Formes Normales

Les formes normales constituent une hiérarchie de conditions sur les schémas relationnels — définies en termes de dépendances fonctionnelles et multivaluées — chacune éliminant une classe particulière de redondance et les anomalies qu'elle engendre.

Definition

Une forme normale est une propriété d'un schéma de relation, énoncée en termes de ses dépendances fonctionnelles ou multivaluées, dont la satisfaction garantit l'absence d'un type spécifique de redondance et des anomalies de mise à jour, d'insertion et de suppression associées.

Scope

Ce sujet couvre les formes normales et la redondance que chacune élimine : la première forme normale (valeurs d'attribut atomiques), la deuxième et la troisième forme normale (élimination des dépendances partielles et transitives vis-à-vis des clés candidates), la forme normale de Boyce-Codd (toute dépendance fonctionnelle non triviale a une super-clé sur sa gauche), et la quatrième forme normale (élimination des dépendances multivaluées non triviales). Il explique comment tester l'appartenance à chaque forme en utilisant les dépendances. Il exclut les mécanismes de décomposition d'un schéma pour atteindre une forme normale, traités dans le cadre du raffinement de schéma.

Core questions

• Quelle condition chaque forme normale impose-t-elle, et quelle redondance élimine-t-elle ?
• Comment les dépendances partielles et transitives sont-elles liées à la deuxième et à la troisième forme normale ?
• Quand un schéma est-il en forme normale de Boyce-Codd mais pas dans des formes inférieures, ou vice versa ?
• Comment les dépendances multivaluées motivent-elles la quatrième forme normale ?
• Comment une relation est-elle testée pour son appartenance à une forme normale donnée ?

Key concepts

• première forme normale (atomicité)
• deuxième forme normale (pas de dépendances partielles)
• troisième forme normale (pas de dépendances transitives)
• forme normale de Boyce-Codd
• attributs premiers et non premiers
• dépendances multivaluées
• quatrième forme normale
• élimination des anomalies

Key theories

Première à troisième forme normale

La 1FN exige des valeurs d'attribut atomiques ; la 2FN supprime les dépendances des attributs non premiers vis-à-vis d'une partie d'une clé candidate ; la 3FN supprime en outre les dépendances transitives, de sorte que les attributs non premiers ne dépendent que des clés candidates.

Forme normale de Boyce-Codd

Un schéma est en BCNF si pour toute dépendance fonctionnelle non triviale X → Y, X est une super-clé ; la BCNF supprime toute redondance due aux dépendances fonctionnelles, mais une décomposition en BCNF peut ne pas préserver toutes les dépendances.

Quatrième forme normale et dépendances multivaluées

La quatrième forme normale de Fagin généralise la BCNF aux dépendances multivaluées, exigeant que toute dépendance multivaluée non triviale ait une super-clé sur sa gauche, éliminant ainsi la redondance que les dépendances fonctionnelles ne peuvent pas décrire.

Clinical relevance

Les formes normales offrent aux concepteurs de bases de données une liste de contrôle concrète pour produire des schémas exempts d'anomalies dues à la redondance ; en pratique, la plupart des bases de données opérationnelles visent la troisième forme normale ou la BCNF, tandis que les concepteurs assouplissent sciemment ces formes pour des raisons de performance dans les charges de travail analytiques et de reporting.

History

Codd a défini la 1FN, la 2FN et la 3FN au début des années 1970 ; la BCNF, plus robuste, a été développée par Boyce et Codd peu après. Ronald Fagin a introduit la 4FN (1977) pour les dépendances multivaluées et plus tard la 5FN pour les dépendances de jointure, complétant ainsi la hiérarchie classique utilisée dans l'enseignement et la pratique.

Key figures

• Edgar F. Codd
• Raymond F. Boyce
• Ronald Fagin

Seminal works

• codd1972
• fagin1977
• silberschatz2019

Frequently asked questions

Quelle forme normale devrais-je viser ?

La plupart des conceptions transactionnelles visent la troisième forme normale ou la forme normale de Boyce-Codd, qui éliminent la redondance causée par les dépendances fonctionnelles. Les quatrième et cinquième formes normales traitent des dépendances multivaluées et de jointure plus rares. Une forme supérieure n'est pas toujours meilleure en pratique : les concepteurs s'arrêtent parfois à la 3FN ou dénormalisent pour les performances de lecture.

Un schéma peut-il être dans une forme normale supérieure mais pas dans une forme inférieure ?

Les formes classiques de la 1FN à la BCNF sont imbriquées, donc être en BCNF implique d'être en 3FN, 2FN et 1FN. Cependant, un schéma peut satisfaire la 3FN tout en échouant à la BCNF, ce qui est le cas habituel où les concepteurs doivent choisir entre la BCNF et la préservation de toutes les dépendances fonctionnelles.