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. İlişkilerin Tasarlanması İlkeleri • İlişkilerin anlamsal bütünlüğü olmalıdır • Veri tekrarlanmaları önlenmelidir: • sapmalar: ekleme, silme, değişiklik yapma • Boşdeğerlerden mümkün oldukça kaçınılmalıdır • Yorumlama zorluğu: • Belli değil, erişile bilen değil, uygulana bilen değil… • Yapay birleşmelerden kaçınılmalıdır

3. Varlık-İlişkisel Modelin İlişkisel Tablolara Dönüştürülmesi 1.Varlık türlerinin dönüştürülmesi-Her bir güçlü varlık türü için , bu varlık türünün tüm özelliklerini içeren tablo oluşturmalı. Karmaşık özelliklerin basit bileşenlerini kullanmalı. Anahtar özelliklerden birisini tablonun birincil anahtarı olarak kabul etmeli. Eğer, birincil anahtar varlık türündeki karmaşık özellik ise, bu özelliğin tüm bileşenlerini birlikte karmaşık anahtar olarak kabul etmeli 2.Zayıf varlık için de benzer yolla tablo oluşturmalı. Ama bu tabloya , sahip ilişkinin (uygun güçlü ilişkinin) birincil anahtarını yabancıl anahtar olarak ilave etmeli. • Her 1:1 ve 1:M türlü R ilişki türü için , bu ilişkiye katılan varlık türlerine uygun ilişkileri tanımlamalı. Bu ilişkilerden birisinin birincil anahtarını diğerinde (genelde ilişkinin «M» tarafında ) yabancıl anahtar olarak kullanmalı. • Her M:M türlü ilişki için yeni bir S tablosu oluşturmalı. Katılımcı ilişkilerin birincil anahtarını S tablosunda yabancıl anahtarlar olarak kullanmalı. M:M ilişki türünün tüm özelliklerini bu tabloya taşımalı

4. Tasarım sürecinde Normalleştirmenin yeri Kavramsal tasarım Adım 1: ER modelin ilişkilere dönüştürülmesi Adım 2: Normalleştirme: Tasarımı geliştirme Kavramsal Şema (ER Model) Mantıksal Tasarım Mantıksal Şema (İlişkisel Model

5. Normalleştirme süreciİlişkisel 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 işlevinenormalleştirme denir.Normalleştirme-veri gereksinimlerinde tanımlanmış olan, arzu olunan nitelikleri bulunan ilişkiler kümesinin üretilmesi sürecidir.

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

7. Veri Fazlalığı ve Güncelleme Sapmaları (örnek)

8. 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 bilgiler B7 şubesi bilgileri bulunan diğer satırlardaki bilgilerle aynı olmalı, yani veri tutarsızlığı oluşmamalıdır. 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 boş değerler yazılması mümkündür. Ama Staff_No, ilişkide birincil anahtar olduğundan boş değer alamaz. Bu ikilemi önlemek için Staff_Branch ilişkisinin iki ilişkiye parçalanması (Staff ve Branch) gerekmektedir. Staff_Branch(Staff_No,SName,SAddress, Position, Salary, Branch_no,BAddress, Tel_No)

9. 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, Branch_no,BAddress, Tel_No)

10. 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)

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

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

13. 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 uyumlu olmalıdır. • Bitiştirme işlemlerinden dolayı sorguların işlem süresi yükseler

14. Normal Biçimler arasında bağlılık

15. Örnek: aşağıdaki örnekte şube ve personel bilgileri ,her bir personelle irtibat telefonları verilmiştir. (iletişim_telefonları –tekrarlanan gruptur) persNogörevşubeŞ_adı kentiletişim_telefonları SL10 Satıcı 10 Satışİstanbul018111777, 018111888, 079311122 SA51 Yönetici 20 Muhasebeİzmir 017111777 DS40 Muhas. 20 Muhasebeİzmir OS45 Muhas. 30 İşletme İzmir 079311555 Tasarımda Tekrarlanan gruplara izin verilmez, tüm özellikler bölünmez olmalıdır,yani tablonun her hücresinde tek bir değer bulunmalıdır Tekrarlanan Gruplar Tekrarlanan grup, birincil anahtara birden fazla değeri uygun gelen özellik veya özellikler kümesidir

16. Normalolmayan biçim-Unnormalized Form -(UNF) Tanım: Hiçbir normalleştirme kurallarına uymayan ve sapmaların bulunduğu tablo normalleşmemiş biçimdedir. • Normal olmayan tablo, bir veya daha fazla tekrarlanan gruplar içerir • Tablonun satırlarında özellik veya özellikler çokdeğerli ifade edilmişse böyle tablo normal olmayan biçimdedir • Normal olmayan tablo oluşturmak için • Bilgi kaynaklarından verileri ikiboyutlu tabloya aktarmak yeterlidir.

17. UNF’den 1NF’e dönüştürme • Birinci normal biçim (1NF) -her hücresi (satır ve sütunların kesişmesi) yalnız ve yalnız bir değer içeren ilişki birinci normal biçimdedir. • 1NF’e dönüştürmek için • Normalleştirilmemiş tablo için anahtar olacak özellik veya özellikler kümesini belirlemeli. • Normal olmayan tablodaki tekrarlanan grubun her öğesini anahtarla bir yerde yeni satırda tanımlamalı (gruptaki her değer için anahtarı tekrarlamalı)

18. 1NF özellikleri • Tüm anahtar özellikler tanımlanmıştır • Tabloda tekrarlanan gruplar yoktur • Tüm özellikler birincil anahtara bağımlıdır

19. İkinci Normal Biçim (2NF) • Tam işlevsel bağımlılık 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 – İlişki birinci normal biçimde ise ve birincil anahtar olmayan özellikleri birincil anahtardan tam bağımlı ise (kısmı bağımlılığın olmaması) bu ilişki ikinci normal biçimdedir

20. 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

21. 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’yi 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)

22. 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

23. 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)

24. Tam ve kısmı bağımlılık • 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 Bağımlılığı tam işlevsel bağımlılık değil, çünkü, Branch_no aynı zamanda Staff_No özelliğine de işlevsel bağımlıdır.

25. 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.

26. 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

27. Customer-Rental ilişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi Customer_No,Property_No özellikler kümesini birincil anahtar olarak kabul ediyoruz • 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)

28. 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

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

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

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

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

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

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

35. Customer-Rental İlişkisinin 2NF’e dönüştürülmesi

36. 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)

37. 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 Staff_No  Branch_NoBranch_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

38. 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

39. 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

40. 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)

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

42. Customer_Rental tablosunun 3NF ilişkilerinin alınması

43. Normalleştirme basamakları tekrarlanan grupları silmeli Birinci normal biçim (1NF) Kısmı bağımlılıkları aradan kaldırmalı İkinci normal biçim (2NF) Dolaylı bağımlılıkları aradan kaldırmalı Üçüncü normal biçimm (3NF) Diğer işlevsel bağımlılık sorunlarını aradan kaldımalı Boyce-Codd normal form (BCNF) Çokdeğerli bağımlılıkları aradan kaldırmalı Fourth normal form (4NF) Diğer sapmaları aradan kaldırmalı Fifth normal form (5NF) Normal olmayan biçim (UDF)

44. Örnek: Normal olmayan tablonun normalleştirilmesi süreci

45. SİPARİŞ (Sipariş_no, sipariş-tarihi, müşteri-no, müşteri-adı, müşteri_adr, (ürün-no, ürün-adı, ürün-fiyatı, sip-mikt, toplam)*,genel-toplam Normalleşmemiş biçim (UNF)

46. Yeni ilişkide tekrarlanan grupları silmeli • UNF’ten 1NF’e geçiş • En dış tekrarlanan grubu silmeli(ve onun içerdiği tüm yuvalı tekrarlanan grupları) ve bu silinmiş grupları içeren yeni ilişki oluşturmalı. • Bu yeni ilişkiye kaynak ilişkinin birincil anahtarının kopyasını ilave etmeli. • Yeni ilişkiye ad vermeli • Yeni ilişki için birincil anahtarı belirlemeli • Tekrarlanan gruplar kalmayana dek adımları tekrar etmeli SİPARİŞ(Sipariş_no, sipariş-tarihi, müşteri-no, müşteri-adı, müşteri_adr, (ürün-no, ürün-adı, ürün-fiyatı, sip-mikt, toplam)*,genel-toplam Birinci normal biçim (1NF) Tanım: Tüm özellikleri atomik değer içeren ilişki birinci normal biçimdedir. Tekrarlanan grup parantez içinde verilmiştir

47. 1. En dış tekrarlanan grubu silmeli(ve onun içerdiği tüm yuvalı tekrarlanan grupları) ve bu silinen grupları içeren yeni ilişki oluşturmalı. SİPARİŞ (Sipariş_no,sipariş-tarihi, müşteri-no, müşteri-adı, müşteri_adr, genel-toplam (ürün-no, ürün-adı, ürün-fiyatı, sip-mikt, toplam) 2. Bu yeni ilişkiye kaynak ilişkinin birincil anahtarının kopyasını ilave etmeli (sipariş_no, ürün-no, ürün-adı, ürün-fiyatı, sip-mikt, toplam) 3. Yeni ilişkiye ad vermeli ve birincil anahtarı tanımlamalı Sipariş_ürün (sipariş_no, ürün-no, ürün-adı, ürün-fiyatı, sip-mikt, toplam) Sipariş (Sipariş_no, sipariş-tarihi, müşteri-no, müşteri-adı, müşteri_adr, genel-toplam) SİPARİŞ(Sipariş_no, sipariş-tarihi, müşteri-no, müşteri-adı, müşteri_adr, (ürün-no, ürün-adı, ürün-fiyatı, sip-mikt, toplam)*,genel-toplam Örnek– UNF’ten 1NF’e

48. 1NF’ten 2NF’e geçiş: • Karmaşık anahtardan kısmı işlevsel bağımlı olan özellikleri çıkarıp yeni ilişkiye aktarmalı • Bu yeni ilişkiye, çıkarılmış özellikleri belirleyen özelliğin (özelliklerin) kopyasını ilave etmeli. Bu belirleyici yeni ilişkinin birincil anahtarı olacak • Yeni ilişkiye ad vermeli • Kaynak ilişkiye yeni ad vermeli İkinci normal biçim (2NF) Tanım: 1NF’te olan ve her bir anahtar olmayan özelliği birincil anahtara tam bağımlı olan ilişki ikinci normal biçimdedir Yeni ilişkide kısmı işlevsel bağımlılıkları aradan götürmeli

49. 1. Karmaşık anahtardan kısmı işlevsel bağımlı olan özellikleri çıkarıp yeni ilişkiye aktarmalı sipariş-ürün (sipariş-no, ürün-no, sipariş-mikt, toplam ) Sipariş-ürün (sipariş-no, ürün-no, sipariş-mikt, toplam ) (ürün-ad, ürün-fiyat) 2. Bu yeni ilişkiye, çıkarılmış özellikleri belirleyen özelliğin (özelliklerin) kopyasını ilave etmeli. Bu belirleyici yeni ilişkinin birincil anahtarı olacak (ürün-no,ürün-ad, ürün-fiyat ) 3. Yeni ilişkiye ad vermeli ve birincil anahtarı belirlemeli Ürün(ürün-no, ürün-ad, ürün-fiyat) Örnek - 1NF’ten 2NF’e Sipariş-ürün (sipariş-no, ürün-no, ürün-ad, ürün-fiyat, sipariş-mikt, toplam)

50. Yeni ilişkide dolaylı bağımlılığı aradan götürmeli • 2NF’ten 3NF’e geçiş adımları • Anahtar olmayan özelliğe dolaylı bağımlı olan özellikleri çıkarmalı ve onları yeni ilişkiye aktarmalı • Bu ilişkiye , çıkarılmış özellikleri belirleyen özelliğin(özelliklerin) kopyasını ilave etmeli. Bu belirleyici yeni ilişkinin birincil anahtarı olacaktır. • Bu ilişkiyi adlandırmalı • Kaynak ilişkiye yeni ad vermeli Üçüncü Normal biçim (3NF) Tanım: 2NF’te olan ve her bir anahtar olmayan özelliği birincil anahtara dolaylı olmadan bağlı olan ilişki üçüncü normal biçimdedir