eğer T ilişkisinin iki satırı X sütunu(sütunları)üzere aynıdırsa, onların Y sütunu(sütunları) da aynı olmalıdır)

18. İşlevsel bağımlılıklar ŞİRKETLER(şirket_adı, şirket_adresi, kuruluş_tarihi, sahip_adı, sahiplik_belgesi, pay ) • şirket_adı şirket adresi • şirket_adı kuruluş_tarihi • şirket_adı, sahip_id  sahiplik_belgesi • şirket_adı, sahip_id  pay • şirket_adı, sahiplik_belgesi  sahip_id • sahip_id  sahip_adı

19. İşlevsel Bağımlılıklar • Belirleyici- bağımlılık işaretinin solundaki özellik veya özellikler grubuna işlevsel bağımlılığın belirleyicisi denir Position Staff_no’ya işlevsel bağımlıdır Position Staff_No Staff number SL21 Manager Staff_no Position’a işlevsel bağımlı değil Position X Staff_No Staff Number SL21 Staff Number SG5 Manager

20. Staff-Branch İlişkisi üzere işlevsel bağımlılıklar Staff_No SName Branch_No BAddress Staff_No SAddress Branch_No Tel_no Staff_No Position BAddress Tel_No Staff_No Salary BAddress Branch_No Staff_No Branch_No Staff_No BAddress Tel_No Branch_No Staff_No Tel_No Tel_No BAddress Staff_No,Branch_No,BAddress , Tel_No belirleyicilerdir. (Her şubenin bir telefonu olduğunu varsayıyoruz) Staff_Branch (Staff_No,SName,SAddress, Position, Salary, Banch_no,BAddress, Tel_No)

21. Normal Biçimler arasında bağlılık

22. Örnek: aşağıdaki örnekte şube ve personel bilgileri ,her bir personelle irtibat telefonları verilmiştir. (contact number –tekrarlanan gruptur) staffNo job dept dname city contact number SL10 Salesman 10 Sales Stratford 018111777, 018111888, 079311122 SA51 Manager 20 Accounts Barking 017111777 DS40 Clerk 20 Accounts Barking OS45 Clerk 30 Operations Barking 079311555 Tasarımda Tekrarlanan gruplara izin verilmez, tüm özellikler bölünmez olmalıdır,yani tablonun her hücresinde tek bir değer bulunmalıdır Tekrarlanan Gruplar Tekrarlanan grup, birincil anahtar değeri için birden fazla değeri bulunan özellik veya özellikler kümesidir

23. Normalolmayan biçim-Unnormalized Form -(UNF) • Bir veya daha fazla tekrarlanan gruplar içeren ikiboyutlu tablo normal olmayan tablodur • Normal olmayan tablo oluşturmak için • Bilgi kaynaklarından verileri ikiboyutlu tabloya aktarmak yeterlidir.

24. Birinci Normal Biçim • Normal olmayan biçim (unnormalized form)-UNF- tablonun satırlarında özellik veya özellikler çokdeğerli ifade edilmişse böyle tablo normal olmayan biçimdedir • Birinci normal biçim (1NF) -ilişkinin her hücresi (satır ve sütunların kesişmesi) yalnız ve yalnız bir değer içeriyorsa, bu ilişki birinci normal biçimdedir.

25. UNF’den 1NF’e dönüştürme • Normalleştirilmemiş tablon için anahtar olacak özellik veya özellikler kümesini belirlemeli. • Normal olmayan tablodaki tekrarlanan grubun her öğesini anahtarla bir yerde tanımlamalı (gruptaki her değer için anahtarı tekrarlamalı)

26. UNF’den 1NF’e dönüş • Tüm anahtar özellikler tanımlanmıştır • Tabloda tekrarlanan gruplar yoktur • Tüm özellikler birincil anahtara bağımlıdır

27. İkinci Normal Biçim (2NF) • Tam işlevsel bağımlılk kavramına dayalıdır: • A ve B ilişkinin özellikleridir, • B özelliği A özelliğine işlevsel bağımlı olup A’nın her hangi altkümesine bağımlı değilse o zaman B, A’ya tam bağımlıdır, • 2NF – Birinci normal biçimde olup her bir birincil anahtar olmayan özellikleri birincil anahtardan tam bağımlı ise (kısmı bağımlılığın olmaması) bu ilişki ikinci normal biçimdedir

28. 1NF’den 2NF’e dönüştürme • 1NF ilişkisi için birincil anahtarı tanımlamalı • İlişkideki işlevsel bağımlılıkları tanımlamalı • Eğer birincil anahtar üzere kısmı bağımlılıklar varsa bu bağımlılıkları oluşturan özellikleri onların belirleyicilerinin kopyası ile yeni bir ilişkiye taşımalı

29. İkinci Normal Biçim • Tam işlevsel bağımlılık- A ve B ilişkinin özellikleri ise, eğer B, işlevsel olarak A’ya bağımlı ise, ama A’nın her hangi alt kümesine bağımlı değilse, o zaman B özelliği A özelliğine tam işlevsel bağımlıdır • A ve B özellikleri (özellikler kümeleri) işlevsel bağımlı ise (A B) ve A özellikler kümesinden her hangi özelliğin çıkarılması bu bağımlılığı bozmazsa, A B bağımlılığına kısmı bağımlılık denir Staff_No,SName Branch_No Bağımlılğı tam işlevsel bağımlılık değil, çünkü, Branch_no aynı zamanda Staff_No özelliğine de işlevsel bağımlıdır.

30. İkinci Normal Biçim • Eğer ilişki birinci normal biçimde ise ve her bir birincil anahtar olmayan özellik birincil anahtardan tam işlevsel bağımlı ise , bu ilişki ikinci normal biçimdedir (2NF) • 1NF’den 2NF’e geçmek için kısmı bağımlılıklar kaldırılmalıdır.

31. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Customer_No,Property_No özellikler kümesini birincil anahtar olarak kabul ettiğimizi varsayıyoruz • İşlevsel bağımlılıklar Fd1 Customer_No,Property_No  RentStart, RentFinish (tam bağımlılık) Fd2 Customer_No  CName (kısmı bağımlılık) Fd3 Property_No  PAdderss,Rent,Owner_No, OName (kısmı bağımlılık) Fd4Owner_No  Owner_name(dolaylı bağımlılık) FD5 Customer_No,RentStart  Property_no, PAdderss,RentFinish, Rent, Owner_No,OName (aday anahtara bağımlılık) Fd6 Property_No,RentStart  Customer_no, CName,RentFinish (aday anahtara bağımlılık)

32. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Birincil anahtar Fd1 Fd2 Fd3 Fd4 Fd5 Fd6 Birincilanahtara tam bağımlık Kısmı bağımlılık Kısmı bağımlılık d.b Aday anahtara bağımlılık Aday anahtara bağımlılık

33. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Birincil anahtar Fd2 Kısmı bağımlılık

34. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Birincil anahtar Fd1 Birincilanahtar

35. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Birincil anahtar Fd3 Kısmı bağımlılık

36. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Birincil anahtar Fd4 Dolaylı bağımlılık

37. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Birincil anahtar Fd5 Aday anahtar

38. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Birincil anahtar Fd6 Aday anahtar

39. Customer-Rental İlişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi

40. Customer_Rental İlişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi • Customer_Rental(Customer_No,Property_No, CName, PAddress, RentStart, RentFinish, Rent, Owner_No,OName) • Customer_No (Customer_No,CName) • Rental (Customer_No,Property_No, RentStart,RentFinish) • Property_Owner(Property_No, PAddress,Rent, Owner_No,OName)

41. Üçüncü Normal Biçim (3NF) • Dolaylı bağımlılık kavramına dayanmaktadır: • A, B ve C ilişkinin özellikleridir; A  B ve B  C ise O zaman C A’dan B özelliği aracılığıyla dolaylı bağımlıdır • 3NF - 1NF ve 2NF de olup, birincil anahtar olmayan özelliklerinin birincil anahtara dolaylı bağımlı olmadığı ilişkidir.

42. 2NF’den 3NF’e dönüştürme • Birincil anahtarı 2NF’de tanımlamalı • İlişkideki işlevsel bağımlılıkları tanımlamalı. • Eğer birincil anahtara işlevsel bağımlılık varsa bu bağımlılığı oluşturan özellikleri belirleyicilerinin kopyası ile birlikte yeni bir ilişkiye taşımalı

43. 3NF’e dönüştürme sonuçları • Prevent referential integrity violation by adding a JOB_CODE PROJECT (PROJ_NUM, PROJ_NAME) ASSIGN (PROJ_NUM, EMP_NUM, HOURS) EMPLOYEE (EMP_NUM, EMP_NAME, JOB_CLASS) JOB (JOB_CODE, JOB_DESCRIPTION, CHG_HOUR)

44. Üçüncü Normal Biçim • Dolaylı bağımlılık- A, B ve C ilişkinin özellikleri ise ve A B ve B C ise, o zaman C, A’dan B aracılığıyla dolaylı bağımlıdır. Staff_No  Branch_No Branch_NoBAddress Üçüncü normal biçim (3NF)- eğer ilişki birinci ve ikinci normal biçimde ise ve birincil anahtar olmayan özellikler birincil anahtardan dolaylı bağımlı değilse , bu ilişki üçüncü normal biçimdedir

45. Üçüncü Normal Biçim • Customer, Rental ve Property_Owner ilişkilerindeki işlevsel bağımlılıklar : • Customer ilişkisi Fd2 Customer_No  CName Rental İlişkisi Fd1 Customer_No,Property_No  RentStart,RentFinish FD5 Customer_No,RentStart  Property_no, RentFinish Fd6 Property_No,RenStart  Customer_no, RentFinish Property_Owner İlişkisi Fd3 Property_No Paddress, Rent,Owner_No,OName Fd6Owner_No  OName Customer ve Rental ilişkilerinde dolaylı bağımlılık yoktur. Tüm birincil olmayan özellikler birincil anahtara işlevsel bağımlıdır

46. Property_Owner ilişkisinin 3NF’e dönüştürülmesi • Property_Owner ilişkisinde OName özelliğinin dışında tüm özellikler birincil anahtara işlevsel bağımlıdır. OName ise aynı zamanda Owner_No’ya bağımlıdır (Fd4). • 3NF’e dönüştürmek için dolaylı bağımlılık kaldırılmalıdır. Bunu 2 yeni ilişki oluşturmakla yapa bileriz: • Property_for_Rent (Property_No,PAdderss,Rent,Owner_No) • Owner (Owner_No,OName)

47. Customer_Rental tablosunun 1NF’den 3NF’e dönüştürülmesi Customer_Rental 1NF Property_Owner 2NF Customer Rental Property_for_rent Owner 3NF

48. Customer_Rental tablosunun 3NF ilişkilerinin alınması

49. ŞİRKETLER ilişkisinin normalleştirme sonuçu parçalanması ŞİRKET1(şirket_adı, şirket_adresi, kuruluş_tarihi, sahip_id, sahip_belgesi, pay) Şirket_adı şirket_adresi, kuruluş_tarihi Şirket_adı, sahip_id  sahip_belgesi, pay Şirket-adı,sahip_belgesi  sahip_id Şirket2(sahip_id, sahip_adı) sahip_id  sahip_adı Şirket1 yeniden parçalanıyor: Şirket1(şirket_adı, şirket_adresi, kuruluş_tarihi) Şirket12(şirket_adı, sahip_id, sahip_belgesi, pay)

50. Stages of Normalisation Remove repeating groups First normal form (1NF) Remove partial dependencies Second normal form (2NF) Remove transitive dependencies Third normal form (3NF) Remove remaining functional dependency anomalies Boyce-Codd normal form (BCNF) Remove multivalued dependencies Fourth normal form (4NF) Remove remaining anomalies Fifth normal form (5NF) Unnormalised (UDF)