При разбиении таблицы на две какие свойства нужно проверить, чтобы их обратное соединение не создавало ложных строк?
Нужно проверить беспотерьность соединения: после разбиения исходную таблицу можно восстановить соединением без добавления ложных комбинаций и без потери исходных строк. Для бинарного разбиения по функциональным зависимостям пересечение схем должно функционально определять все атрибуты хотя бы одной из двух полученных таблиц.
Нормализация появилась как способ уменьшить избыточность данных и устранить аномалии вставки, изменения и удаления. Однако механическое разбиение таблицы на более мелкие отношения может создать новую проблему: при обратном соединении независимые значения начнут ошибочно комбинироваться.
Поэтому корректная нормализация требует не только устранения зависимостей, но и сохранения смысла данных. Беспотерьная декомпозиция гарантирует, что разбиение не изменило множество фактов, представленных исходной таблицей.
Пусть исходная таблица содержит пары фактов о заказах и товарах. Если разнести эти факты по двум таблицам, а общий атрибут не будет однозначно связывать строки хотя бы одной из них, соединение может породить строки, которых не существовало.
Такие строки называются ложными кортежами. Они опасны тем, что выглядят как реальные данные и могут попасть в отчёты, расчёты или бизнес-решения, хотя исходная база их никогда не хранила.
Для разбиения отношения на схемы R1 и R2 рассматривают их пересечение R1 ∩ R2. При заданных функциональных зависимостях декомпозиция является беспотерьной, если это пересечение функционально определяет все атрибуты R1 либо все атрибуты R2. Иными словами, общий набор атрибутов должен быть ключом одной из частей с учётом транзитивных зависимостей.
Например, исходная таблица содержит факты о поставках:
Если отдельно хранить пары поставщик–склад и склад–товар, но склад не определяет однозначно одну из сторон, обратное соединение может сформировать несуществующие поставки. Безопасная декомпозиция возможна, когда общий атрибут действительно представляет связь с однозначной зависимостью, например customer_id определяет данные одного клиента в таблице клиентов.
Проверка только наличия общего столбца недостаточна. Важно установить, является ли он ключом одной из частей или выводится ли такая зависимость из набора ограничений. Первичные и уникальные ключи, а также корректно сформулированные функциональные зависимости помогают доказать это свойство.
Беспотерьность не означает, что декомпозиция сохраняет все функциональные зависимости в пределах отдельных таблиц. Это отдельное свойство — сохранение зависимостей. Иногда приходится выбирать между полной нормализацией, удобством контроля ограничений и производительностью запросов; денормализация допустима, если её последствия контролируются ограничениями или процессами обновления.
В системе поставок исходная таблица содержала поставщика, склад и товар. Команда рассматривала два варианта: оставить таблицу целиком или разделить её на таблицы связей поставщик–склад и склад–товар.
Сохранение одной таблицы было проще для чтения, но приводило к повторению данных и усложняло изменения. Разбиение уменьшало дублирование, однако второй вариант был неверен: склад мог работать с несколькими поставщиками и товарами, поэтому соединение двух новых таблиц создавало бы комбинации, которых не было в исходной таблице.
Выбрали декомпозицию с отдельной таблицей фактов поставок и справочниками поставщиков, складов и товаров. Связи задали ключами и внешними ключами, а восстановление фактов выполняли через идентификатор конкретной поставки. Это сохранило исходную семантику и устранило ложные строки при соединении.
1. Достаточно ли общего столбца, чтобы декомпозиция была беспотерьной?
Нет. Общий столбец лишь позволяет выполнить соединение, но не гарантирует его корректность. Нужно доказать, что значения общего столбца однозначно определяют все атрибуты одной из частей; обычно это обеспечивается ключом или уникальным ограничением.
2. Что произойдёт, если общий атрибут не является ключом ни одной части?
Соединение может создать декартово комбинирование строк с одинаковым общим значением. Например, две строки первой части и три строки второй части дадут до шести комбинаций, хотя в исходном отношении могли существовать только некоторые из них. Это и есть появление ложных кортежей.
3. Гарантирует ли беспотерьность сохранение всех ограничений исходной таблицы?
Нет. Беспотерьность отвечает за восстановление самих строк через соединение. Она не гарантирует, что каждую функциональную зависимость можно будет проверить, используя ограничения только в отдельных таблицах; это проверяется свойством сохранения зависимостей. Поэтому при проектировании оценивают оба свойства отдельно.