Функциональная зависимость: что это такое и каковы ее преимущества

С развитием цифровой документации почти все организации и компании используют базы данных для хранения файлов, записей транзакций, профилей сотрудников или клиентов и других важных данных. Вы можете установить различные параметры, правила и функции в вашей системе баз данных, чтобы помочь сортировать, управлять, хранить и извлекать данные, например, используя функциональную зависимость. Дополнительные знания о функциональной зависимости могут помочь вам развить профессиональные навыки, полезные в управлении базами данных или карьере в области ИТ. В этой статье мы рассмотрим, что такое функциональная зависимость, связанные с ней термины и правила, а также преимущества использования функциональной зависимости, чтобы лучше понять этот термин.

Что такое функциональная зависимость?

Функциональная зависимость — это когда отношения формируются из-за того, что один атрибут однозначно определяет другой атрибут. Обычно он существует с атрибутом первичного ключа и неключевым атрибутом в таблице или наборе данных. В бизнес-системах и системах управления базами данных функциональная зависимость действует как ограничение между двумя наборами атрибутов и является важным фактором при разработке параметров и функций базы данных, чтобы помочь вашему бизнесу, организации или компании хранить свои данные и управлять ими.

Часто стрелка обозначает функциональную зависимость. Например, если вы отмечаете один атрибут X, а другой Y, и функциональная зависимость X зависит от Y, простая формула будет следующей:

Х→Г

Каковы примеры функциональной зависимости?

Вот два примера того, как функциональная зависимость работает в управлении базами данных:

Список студентов колледжа

Western College хранит профили студентов с личной информацией в своей базе данных. В наборе данных, в котором есть как имена учащихся, так и их номера социального страхования, эти два атрибута функционально зависимы. Имя учащегося функционально зависит от номера социального страхования (SSN), поскольку это уникальный и идентифицируемый элемент для каждого отдельного учащегося. Колледж добавляет этих пяти поступающих студентов и их SSN в список:

• Кристина Моррис | 071-66-1177

• Иоланда Сантана | 614-789-9441

• Джеймс Янг | 069-74-7999

• Джеймс Янг | 617-01-3323

• Самира Алдин | 011-89-9874

В базе данных и с этим набором атрибутов SSN может идентифицировать учащегося, тогда как имя учащегося не может идентифицировать SSN, поскольку одно и то же имя может быть у нескольких учащихся, как показано на примере учащегося Джеймса Янга. Администрация колледжа отправляет расписания курсов этим студентам, используя функцию функциональной зависимости, чтобы обеспечить отправку правильной информации о расписании курсов каждому соответствующему Джеймсу Янгу.

Список проверки вознаграждения сотрудников

UpCloud Airways проверяет компенсацию сотрудников, занимающих руководящие должности в сети пунктов назначения, и использует функциональную зависимость для проверки менеджеров, их местонахождения и зарплаты. В таблице данных атрибутом первичного ключа является номер сотрудника, который команда компенсации использует для получения соответствующего имени, местоположения и общей суммы заработной платы. Имя, местонахождение и зарплата функционально зависят от номера сотрудника.

Номер сотрудникаИмя сотрудникаМестонахождениеЗарплата100Амир СоланоНью-Йорк, NY$106 000101Rebecca JacobsonСан-Франциско, CA$98 000102Питер СтоунДетройт, MI$89 000

Каковы ключевые термины функциональной зависимости?

Функциональная зависимость и управление базой данных часто имеют специфическую терминологию. Вот несколько ключевых терминов, используемых для обозначения функциональной зависимости:

• Аксиома: это набор правил вывода, которые вы используете для вывода функциональной зависимости в реляционных базах данных.

• Декомпозиция: термин декомпозиция предполагает, что таблица с двумя объектами, явно определяемыми одним и тем же атрибутом первичного ключа, разделяется на две таблицы для большей точности в базах данных. Например, если вы используете один и тот же набор номеров сотрудников, но в нескольких национальных офисах, ведение отдельных таблиц поможет гарантировать, что сотрудник с номером 100 не получит несколько имен сотрудников и соответствующую информацию их профиля.

• Зависимый: этот ключевой термин относится к атрибуту, отображаемому в правой части диаграммы функциональных зависимостей.

• Детерминант: этот ключевой термин относится к атрибуту, отображаемому в левой части диаграммы функциональной зависимости.

• Нормализация: Нормализация — это метод организации данных, который вы используете для предотвращения избыточности, аномалий вставки, обновления и удаления. Это фундаментальная часть построения теории реляционных баз данных.

• Объединение: термин объединения рекомендует, чтобы, если две отдельные таблицы имеют один и тот же атрибут первичного ключа, объединение их в одну таблицу могло повысить целостность данных и облегчить доступ к ним. Например, если вы используете номера сотрудников для создания двух таблиц, в одной из которых хранится информация о местоположении, а в другой — информация о зарплате, объединение двух таблиц вместе позволяет вам выполнить поиск по номеру сотрудника один раз, чтобы одновременно просмотреть и местоположение, и зарплату.

Каковы преимущества функциональной зависимости?

Преимущества функциональной зависимости и общей системы управления базами данных могут помочь предприятиям, организациям и компаниям:

• Предотвращение избыточности данных. Функциональная зависимость помогает гарантировать, что одни и те же данные не будут повторяться в базе данных или сети баз данных.

• Поддерживать качество и целостность данных. Поскольку параметры функциональной зависимости часто создают эффективную и менее избыточную систему, качество и целостность ваших данных также часто выше. Установление функциональной зависимости часто приводит к получению точных и надежных данных.

• Уменьшите риск ошибки. Хранение записей, данных и других транзакций в базе данных с функциональной зависимостью часто помогает снизить риск ошибок в документах и ​​наборах данных за счет лучшей сортировки информации и ее компактного хранения.

• Повысьте производительность и сократите затраты. При правильно настроенных файлах, документах и ​​транзакциях вы часто можете получать данные и получать к ним доступ с большей производительностью, что может привести к экономии средств в организации или компании. Вы можете полагаться на точную и централизованную информацию, а не на сортировку множества файлов или наборов данных.

• Определить значения и ограничения баз данных. Функциональная зависимость позволяет вам устанавливать параметры, которые ограничивают, ограничивают или контролируют поведение данных или их хранение и доступ к ним.

• Выявить плохой дизайн. Функциональная зависимость позволяет увидеть, где данные распределяются по таблицам или отсутствуют в других. Плохой дизайн означает, что обновления данных требуют множества изменений в таблицах, а функциональная зависимость часто показывает несоответствия данных.

Каковы правила функциональной зависимости?

Вот три правила функциональной зависимости, с которыми следует ознакомиться, если вы заинтересованы в карьере в области управления базами данных:

• Рефлексивное правило: это правило утверждает, что если X — набор атрибутов, а Y — его подмножество, то X содержит значение Y.

• Правило дополнения: это правило добавляет атрибуты, хотя они редко изменяют базовые зависимости и состояния, если выполняется X→Y, а C является набором атрибутов, то XC→YC также выполняется.

• Правило транзитивности: тесно связанное с транзитивным правилом алгебры, это правило гласит, что если X → Y выполняется и Y → Z выполняется, то X → Z также должно выполняться. Согласно этому правилу, X→Y является функциональной зависимостью, определяющей Y.

Какие существуют виды функциональной зависимости?

В управлении базами данных используются четыре основных типа функциональной зависимости, в том числе:

Многозначная зависимость

Многозначная зависимость или зависимость, генерирующая кортеж, возникает, когда у вас есть много независимых, многозначных атрибутов в одной таблице. Часто это полное ограничение между двумя наборами атрибутов в таблице или отношении. Например, автомобильная компания может всегда производить два цвета краски, например серебристый и красный, для каждой модели каждый год, независимо от того, добавляются ли дополнительные цвета. Атрибуты года и цвета взаимозависимы и вместо этого зависят от атрибута модели автомобиля, что делает его многозначной зависимостью.

Тривиальная функциональная зависимость

Тривиальная функциональная зависимость — это зависимость таблицы или набора данных, которая возникает, когда функциональная зависимость атрибута или набора атрибутов включает исходную. Формула X → Y является тривиальной функциональной зависимостью, если Y является подгруппой X. Например, таблица данных с идентификационными номерами сотрудников (ID) и именами сотрудников часто будет отражать идентификационный номер сотрудника как подмножество общего идентификатора и имени. данные.

Нетривиальная функциональная зависимость

И наоборот, нетривиальная функциональная зависимость возникает, когда никакие атрибуты не являются подмножеством. Например, в X→Y Y не является подгруппой X в нетривиальных ситуациях функциональной зависимости. Часто вы можете настроить свои наборы данных и атрибуты специально для того, как вы собираетесь использовать данные. В списке идентификационных номеров сотрудников, имен и местоположений идентификатор сотрудника может снова быть атрибутом первичного ключа, хотя имя и местоположение могут не быть подмножествами идентификационного номера.

Транзитивная зависимость

Транзитивная зависимость возникает, когда у вас есть две функциональные зависимости, которые косвенно образуют транзитивную зависимость, чаще всего из-за программных компонентов и программирования. Например, если X зависит от Y, который зависит от Z, то X становится транзитивно зависимым от Z. Транзитивная зависимость возникает только тогда, когда у вас есть отношение по крайней мере из трех или более атрибутов.