96408-5

ธ ส

ม

ธ ส

หน่วยที่ 5

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส ชื่อ วุฒิ

ต�ำแหน่ง

หน่วยที่ปรับปรุง

ม

ผู้ช่วยศาสตราจารย์กชกร ณ นครพนม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ธ ส

ม ม

ผู้ช่วยศาสตราจารย์กชกร ณ นครพนม ศษ.บ. (คณิตศาสตร์) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วท.ม. (วิทยาการคณนา) จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ประจ�ำสาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช หน่วยที่ 5

ม

ธ ส

5-2

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

แผนการสอนประจ�ำหน่วย

ธ ส

ชุดวิชา

ม

หน่วยที่ 5 ตอนที่

การจัดการระบบฐานข้อมูล

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

5.1 แนวคิดเกี่ยวกับการนอร์มัลไลเซชัน 5.2 วิธีการนอร์มัลไลเซชัน

แนวคิด

ธ ส

ม

ม

ธ ส

1. แนวคิดของการนอร์มัลไลเซชัน คือ การจัดการกับรีเลชันที่มีความซํ้าซ้อนของข้อมูล ให้อยู่ใน รูปแบบที่สะดวกต่อการน�ำไปใช้หรือเรียกว่ารูปแบบรรทัดฐาน โดยมีเป้าหมายหลัก เพื่อลด ความซาํ้ ซ้อนของข้อมูล และรักษาความถูกต้องให้กบั ข้อมูลมากทีส่ ดุ ท�ำให้ปญ ั หาความซํา้ ซ้อน ของข้อมูลทีเ่ กิดขึน้ จากการปรับปรุงข้อมูลทีเ่ กิดจากการเพิม่ การลบ และการแก้ไขข้อมูลหมดไป 2. วิธีการนอร์มัลไลเซชันเป็นการด�ำเนินงานอย่างเป็นล�ำดับ ที่ก�ำหนดไว้ด้วยกันเป็นขั้นตอน ตั้งแต่การนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 1 2 3 การนอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ ไปจนถึงการ นอร์มลั ไลเซชันระดับที่ 4 และ 5 ซึง่ แต่ละระดับการนอร์มลั ไลเซชันมีหลักการและวัตถุประสงค์ ในการขจัดความซํ้าซ้อนของข้อมูลให้เหลือน้อยที่สุด แต่ละระดับมีวิธีการและเงื่อนไขที่ แตกต่างกัน ตลอดจนมีการค�ำนึงถึงความรวดเร็วในการดึงข้อมูลจากฐานข้อมูลมาใช้งานด้วย

ธ ส

วัตถุประสงค์

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

เมื่อศึกษาหน่วยที่ 5 จบแล้ว นักศึกษาสามารถ 1. อธิบายแนวคิดเกี่ยวกับการนอร์มัลไลเซชันได้ 2. อธิบายวิธีการนอร์มัลไลเซชันได้

ธ ส

กิจกรรมระหว่างเรียน

ม

ม

1. ท�ำแบบประเมินผลตนเองก่อนเรียนหน่วยที่ 5 2. ศึกษาเอกสารการสอนตอนที่ 5.1-5.3 3. ปฏิบัติกิจกรรมตามที่ได้รับมอบหมายในเอกสารการสอนแต่ละเรื่อง 4. ศึกษาสื่ออิเล็กทรอนิกส์ประจ�ำชุดวิชา 5. ชมรายการสอนเสริมประจ�ำชุดวิชา (ถ้ามี)

ม

ธ ส

ธ ส

5-3

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

6. ท�ำแบบประเมินผลตนเองหลังเรียนหน่วยที่ 5 7. ท�ำกิจกรรมฝึกปฏิบัติเสริมทักษะด้วยตนเอง 8. เข้ารับการฝึกปฏิบัติเสริมทักษะในวัน เวลา และสถานที่ ที่มหาวิทยาลัยก�ำหนด ซึ่งจะแจ้งให้ ทราบก่อนถึงก�ำหนดการฝึกปฏิบัติเสริมทักษะ อย่างน้อย 1 เดือน

ธ ส

ม

สื่อการสอน

ธ ส

1. เอกสารการสอน 2. แบบฝึกปฏิบัติ (แบบประเมินผลตนเองก่อนเรียนและหลังเรียน) 3. สื่ออิเล็กทรอนิกส์ประจ�ำชุดวิชา 4. กิจกรรมประจ�ำชุดวิชา (ถ้ามี) 5. กิจกรรมฝึกปฏิบัติเสริมทักษะด้วยตนเอง 6. กิจกรรมฝึกปฏิบัติเสริมทักษะภาคสนาม

ธ ส

การประเมินผล

ม

ม

ธ ส

ม

1. ประเมินผลจากแบบประเมินผลตนเองก่อนเรียนและหลังเรียน (ประเมินผลด้วยตนเอง) 2. ประเมินผลจากกิจกรรมและแนวตอบท้ายเรื่อง (ประเมินผลด้วยตนเอง) 3. ประเมินผลจากกิจกรรมฝึกปฏิบัติเสริมทักษะด้วยตนเอง 4. ประเมินผลจากกิจกรรมฝึกปฏิบัติเสริมทักษะภาคสนาม 5. ประเมินผลจากการสอบประจ�ำภาคการศึกษา

ม

ธ ส

ม

เมื่ออ่านแผนการสอนแล้ว ขอให้ท�ำแบบประเมินผลตนเองก่อนเรียน หน่วยที่ 5 ในแบบฝึกปฏิบัติ แล้วจึงศึกษาเอกสารการสอนต่อไป

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-4

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ตอนที่ 5.1 แนวคิดเกี่ยวกับการนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ธ ส

ม

โปรดอ่านหัวเรื่อง แนวคิด และวัตถุประสงค์ของตอนที่ 5.1 แล้วจึงศึกษารายละเอียดต่อไป

ม

หัวเรื่อง

ธ ส

5.1.1 ความรู้เบื้องต้นของการนอร์มัลไลเซชัน 5.1.2 ขั้นตอนของการนอร์มัลไลเซชัน 5.1.3 การขึ้นต่อกัน

แนวคิด

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

1. ห ลักการของการนอร์มัลไลเซชัน คือ การจัดการกับรีเลชันที่มีความซํ้าซ้อนของข้อมูล ให้อยู่ในรูปแบบที่สะดวกต่อการน�ำไปใช้หรือเรียกว่ารูปแบบรรทัดฐาน โดยมีเป้าหมาย หลักเพื่อลดความซํ้าซ้อนของข้อมูลและรักษาความถูกต้องให้กับข้อมูลมากที่สุด ท�ำให้ ปัญหาความซาํ้ ซ้อนของข้อมูลทีเ่ กิดขึน้ จากการปรับปรุงข้อมูลทีเ่ กิดจากการเพิม่ การลบ และการแก้ไขข้อมูลหมดไป 2. ขั้นตอนในการนอร์มัลไลเซชันเป็นการด�ำเนินงานอย่างเป็นล�ำดับ ที่ก�ำหนดไว้ด้วยกัน เป็นขัน้ ตอน ตัง้ แต่การนอร์มลั ไลเซชันระดับที่ 1 2 3 การนอร์มลั ไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ ไปจนถึงการนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 4 และ 5 ซึ่งแต่ละระดับการนอร์มัลไลเซชันมีหลัก การและวัตถุประสงค์ในการขจัดความซํา้ ซ้อนของข้อมูลให้เหลือน้อยทีส่ ดุ แต่ละระดับมี วิธีการและเงื่อนไขที่แตกต่างกัน ตลอดจนมีการค�ำนึงถึงความรวดเร็วในการดึงข้อมูล จากฐานข้อมูลมาใช้งานด้วย 3. การขึน้ ต่อกัน คือ การแสดงความสัมพันธ์ของแอตทริบวิ ต์ทอี่ ยูใ่ นรีเลชันเดียวกัน โดยมี รูปแบบการขึ้นต่อกัน 3 แบบ ได้แก่ การขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน การขึ้นต่อกันแบบเชิง กลุ่ม และการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ ซึ่งในแต่ละขั้นตอนของการนอร์มัลไลเซชันจะน�ำ เอาการขึ้นต่อกันของรีเลชันมาพิจารณา โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อลดความซํ้าซ้อนของ ข้อมูล โดยจะท�ำการก�ำจัดการขึ้นต่อกันในลักษณะต่างๆ ออกไปทีละขั้นตอน

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

วัตถุประสงค์

ธ ส

ธ ส

5-5

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

เมื่อศึกษาตอนที่ 5.1 จบแล้ว นักศึกษาสามารถ 1. อธิบายหลักการและเป้าหมายของการของการนอร์มัลไลเซชันได้ 2. ยกตัวอย่างปัญหาที่เกิดขึ้นจากความซํ้าซ้อนของข้อมูลได้ 3. อธิบายขั้นตอนของการนอร์มัลไลเซชันได้ 4. อธิบายลักษณะการขึ้นต่อกันในแบบต่างๆ ได้ 5. บอกได้ว่ารีเลชันที่ก�ำหนดให้มีการขึ้นต่อกันแบบใดและอยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับใด

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

5-6

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

เรื่องที่ 5.1.1 ความรู้เบื้องต้นของการนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ม

ธ ส

ม

เพื่อให้การท�ำงานเกี่ยวกับระบบฐานข้อมูลมีประสิทธิภาพ สิ่งหนึ่งที่เป็นหัวใจหลักของการท�ำงาน คือ การวิเคราะห์ข้อมูลในฐานข้อมูล ตั้งแต่การสร้างตาราง การก�ำหนดรายละเอียดต่างๆ เช่น จ�ำนวน แอตทริบวิ ต์ ชนิดของข้อมูล ไปจนถึงความสัมพันธ์ของตารางต่างๆ ทีม่ อี ยูใ่ นระบบ หากข้อมูลทีถ่ กู เก็บไว้ ในฐานข้อมูลถูกน�ำออกมาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและถูกต้องแล้ว มักส่งผลให้การท�ำงานกับฐาน ข้อมูลนั้นเป็นไปอย่างราบรื่นและไม่มีข้อผิดพลาด

ธ ส

ม

ธ ส

1. ความซํ้าซ้อนและข้อผิดพลาดจากการปรับปรุงของข้อมูล

ปัญหาความซํ้าซ้อนของข้อมูลที่เกิดขึ้นจากการปรับปรุงข้อมูล โดยการเพิ่มข้อมูล การลบข้อมูล และการแก้ไขข้อมูล สามารถเกิดขึน้ ได้ดงั ตัวอย่างรีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา ในตารางที่ 5.1 ต่อไปนี้

ธ ส

ม

studentID

studentName

ธ ส

class

S001

Papasi

4

S001

Papasi

S001

Papasi

S002

Manee

ม

ธ ส

S002 S002

ม S003

S003

S003

Manee

Manee

Montree

ม

ตางรางที่ 5.1 รีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา

4

4

4

4

4

3

Montree

3

Montree

3

semester

subjectNo

subjectName

1

2014

T01

1

2014

E01

English

1

2014

C01

Computer

1

2014

T01

1

2014

E01

1

2014

1

2014

ธ ส

ม

year

1

2014

1

2014

ธ ส

ม M01

T01

E01

M01

Thai

Thai

English

Math Thai

English

Math

จากตารางที่ 5.1 เห็นได้ว่า รีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษามีความซํ้าซ้อนของข้อมูล ท�ำให้ เกิดปัญหาต่อการปรับปรุงข้อมูลได้ดังนี้

ธ ส

5-7

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

1. การเพิ่มข้อมูล (insertion) ในรีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษานี้ มีการเก็บข้อมูลชื่อวิชา ในแอตทริบิวต์ subjectName ดังนั้น หากมีรายวิชาใหม่เกิดขึ้นจะยังไม่สามารถเพิ่มเข้ามาในรีเลชันนี้ได้ จนกว่าจะมีนักศึกษาท�ำการลงทะเบียนเรียนวิชานี้ หรือถ้ามีนักศึกษาลงทะเบียนวิชา T01 Thai เพิ่มอีก 1 คน เวลากรอกข้อมูลจะต้องกรอกข้อมูลนักศึกษาคนใหม่ ในขณะเดียวกันต้องกรอก รหัสวิชา T01 พร้อม กับกรอกชื่อวิชา Thai เข้าไปอีก 2. การลบข้อมูล (deletion) ในรีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษานี้ จะเห็นว่า วิชา C01 Computer มีนักศึกษาลงเพียงคนเดียว คือ นักศึกษาที่มีรหัสนักศึกษา S001 ชื่อ Papasi ดังนั้น หากนักศึกษา คนนีย้ กเลิกการลงทะเบียนหรือมีการลาออก และจ�ำเป็นจะต้องลบข้อมูลของนักศึกษาคนนีอ้ อกไป จะท�ำให้ ข้อมูลรายวิชา C01 Computer ถูกลบออกไปด้วย 3. การแก้ไขข้อมูล (modification) จากรีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา จะเห็นได้ว่า หาก ต้องการแก้ไขชื่อนักศึกษาที่อยู่ในแอตทริบิวต์ studentName โดยนักศึกษาที่มีชื่อ Papasi มีการเปลี่ยน ชื่อเป็น Papasom จะต้องท�ำการแก้ไขข้อมูลหลายจุด ซึ่งในตัวอย่างนี้มีทั้งหมด 3 จุด หรือหากต้องการ แก้ไขชื่อวิชาที่อยู่ในแอตทริบิวต์ subjectName ที่ชื่อวิชา Thai เป็นวิชาภาษาไทย จะต้องท�ำการแก้ไข ข้อมูลหลายจุดเช่นกัน โดยการแก้ไขข้อมูลอาจก่อให้เกิดข้อผิดพลาดได้ เนื่องจากต้องแก้ไขข้อมูลทุกจุด หรือทุกรายการทีม่ ใี นฐานข้อมูล โดยไม่สามารถรับประกันได้วา่ การแก้ไขในแต่ละครัง้ จะแก้ไขข้อมูลได้ถกู ต้องครบถ้วนทุกรายการ นอกจากนี้หากข้อมูลมีความซํ้าซ้อนมากและต้องท�ำการแก้ไขในทุกจุด จะท�ำให้ สิ้นเปลืองเวลาในการท�ำงานเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าข้อมูลที่ต้องการแก้ไขมีจ�ำนวนมาก

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

2. ความหมายของการนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

ม

การนอร์มัลไลเซชัน (normalization) เป็นทฤษฎีที่ใช้ส�ำหรับออกแบบฐานข้อมูล โดยมีหลักการ คือ การจัดการกับรีเลชันที่มีความซํ้าซ้อนของข้อมูล ให้อยู่ในรูปแบบที่ง่ายต่อการน�ำไปใช้ หรือรูปแบ บรรทัดฐาน (nomal form) นั่นเอง โดยมีเป้าหมายหลักเพื่อลดความซํ้าซ้อนของข้อมูล และรักษาความ ถูกต้องให้กับข้อมูลมากที่สุด ในขณะเดียวกัน การท�ำงานกับข้อมูลทีม่ คี วามซาํ้ ซ้อน มักก่อเกิดปัญหาต่างๆ ตามมาได้ในทุกขัน้ ตอน เมื่อมีการเพิ่ม การลบ หรือการปรับปรุงแก้ไขข้อมูล ดังนั้น เพื่อให้การใช้งานเป็นไปอย่างง่ายดาย และถูกต้องแล้ว ผูอ้ อกแบบฐานข้อมูลจึงควรค�ำนึงถึงการออกแบบโครงสร้างของข้อมูลหรือรีเลชันให้อยูใ่ น รูปแบบที่เกิดความซํ้าซ้อนน้อยที่สุด หรือไม่เกิดขึ้นเลย โดยรูปแบบนี้ เรียกว่า รูปแบบบรรทัดฐาน แนวความคิดในการจัดท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานนี้ ถูกคิดค้นโดย อี.เอฟ.คอดด์ (E.F.Codd) โดยกระบวนการปรับรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบรรทัดฐาน เรียกว่า กระบวนการนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ม

ม

3. วัตถุประสงค์ของการนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

ม

ธ ส

จากที่กล่าวมาแล้วข้างต้นว่า เป้าหมายและหลักของการนอร์มัลไลเซชัน คือ การลดความซํ้าซ้อน ของข้อมูลและรักษาความถูกต้องให้กบั ข้อมูลมากทีส่ ดุ นัน้ วัตถุประสงค์ของการนอร์มลั ไลเซชันสรุปได้ดงั นี้

5-8

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

1. ลดปัญหาของความผิดพลาดในการปรับปรุงข้อมูล หากข้อมูลไม่มีความซํ้าซ้อนส่งผลให้การ ปรับปรุงข้อมูลสามารถท�ำได้จากแหล่งข้อมูลเพียงแหล่งเดียว จึงลดปัญหาจากการเพิ่ม ลบ และปรับปรุง ข้อมูลที่ไม่ถูกต้องได้ โดยปัญหาการเพิ่ม ลบ และปรับปรุงข้อมูล ในกลุ่มข้อมูลที่มีความซํ้าซ้อน จะกล่าว ถึงในหัวข้อต่อไป 2. ลดความซํา้ ซ้อนของข้อมูล ซึง่ ประโยชน์ทไี่ ด้รบั จากฐานข้อมูลทีม่ ขี อ้ มูลทีไ่ ม่มคี วามซาํ้ ซ้อน คือ สามารถลดเนื้อที่ในการจัดเก็บข้อมูลนั้นๆ ได้ เพื่อเป็นการขจัดปัญหาต่างๆ ดังที่กล่าวมาข้างต้นนี้ ในการออกแบบฐานข้อมูล จึงควรมีการปรับ โครงสร้างของฐานข้อมูล โดยใช้การนอร์มลั ไลเซชัน (normalization) เพือ่ ไม่ให้เกิดการซํา้ ซ้อนของข้อมูล

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

กิจกรรม 5.1.1 1. สรุปความหมายของการนอร์มัลไลเซชัน 2. วัตถุประสงค์ของการนอร์มัลไลเซชันคืออะไร 3. จากตารางรายงานการขายต่อไปนี้ โครงสร้างของตารางดังกล่าว พบปัญหาความซํา้ ซ้อนของ ข้อมูลที่เกิดขึ้นจากการปรับปรุงข้อมูล โดยการแก้ไขข้อมูลอย่างไร

ธ ส

ม

ม

รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

หน่วย

ประเภทสินค้า จำ�นวนการขาย

TA002

แปรงสีฟัน

89

อัน

ของใช้

2

AA003

สบู่

75

ก้อน

ของใช้

12

BA008

ดินสอ

102

เครื่องเขียน

36

AA003

สบู่

75

ของใช้

50

ธ ส

ธ ส

ม โหล

ก้อน

ธ ส วันที่ขาย

12/1/2558

13/1/2558

12/1/2558

ธ ส 21/1/2558

แนวตอบกิจกรรม 5.1.1 1. การนอร์มัลไลเซชัน (normalization) เป็นทฤษฎีที่ใช้ส�ำหรับออกแบบฐานข้อมูล โดยมีหลัก การ คือ การจัดการกับรีเลชันทีม่ คี วามซํา้ ซ้อนของข้อมูล ให้อยูใ่ นรูปแบบทีง่ า่ ยต่อการน�ำไปใช้ หรือรูปแบบ บรรทัดฐาน (nomal form) นั่นเอง โดยมีเป้าหมายหลักเพื่อลดความซํ้าซ้อนของข้อมูล และรักษาความ ถูกต้องให้กับข้อมูลมากที่สุด 2. วัตถุประสงค์ของการนอร์มัลไลเซชัน เพื่อลดความซํ้าซ้อนของข้อมูล และรักษาความถูกต้อง ให้กับข้อมูลมากที่สุด 3. หากต้องการแก้ไขข้อมูลเกีย่ วกับสินค้า เช่น ชือ่ สินค้า จะต้องท�ำการแก้ไข มากกว่า 1 รายการ ซึ่งอาจจะเกิดการแก้ไขไม่ครบทุกรายการได้

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

เรื่องที่ 5.1.2 ขั้นตอนของการนอร์มัลไลเซชัน

5-9

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ม

ดังที่กล่าวมาแล้วว่าการนอร์มัลไลเซชัน (normalization) เป็นทฤษฎีที่ใช้ส�ำหรับออกแบบฐาน ข้อมูล โดยมีหลักการ คือ การจัดการกับรีเลชันที่มีความซํ้าซ้อนของข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบที่สะดวกต่อ การน�ำไปใช้ หรือเรียกว่ารูปแบบบรรทัดฐาน (nomal form) โดยมีเป้าหมายหลักเพือ่ ลดความซาํ้ ซ้อนของ ข้อมูล และรักษาความถูกต้องให้กับข้อมูลมากที่สุดนั่นเอง ขัน้ ตอนการออกแบบฐานข้อมูลก่อนทีจ่ ะมาถึงกระบวนการในส่วนของการนอร์มลั ไลเซชันนัน้ เริม่ จากการวิเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้น ตั้งแต่ความต้องการของผู้ใช้ แบบฟอร์มต่างๆ ที่มีในระบบ ข้อมูลต่างๆ ในระบบ ไปจนถึงการท�ำอี-อาร์ไดอะแกรม (E-R diagram) ตามเนือ้ หาในหน่วยที่ 3 จนได้มาเป็นรีเลชัน ในฐานข้อมูล จากนั้นจึงน�ำรีเลชันที่ได้ทั้งหมดมาวิเคราะห์เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาความซํ้าซ้อนของข้อมูลโดย การนอร์มัลไลเซชัน ตลอดจนปรับปรุงให้รีเลชันดังกล่าวมีคุณสมบัติที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐาน ขั้นตอนในการนอร์มัลไลเซชันเป็นการด�ำเนินงานอย่างเป็นล�ำดับที่ก�ำหนดไว้ด้วยกันเป็นขั้นตอน แต่ละขั้นตอนมีดังนี้ 1. การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 1 (First Normal Form; 1NF) 2. การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 2 (Second Normal Form; 2NF) 3. การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 3 (Third Normal Form; 3NF) 4. การตรวจสอบนอร์มลั ฟอร์มแบบบอยซ์คอดด์ หรือบีซเี อ็นเอฟ (Boyce-Codd Normal Form; BCNF) 5. การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 4 (Fourth Normal Form; 4NF) 6. การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 5 (Fifth Normal Form; 5NF) ขัน้ ตอนในการนอร์มลั ไลเซชันทัง้ 6 ระดับ เป็นการตรวจสอบรีเลชันเพือ่ ลดความซํา้ ซ้อนของข้อมูล ลงไปเรื่อยๆ ในแต่ละขั้นตอนมีหลักเกณฑ์ในการพิจารณาที่ละเอียดขึ้นไปตามล�ำดับ แต่ละขั้นตอนอาจมี การแตกรีเลชันเพิ่มไปจากรีเลชันเดิมเพื่อขจัดความซํ้าซ้อนของข้อมูลออกไป แต่ในบางครั้งรีเลชันที่ก�ำลัง พิจารณาอยูใ่ นระดับนัน้ อาจมีคณ ุ สมบัตใิ นระดับอืน่ ใดอยูแ่ ล้ว จึงไม่เกิดการแตกรีเลชันเพิม่ ขึน้ ผลทีไ่ ด้จาก การนอร์มัลไลเซชันแต่ละระดับ คือ ได้รีเลชันที่มีรูปแบบบรรทัดฐานในระดับขั้นที่ตรวจสอบ ขั้นตอนในการนอร์มัลไลเซชันเขียนเป็นแผนภาพได้ดังภาพที่ 5.1

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ม

ธ ส

5-10

การจัดการระบบฐานข้อมูล

วิเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้น

ธ ส

เขียน E-R Diagram

ม

ธ ส

ม

รีเลชันที่ยังไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐาน (Unnormalized relation)

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

การนอร์มัลไลเซชัน (Normalization)

ธ ส

ม

First Normal Form : 1 NF

Second Normal Form : 2 NF

ธ ส

Third Normal Form : 3 NF

ม

Boyce-Codd Normal Form : 4 NF

ธ ส

ม

Fourth Normal Form : 5 NF Fifth Normal Form : 6 NF

ม

ภาพที่ 5.1 ขั้นตอนในการออกแบบฐานข้อมูล

ธ ส

ธ ส

รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐาน (Normalized relation)

จากภาพที่ 5.1 แต่ละขัน้ ตอนของการนอร์มลั ไลเซชันจะน�ำเอาการขึน้ ต่อกันของรีเลชันมาพิจารณา โดยในขั้นตอนที่ 1-3 จะน�ำเอาการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน (Functional Dependency; FD) มาใช้ในการ วิเคราะห์ โดยจะกล่าวถึงรายละเอียดของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันต่อไปในเรื่องที่ 5.1.3 ส่วนในขั้นตอน ตั้งแต่ขั้นตอนที่ 4 ขึ้นไป จะมีการพิจารณาที่ซับซ้อนขึ้นไป สรุปได้ดังภาพที่ 5.2

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

รีเลชันที่ยังไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐาน (Unnormalized relation)

ม

1NF มีคุณสมบัติ Atomicity ก�ำจัดข้อมูลกลุ่มซํ้า (repeating group of data)

ม

5-11

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

2NF ก�ำจัดการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน (partial dependency)

3NF ก�ำจัดการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่าน (transitive dependency)

ม

ธ ส

BCNF ทุก determinant จะต้องเป็น relation key

ธ ส

ม

4NF ก�ำจัดการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม (Multi-value Dependency; MVD)

ม

ธ ส

5NF ตรวจสอบคุณสมบัติการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ (Join dependency) ภาพที่ 5.2 ขั้นตอนของการนอร์มัลไลเซชันในระดับต่างๆ

ม

ขัน้ ตอนการนอร์มลั ไลเซชันแต่ละขัน้ ตอนจะกล่าวถึงอย่างละเอียดในตอนที่ 5.2 ต่อไป ส�ำหรับการ ท�ำงานโดยทั่วไปจะต้องท�ำการตรวจสอบเรียงกันไปตั้งแต่ขั้นตอนที่ 1 และท�ำต่อไปในขั้นตอนล�ำดับถัดไป เรือ่ ยๆ จนถึงขัน้ ตอนสุดท้าย โดยทีใ่ นแต่ละขัน้ ตอนอาจมีการปรับปรุงโดยการแตกรีเลชันออกไป หรืออาจ ไม่มกี ารปรับปรุงรีเลชันเลยเพราะรีเลชันดังกล่าวมีคณ ุ สมบัตติ ามขัน้ ตอนนัน้ ๆ แล้ว สังเกตได้วา่ ถ้ารีเลชัน ที่ก�ำลังพิจารณาอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานในระดับขั้นใดแล้ว รีเลชันนั้นก็จะต้องมีคุณสมบัติของรูปแบบ บรรทัดฐานในระดับขั้นก่อนหน้านั้นเสมอ เช่น รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) ต้องเป็นรีเลชันที่มีคุณสมบัติอยู่ในรูปแบบ บรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) และรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) ด้วย รีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) ต้องเป็นรีเลชันทีม่ คี ณ ุ สมบัตอิ ยูใ่ นรีเลชันทีอ่ ยู่ ในรูปแบบบรรทัดฐานบอยซ์คอดด์ (BCNF) รูปแบบบรรทัดฐานที่ระดับที่ 3 (3NF) รูปแบบบรรทัดฐาน ระดับที่ 2 (2NF) และ รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) ด้วย ดังนั้น รีเรชันที่มีคุณสมบัติของรูปแบบ บรรทัดฐานระดับขั้นใดแล้ว ไม่จ�ำเป็นจะต้องตรวจสอบคุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับก่อนหน้า

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-12

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

ส�ำหรับการตรวจสอบรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานบอยช์คอดด์ (BCNF) รีเรชันทีน่ ำ� มาตรวจ สอบไม่จ�ำเป็นต้องผ่านการตรวจสอบคุณสมบัติ ในระดับที่ 1, 2 และ 3 มาก่อนแต่อย่างใด ถึงแม้ว่าขั้นตอนในการนอร์มัลไลเซชันจะมีทั้งสิ้น 6 ขั้นตอน ในทางปฏิบัติการนอร์มัลไลเซชัน จนถึงระดับที่ 3 (3NF) ก็สามารถขจัดปัญหาความซํ้าซ้อนของข้อมูลลงได้จนเกือบหมดแล้ว หรืออาจมี ความซํ้าซ้อนเกิดขึ้นได้บ้าง ซึ่งในการน�ำมาใช้งานจริงในฐานข้อมูลถือเป็นเพียงส่วนน้อยที่พอรับได้ กล่าว คือ สามารถแก้ไขได้โดยไม่เป็นผลเสียต่อการท�ำงาน ดังนัน้ ท�ำนอร์มลั ไลเซชันจนถึงระดับที่ 3 (3NF) มัก เพียงพอต่อการท�ำงาน และในบางครั้งการนอร์มัลไลเซชันที่มากเกินไป อาจเกิดผลเสียต่อการน�ำจ�ำนวนรี เลชันที่ได้ไปสร้างตารางตามมาได้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

กิจกรรม 5.1.2 1. ขั้นตอนในการนอร์มัลไลเซชัน (normalization) มีทั้งหมดกี่ขั้นตอน อะไรบ้าง 2. ระบุการพิจารณาการชึ้นต่อกันของขั้นตอนในการนอร์มัลไลเซชันในระดับต่างๆ ทั้ง 6 ระดับ 3. ในการนอร์มัลไลเซชันจ�ำเป็นต้องท�ำงานในระดับต่างๆ ให้ครบทั้ง 6 ระดับ หรือไม่อย่างไร

ธ ส

ธ ส

ม

แนวตอบกิจกรรม 5.1.2 1. ขั้นตอนในการนอร์มัลไลเซชันเป็นการด�ำเนินงานอย่างเป็นล�ำดับที่ก�ำหนดไว้ด้วยกันเป็นขั้น ตอน 1) การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 1 (First Normal Form; 1NF) 2) การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 2 (Second Normal Form; 2NF) 3) การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 3 (Third Normal Form; 3NF) 4) การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มแบบบอยซ์คอดด์ หรือบีซีเอ็นเอฟ (Boyce-Codd Normal Form; BCNF) 5) การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 4 (Fourth Normal Form; 4NF) 6) การตรวจสอบนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 5 (Fifth Normal Form; 5NF) 2. 1NF มีคุณสมบัติ Atomicity ก�ำจัดข้อมูลที่เป็นมีการวนซํ้า (no repeating group of data) 2NF ก�ำจัดการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน (Partial dependency) 3NF ก�ำจัดการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่าน (Transitive dependency) BCNF ทุก determinant จะต้องเป็น relation key 4NF ก�ำจัดการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม (Multi-value Dependency; MVD) 5NF ตรวจสอบคุณสมบัติการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ Join dependency 3. การนอร์มลั ไลเซชัน ไม่จำ� เป็นต้องท�ำทัง้ หมดถึง 6 ระดับ รีเลชันทีไ่ ด้จากการท�ำนอร์มลั ไลเซชัน จนถึงระดับที่ 3 (3NF) อาจจะยังเกิดความซํา้ ซ้อนของข้อมูลอยูบ่ า้ ง หากถือเป็นเพียงส่วนน้อยทีพ่ อรับได้ สามารถแก้ไขได้โดยไม่เป็นผลเสียต่อการท�ำงาน จะถือว่าท�ำเพียงขั้นตอนนี้ก็สามารถลดปัญหาความ

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ธ ส

5-13

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

ซํ้าซ้อนของข้อมูลลงได้จนเกือบหมดแล้ว ส�ำหรับงานบางอย่างอาจจะต้องการการท�ำนอร์มัลไลเซชันที ่ สูงขึ้นไปอีก และส�ำหรับงานบางอย่าง การท�ำนอร์มัลไลเซชันที่สูงมากเกินไป อาจจะท�ำให้เกิดผลเสีย มากกว่า ดังนั้น การจะท�ำนอร์มัลไลเซชันถึงระดับใดนั้น ต้องค�ำนึงถึงการท�ำงานหลักควบคู่ไปด้วย

ธ ส

ม

เรื่องที่ 5.1.3 การขึ้นต่อกัน

ธ ส

ม

ม

ธ ส

จากขัน้ ตอนของการนอร์มลั ไลเซชันในเรือ่ งที่ 5.1.2 จะเห็นได้วา่ การนอร์มลั ไลเซชันในแต่ละระดับ จะน�ำเอาการขึ้นต่อกันของรีเลชันมาพิจารณา โดยท�ำการก�ำจัดการขึ้นต่อกันในลักษณะต่างๆ ออกไปทีละ ขั้นตอนเพื่อลดความซํ้าซ้อนของข้อมูล ซึ่งการขึ้นต่อกันของรีเลชันมีด้วยกัน 3 รูปแบบ ดังนี้ 1. การขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน (Functional Dependency; FD) 2. การขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม (Multi-value Dependency; MVD) 3. การขึ้นต่อกันแบบจอยน์ (Join Dependency; JD)

ธ ส

ม

ธ ส

1. การขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน

ม

1.1 นิยามของฟังก์ชัน จากนิยามของฟังก์ชัน (function) ความสัมพันธ์ของคู่อันดับใดๆ ถ้าสมาชิกตัวหน้าเท่ากันแล้ว สมาชิกตัวหลังต้องไม่ต่างกัน หมายความว่า สมาชิกตัวหน้าต้องไม่ซํ้ากันนั่นเอง 1.2 ความหมายของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน การขึ้ น ต่ อ กั น แบบฟั ง ก์ ชั น (Functional Dependency; FD) เป็นการอธิบายถึงความสัมพันธ์ของแอตทริบิวต์ที่อยู่ในรีเลชันเดียวกัน โดยที่ แอตทริบิวต์ 1 แอตทริบิวต์ หรือกลุ่มของแอตทริบิวต์ (แอตทริบิวต์มากกว่า 1 แอตทริบิวต์) สามารถระบุ ค่าของแอตทริบิวต์ตัวอื่นในทัพเพิล (tuple) เดียวกันได้ เรียกแอตทริบิวต์เหล่านั้นว่า ดีเทอร์มิแนนท์ (determinant) และเรียกแอตทริบิวต์ที่ถูกระบุค่าถึงนี้ว่า ดีเพนเดนซี่ (dependency) 1.3 การเขียนสัญลักษณ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน การเขียนสัญลักษ์การขึ้นต่อกันแบบ ฟังก์ชันหรือนิยมเรียกย่อๆ ว่า เอ็ฟดี (FD) สามารถเขียนโดยใช้สัญลักษณ์ โดยใส่ ดีเทอร์มิแนนท์ ไว้ ด้านซ้าย และ ดีเพนเดนซี่ ไว้ด้านขวาของต�ำแหน่งตรงหัวลูกศรซึ่งเขียนดังนี้

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ดีเทอร์มิแนนท์ ดีเพนเดนซี่ (determinant) (dependency)

ม

ธ ส

5-14

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

ในกรณีที่ดีเทอร์มิแนนท์มีมากกว่า 1 แอตทริบิวต์ สามารถเขียนได้ดังนี้ determinant 1, determinant 2 dependency ในกรณีที่ดีเพนเดนซี่มีมากกว่า 1 แอตทริบิวต์ สามารถเขียนได้ดังนี้ determinant dependency1, dependency2 หรือ determinant dependency1 determinant dependency2 ตัวอย่าง รีเลชันสินค้า มีแอตทริบิวต์ดังนี้ รหัสสินค้า ชื่อสินค้า ราคาสินค้า ปริมาณสินค้า จะเห็น ได้วา่ หากระบุรหัสสินค้าจะสามารถทราบค่าอืน่ ๆ ได้ทงั้ หมด แต่ถา้ หากระบุชอื่ สินค้าอาจไม่สามารถทราบ ค่าอืน่ ได้ในกรณีทชี่ อื่ สินค้าเหมือนกันแต่ราคาและปริมาณต่างกัน หรือหากระบุราคาสินค้าไม่สามารถทราบ ค่าอืน่ ๆ ได้เช่นกัน เนือ่ งจากราคาของสินค้าทีต่ า่ งกันอาจจะเท่ากันได้ ดังนัน้ รหัสสินค้าจึงเป็นคียห์ ลักของ รีเลชันสินค้านี้ ในทีน่ เี้ ห็นได้วา่ รหัสสินค้าเป็น ดีเทอร์มแิ นนท์ ส่วนชือ่ สินค้า ราคาสินค้า และปริมาณสินค้า เป็น ดีเพนเดนซี่ รีเลชันสินค้า สามารถเขียนเป็นสัญลักษณ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน (FD) ได้ดังนี้ รหัสสินค้า ชื่อสินค้า, ราคาสินค้า, ปริมาณสินค้า หรือ รหัสสินค้า ชื่อสินค้า รหัสสินค้า ราคาสินค้า รหัสสินค้า ปริมาณสินค้า

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ตัวอย่าง รีเลชันการลงทะเบียน มีแอตทริบิวต์ดังนี้ รหัสนักศึกษา รหัสวิชา เกรด จะเห็นได้ว่า การระบุคา่ รหัสนักศึกษาเพียงอย่างเดียวไม่สามารถทราบค่าอืน่ ๆ ได้ในกรณีทนี่ กั ศึกษาได้ลงทะเบีบนเรียน มากกว่า 1 วิชา และหากระบุรหัสวิชา หรือเกรด เพียงอย่างเดียว ไม่สามารถทราบค่าแอตทริบวิ ต์อนื่ ๆ ได้ เช่นกัน แต่ถา้ ระบุรหัสนักศึกษาและรหัสวิชาจะท�ำให้ทราบค่าของแอตทริบวิ ต์ทเี่ หลือ นัน่ คือ สามารถทราบ ค่าแอตทริบิวต์เกรดได้ ดังนั้น รีเลชันการลงทะเบียนนี้จึงมีรหัสนักศึกษาและรหัสวิชาเป็นคีย์หลักของรีเล ชันนี้ ดังนั้น จะได้ว่า รหัสนักศึกษาและรหัสวิชาเป็น ดีเทอร์มิแนนท์ ส่วนเกรดเป็น ดีเพนเดนซี่ รีเลชันการลงทะเบียน สามารถเขียนเป็นสัญลักษณ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน (FD) ได้ดังนี้ รหัสนักศึกษา, รหัสวิชา เกรด

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

1.4 การเขียนแผนภาพแสดงการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน การเขียนแผนภาพแสดงการขึ้นต่อกัน แบบฟังก์ชนั (dependency diagram) ใช้ภาพวงรีหรือวงกลม () หรือสีเ่ หลีย่ ม () แสดงแอตทริบวิ ต์ และลูกศร ( ) แสดงทิศทางของการขึ้นต่อกัน ได้ดังนี้

ดีเทอร์มิแนนท์ (determinant)

หรือ

ธ ส

ม

ดีเทอร์มิแนนท์ (determinant)

ธ ส

5-15

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

ดีเพนเดนซี่ (dependency)

ธ ส

ม

ดีเพนเดนซี่ (dependency)

ม

ธ ส

จากตัวอย่างข้างต้น รีเลชันสินค้า สามารถเขียนเป็นแผนภาพแสดงการขึ้นต่อกันได้ดังนี้ โดยใน ที่นี้ แอตทริบิวต์ที่ขีดเส้นใต้หมายถึงแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลัก

ธ ส

ม

รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

ธ ส

รีเลชันการลงทะเบียน สามารถเขียนเป็นแผนภาพแสดงการขึ้นต่อกัน ได้ดังนี้

ธ ส

ม

รหัสนักศึกษา

ม รหัสวิชา

เกรด

ม

ปริมาณสินค้า

ม

ธ ส

1.5 รูปแบบการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันแบ่งได้ดังนี้ 1.5.1 การขึ้นต่อกันแบบเต็มค่าหรือทั้งหมด (Fully Functional Dependency; Full FD) เป็นการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันที่ดีเทอร์มิแนนท์มีขนาดเล็กที่สุด นั่นคือ มีจ�ำนวนแอตทริบิวต์น้อยที่สุด ไม่ สามารถลดจ�ำนวนแอตทริบิวต์ให้น้อยลงกว่านี้ได้อีกจึงสามารถระบุดีเพนเดนซี่ได้ หรือกล่าวได้ว่าค่าของ แอตทริบิวต์ที่อยู่ด้านขวามือของ FD ต้องขึ้นกับค่าของทุกๆ แอตทริบิวต์ด้านซ้ายมือของ FD

ม

ธ ส

5-16

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

ตัวอย่างการขึ้นต่อกันแบบเต็มค่า (Full FD) ในกรณีที่ดีเทอร์มิแนนท์มีเพียง 1 แอตทริบิวต์ ก�ำหนดการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันต่อไปนี้ FD1: รหัสสินค้า ชื่อสินค้า, ราคาสินค้า, ปริมาณสินค้า จาก FD1 หากระบุคา่ รหัสสินค้า จะสามารถทราบค่าของแอตทริบวิ ต์อน่ื ๆ ทีอ่ ยูใ่ นทัพเพิลเดียวกัน ได้ทงั้ หมด ดังนัน้ กล่าวได้วา่ แอตทริบวิ ต์อนื่ ๆ ในทีน่ คี้ อื ชือ่ สินค้า ราคาสินค้า และปริมาณสินค้า จึงมีการ ขึ้นต่อกันแบบเต็มค่า (Full FD) กับรหัสสินค้า ในกรณีที่ดีเทอร์มิแนนท์มีมากกว่า 1 แอตทริบิวต์ ก�ำหนดการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันต่อไปนี้ FD2 : รหัสนักศึกษา และรหัสวิชา เกรด จาก FD2 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ทั้งหมด 2 แอตทริบิวต์ คือ รหัสนักศึกษา และรหัสวิชา หากระบุค่า รหัสนักศึกษาหรือรหัสวิชาเพียงอย่างเดียว กรณีที่นักศึกษาได้ลงทะเบียนมากกว่า 1 วิชา ไม่ สามารถทราบค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่อยู่ในทัพเพิลเดียวกันได้ ซึ่งในที่นี้ คือ แอตทริบิวต์เกรด ดังนั้น หากต้องการทราบค่าของแอตทริบิวต์เกรด จึงต้องระบุค่าของทั้ง 2 แอตทริบิวต์ที่เป็นดีเทอร์มิแนนท์ รหัส นักศึกษา และรหัสวิชาประกอบกันถึงจะสามารถทราบค่าแอตทริบิวต์เกรดได้ จึงกล่าวได้ว่าแอตทริบิวต์ เกรด มีการขึ้นต่อกันแบบเต็มค่า (Full FD) กับรหัสนักศึกษา และรหัสวิชา 1.5.2 การชึ้นต่อกันแบบบางส่วน (partial dependency) การขึ้นต่อกันแบบนี้เกิดขึ้นได้ในกรณี ที่สามารถระบุค่าของแอตทริบิวต์ที่เป็นดีเทอร์มิแนนท์บางตัวแล้ว และท�ำให้ทราบค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่เป็นดีเพนเดนซี่ที่อยู่ในทัพเพิลเดียวกันได้ หรือกล่าวได้ว่า มีแอตทริบิวต์ที่เป็นดีเพนเดนซี่ไม่ได้ขึ้นกับ แอตทริบิวต์ที่เป็นดีเทอร์มิแนนท์ทุกตัว ซึ่งความสัมพันธ์แบบนี้ท�ำให้เกิดปัญหาในเรื่องของความซํ้าซ้อน และการปรับปรุงข้อมูล การขึน้ ต่อกันแบบบางส่วนนีเ้ กิดขึน้ ได้เมือ่ รีเลชันหนึง่ มีคยี ห์ ลักเป็นคียผ์ สม (composite key) นัน่ คือ คีย์หลักของรีเรชันนั้นๆ ประกอบด้วย แอตทริบิวต์มากกว่า 1 แอตทริบิวต์ หรือกล่าวได้ว่าการขึ้นต่อ กันแบบบางส่วนนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อรีเลชันหนึ่งมีดีเทอร์มิแนนท์มากกว่า 1 แอตทริบิวต์ ตัวอย่างการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน ก�ำหนดการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันต่อไปนี้ FD3 : รหัสนักศึกษา และรหัสวิชา เกรด, ชื่อวิชา FD4 : รหัสวิชา ชื่อวิชา จาก FD3 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ทั้งหมด 2 แอตทริบิวต์ คือ รหัสนักศึกษา และรหัสวิชา หากระบุคา่ รหัสนักศึกษาและรหัสวิชาท�ำให้ทราบค่าของแอตทริบวิ ต์อนื่ ๆ ทีอ่ ยูใ่ นทัพเพิลเดียวกันได้ ซึง่ ใน ที่นี้ คือ แอตทริบิวต์เกรด และชื่อวิชา และจาก FD4 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ทั้งหมด 1 แอตทริบิวต์ คือ รหัสวิชา หากระบุค่ารหัส วิชา จะท�ำให้ทราบค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่อยู่ในทัพเพิลเดียวกันได้ ซึ่งในที่นี้ คือ แอตทริบิวต์ชื่อวิชา จาก FD3 และ FD4 เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนสามารถพิจารณาจากแผนภาพ ได้ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

FD3

ธ ส

รหัสนักศึกษา

ธ ส

ม

รหัสวิชา FD4

ม

5-17

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

เกรด

ธ ส

ชื่อวิชา

ม

กล่าวได้ว่า ใน FD3 หากเพียงระบุค่าแอตทริบิวต์รหัสวิชาก็สามารถทราบค่าของแอตทริบิวต์ชื่อ วิชาได้ สรุปได้วา่ แอตทริบิวต์ชอื่ วิชาขึน้ กับแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นดีเทอร์มแิ นนท์เพียงแค่แอตทริบวิ ต์เดียว จึง กล่าวได้ว่าแอตทริบิวต์ชื่อวิชามีการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน 1.5.3 การขึ้นต่อกันแบบส่งผ่านหรือทรานซิทีฟ (transitive dependency) เกิดขึ้นได้ในกรณีที่ แอตทริบวิ ต์อนื่ ทีไ่ ม่ใช่คยี ส์ ามารถระบุคา่ ของแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นดีเพนเดนซีบ่ างตัวได้ และท�ำให้ทราบค่าของ แอตทริบวิ ต์อนื่ ๆ ทีเ่ ป็นดีเพนเดนซีท่ อี่ ยูใ่ นทัพเพิลเดียวกันได้ หรือกล่าวได้วา่ มีแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นดีเพนเดน ซี่บางตัวขึ้นกับแอตทริบิวต์ที่เป็นดีเพนเดนซี่ด้วยกัน ตัวอย่างการขึ้นต่อกันแบบทรานซิทีฟ ก�ำหนดการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันต่อไปนี้ FD5 : รหัสนักศึกษา ชื่อนักศึกษา, รหัสสาขา, ชื่อสาขา จาก FD5 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ คือ รหัสนักศึกษา หากระบุค่า รหัสนักศึกษา จะท�ำให้ สามารถทราบค่าของแอตทริบวิ ต์อนื่ ๆ ทีอ่ ยูใ่ นทัพเพิลเดียวกันได้ ซึง่ ในทีน่ คี้ อื ชือ่ นักศึกษา รหัสสาขา และ ชื่อสาขา แต่ถ้าหากระบุรหัสสาขาเพียงอย่างเดียว ท�ำให้ทราบชื่อสาขาได้เช่นกัน เพื่อให้เห็นภาพชัดเจน สามารถพิจารณาจากแผนภาพ ได้ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

FD5

รหัสนักศึกษา

ชื่อนักศึกษา

ม

ธ ส

ธ ส

ม

รหัสสาขา

ธ ส

ม

ธ ส

ชื่อสาขา

ม

เนื่องจากหากระบุรหัสสาขาเพียงอย่างเดียว ท�ำให้ทราบชื่อสาขาได้ และรหัสสาขาไม่ได้เป็นคีย์ หลัก หรือรหัสสาขาเป็นแอตทริบิวต์ที่เป็นดีเพนเดนซี่ ดังนั้นชื่อสาขาจึงขึ้นกับรหัสสาขาแบบทรานซิทีฟ การขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน (Functional Dependency; FD) ที่กล่าวมาข้างต้น ทั้ง 3 แบบน�ำมา ใช้ในการตรวจสอบคุณสมบัตขิ องรีเลชันว่า รีเลชันนัน้ ๆ อยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานหรือไม่ และอยูใ่ นรูปแบบ บรรทัดฐานระดับใด โดยน�ำมาตรวจสอบดังนี้ การขึ้นต่อกันแบบทั้งหมดหรือการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน (partial dependency) ใช้ส�ำหรับการ ตรวจสอบรีเลชันว่าอยูร่ ปู แบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) หรือไม่ โดยจะกล่าวรายละเอียดในเรือ่ งที่ 5.2.2 ต่อไป

ม

ธ ส

5-18

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

การขึ้นต่อกันแบบส่งผ่านหรือทรานซิทีฟ (transitive dependency) ใช้ส�ำหรับการตรวจสอบรีเล ชันว่าอยู่รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) หรือไม่ โดยจะกล่าวรายละเอียดในเรื่องที่ 5.2.3 ต่อไป การขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน ดังที่กล่าวมาข้างต้นเป็นการอธิบายถึงความสัมพันธ์ของแอตทริบิวต์ ที่อยู่ใน รีเลชันเดียวกัน โดยที่แอตทริบิวต์ที่เป็น ดีเทอร์มิแนนท์ สามาถระบุค่าแอตทริบิวต์ที่เป็น ดีเพน เดนซี่ ได้ และจะได้ค่าของแอตทริบิวต์ที่เป็น ดีเพนเดนซี่ เพียงค่าเดียว ซึ่งจะสอดคล้องกับ ลักษณะของ ความสัมพันธ์ทเี่ ป็นฟังก์ชนั และนอกจากการการขึน้ ต่อกันแบบฟังก์ชนั แล้ว ยังมีการขึน้ ต่อกันในอีกลักษณะ หนึ่ง กล่าวคือ เป็นการขึ้นต่อกันที่เป็นความสัมพันธ์ในลักษณะเป็นที่เรียกว่า การขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม

ธ ส

ม

2. การขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม

ธ ส

ม

ม

2.1 ความหมายของการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม การขึน้ ต่อกันแบบเชิงกลุม่ (Multi-Value Dependency; MVD) เป็นการอธิบายถึงความสัมพันธ์ของแอตทริบิวต์ที่อยู่ในรีเลชันเดียวกัน โดยหากระบุ ค่าดีเทอร์มิแนนท์ 1 ค่า จะท�ำให้ทราบค่าของแอตทริบิวต์ที่เป็นดีเพนเดนซี่ได้ตั้งแต่ 2 แอตทริบิวต์ขึ้นไป ซึ่งค่าของข้อมูลในแอตทริบิวต์เหล่านี้อยู่ในรูปแบบของชุดข้อมูล สาเหตุทที่ ำ� ให้เกิดความสัมพันธ์ในรูปแบบของการขึน้ ต่อกันแบบเชิงกลุม่ ได้นนั้ เนือ่ งจากมีการน�ำ เอาแอตทริบิวต์ 3 แอตทริบิวต์ขึ้นไปมาไว้ในรีเลชันเดียวกัน โดยมี 1 แอตทริบิวต์มีความสัมพันธ์กับอีก 2 แอตทริบิวต์ และ 2 แอตทริบิวต์นั้นไม่ได้มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกันเลย 2.2 การเขียนสัญลักษณ์ของการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม การเขียนสัญลักษณ์ของการขึ้นต่อกัน แบบเชิงกลุ่ม (MVD) สามารถเขียนโดยใช้สัญลักษณ์ ลูกศรที่มีหัวลูกศรสองหัวติดกัน โดยจะ ใส่ดีเทอร์มิแนนท์ไว้ด้านซ้าย และดีเพนเดนซี่ไว้ด้านขวา ต�ำแหน่งตรงหัวลูกศร ซึ่งเขียนดังนี้

ธ ส

ม

ดีเทอร์มิแนนท์

ธ ส

ม

ดีเพนเดนซี่

ธ ส

ม

เช่น Determinant A Dependency B หมายถึง Determinant A มีการขึ้นต่อกัน แบบเชิงกลุ่มกับ Dependency B นั่นคือ หากระบุค่า Determinant A จ�ำนวน 1 หรือมากกว่า 1 ค่า ท�ำให้ทราบค่า Dependency B ได้ครั้งละหลายค่า ตัวอย่างการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม (MVD) พิจารณารีเลชันนักศึกษา ดังตารางที่ 5.2 โดยที่ นักศึกษาแต่ละคนสามารถลงทะเบียนได้หลายวิชา และนักศึกษาแต่ละคนมีอาจารย์ผสู้ อนใน 1 วิชามากกว่า 1 ท่าน

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ธ ส

S001

ม

S001

C01

S001

C01

S002

E01

ธ ส

ตารางที่ 5.2 รีเลชันนักศึกษา

ธ ส

รหัสนักศึกษา S001

ม

S002 S003

ธ ส S003

รหัสวิชา

รหัสอาจารย์ผู้สอน

T01

A1

T01

A2

ธ ส

ม E01 T01 T01

A1 A2 A1 A3 A3

ม

รหัสวิชา, รหัสอาจารย์ผู้สอน

ธ ส

สามารถเขียนเป็นแผนภาพการขึ้นต่อกันได้ดังนี้ MVD6

รหัสนักศึกษา

ธ ส

ม

รหัสวิชา

ม

ธ ส

A2

ก�ำหนดการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่มเขียนได้ดังนี้ MVD6 : รหัสนักศึกษา

5-19

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

รหัสอาจารย์ผู้สอน

ม

จาก MVD6 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ คือ รหัสนักศึกษา หากระบุค่า รหัสนักศึกษา 1 ค่า เช่น ระบุค่ารหัสนักศึกษาเป็น S001 จะท�ำให้สามารถทราบค่าของแอตทริบิวต์ รหัสวิชา และรหัสอาจารย์ที่ ปรึกษาได้มากกว่า 1 ค่า ได้แก่ รหัสวิชา T01, C01 และรหัสอาจารย์ที่ปรึกษา คือ A1 ,A2 นั่นคือ รีเลชัน นักศึกษา ดังตารางที่ 5.2 นี้มีการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม ซึ่งมีการน�ำเอาแอตทริบิวต์ที่ไม่สัมพันธ์กันมาไว้ ในรีเลชันเดียวกัน นัน่ คือ แอตทริบวิ ต์รหัสวิชา และแอตทริบวิ ต์รหัสอาจารย์ทปี่ รึกษา โดยมีดเี ทอร์มแิ นนท์ ตัวเดียวกัน คือ รหัสนักศึกษา จึงท�ำให้เกิดข้อมูลที่ซํ้าซ้อนกัน

ม

ม

ธ ส

5-20

การจัดการระบบฐานข้อมูล

3. การขึ้นต่อกันแบบจอยน์

ธ ส

ม

ธ ส

3.1 ความหมายของการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ การขึ้นต่อกันแบบจอยน์ (Join Dependency; JD) เป็นการตรวจสอบความสัมพันธ์ของรีเลชันโดยการแตกรีเลชันให้เป็นรีเลชันย่อย เมือ่ น�ำรีเลชันย่อยที่ ถูกแตกออกมานั้นกลับมารวมกัน (join) แล้ว จะต้องได้รีเลชันเหมือนรีเลชันเดิมก่อนที่จะแตกย่อยออก กล่าวคือ รีเลชันใดๆ จะมีคุณสมบัติการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ ก็ต่อเมื่อรีเลชันนั้นสามารถแตกเป็นรีเลชัน ย่อยและสามารถน�ำรีเลชันย่อยทั้งหมดมารวมกันเป็นรีเลชันเดิมได้ ตัวอย่างการขึน้ ต่อกันแบบจอยน์ พิจารณารีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา ดังข้อมูลในตารางที่ 5.3 รีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา

ธ ส

ม

รหัสนักศึกษา S001

S001

ธ ส

ม

ม

รหัสวิชา

นรงค์

T01

ภาษาไทย

C01

คอมพิวเตอร์

E01

ภาษาอังกฤษ

E01

ภาษาอังกฤษ

C01

คอมพิวเตอร์

T01

ภาษาไทย

นรงค์

S002

วันดี

S002

ธ ส

ชื่อนักศึกษา

นรงค์

S001

วันดี

S003

ม ชื่อวิชา

ธ ส

ชัย

ธ ส

ม

จากรีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา ตารางที่ 5.3 สามารถแตกรีเลชันเป็น 3 รีเลชัน คือ 1. รีเลชันการลงทะเบียน 2. รีเลชันนักศึกษา 3. รีเลชันวิชา ได้ดังตารางย่อยด้านล่างดังนี้

ม

ธ ส

รีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา รีเลชันนักศึกษา

ม

ธ ส รหัสนักศึกษา

รหัสวิชา

S001

T01

S001

C01

S001

E01

S002

E01

S002

C01

S003

T01

ม

ธ ส

รหัสนักศึกษา

ชื่อนักศึกษา

S001

นรงค์

S002 S003

ม

วันดี ชัย

รีเลชันวิชา

ธ ส

รหัสวิชา

ชื่อวิชา

T01

ภาษาไทย

ม C01 E01

คอมพิวเตอร์

ธ ส

ม

เมื่อน�ำรีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษา มาจอยน์กับรีเลชันนักศึกษา จะได้ดังนี้

วันดี

ม

วันดี

C01

ชัย

T01

ชื่อนักศึกษา

S001

นรงค์

ธ ส

S001 S001

นรงค์ นรงค์

ม S002 S002 S003

ธ ส

ม

ธ ส

ภาษาอังกฤษ

รหัสนักศึกษา

5-21

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

รหัสวิชา

ธ ส

T01

C01

ม

E01 E01

ธ ส

ม

และเมื่อน�ำรีเลชันที่เป็นผลจากการจอยน์รีเลชันการลงทะเบียนของนักศึกษากับรีเลชันนักศึกษา มาจอยน์กับรีเลชันวิชา จะได้ผลลัพธ์ดังตารางที่ 5.4

ธ ส

ธ ส

ตารางที่ 5.4 รีเลชันที่ได้หลังจากการนำ�รีเลชันย่อยทั้ง 3 มาจอยน์กัน

รหัสนักศึกษา

ชื่อนักศึกษา

S001

ม

รหัสวิชา

ชื่อวิชา

นรงค์

T01

ภาษาไทย

S001

นรงค์

C01

คอมพิวเตอร์

S001

นรงค์

E01

ภาษาอังกฤษ

S002

วันดี

S002

วันดี

S003

ชัย

ม

ม

ธ ส

E01

ภาษาอังกฤษ

C01

คอมพิวเตอร์

T01

ภาษาไทย

5-22

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

จะเห็นได้วา่ รีเลชันตามตารางที่ 5.4 ทีไ่ ด้หลังจากการน�ำรีเลชันย่อยทัง้ 3 มาจอยน์กนั ได้ผลลัพธ์ เหมือนกับรีเลชันในตารางที่ 5.3 ซึ่งเป็นรีเลชันเดิมก่อนที่จะมีการแตกเป็นรีเลชันย่อยทั้งสาม ดังนั้น รีเลขันการลงทะเบียนของนักศึกษา มีคุณสมบัติการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ (JD) ส�ำหรับรีเลชันที่ไม่มีคุณสมบัติการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ เกิดจากการน�ำเอารีเลชันย่อยที่แตกออก ไป มารวมกันแล้ว ไม่ได้รีเลชันเดิมก่อนท�ำการแตกรีเลชัน โดยที่มีทัพเพิลบางทัพเพิลหายไปจากรีเลชัน เดิม หรืออาจจะมีทัพเพิลใหม่เกินมาจากเดิม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

กิจกรรม 5.1.3 1. การขึน้ ต่อกันแบบฟังก์ชนั (Functional Dependency; FD) เป็นการอธิบายถึงความสัมพันธ์ ของแอตทริบิวต์ที่อยู่ในรีเลชันเดียวกัน โดยที่แอตทริบิวต์ 1 แอตทริบิวต์ หรือกลุ่มของแอตทริบิวต์ (แอตทริบวิ ต์ มากกว่า 1 แอตทริบวิ ต์) สามารถระบุคา่ ของแอตทริบวิ ต์ตวั อืน่ ๆ ในทัพเพิล (tuple) เดียวกัน ได้ เรียกแอตทริบิวต์เหล่านั้นว่าอะไร และเรียกแอตทริบิวต์ที่ถูกระบุค่าถึงนี้ว่าอะไร 2. จากแผนภาพนี้ สามารถเขียนการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันได้อย่างไร หมายความว่าอย่างไร

ธ ส

ม

ม

F1

ธ ส

รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

3. ฟังก์ชันต่อไปนี้ มีรูปแบบการขึ้นต่อกันแบบใด F3: รหัสวิชา

ม

ธ ส

ม

รหัสประเภทสินค้า

ชื่อวิชา, จ�ำนวนหน่วยกิต

ธ ส

4. ฟังก์ชันต่อไปนี้ มีรูปแบบการขึ้นต่อกันแบบใด

ธ ส

F4: รหัสสินค้า และรหัสใบแจ้งหนี้ จ�ำนวนสินค้า, ชื่อสินค้า, วันที่ขายสินค้า

ม

แนวตอบกิจกรรม 5.1.3 1. แอตทริบิวต์ 1 แอตทริบิวต์ หรือกลุ่มของแอตทริบิวต์ (แอตทริบิวต์มากกว่า 1 แอตทริบิวต์) สามารถระบุค่าของแอตทริบิวต์ตัวอื่นๆ ในทัพเพิล (tuple) เดียวกันได้ เรียกว่า ดีเทอร์มิแนนท์ (determinant) และเรียกแอตทริบิวต์ที่ถูกระบุค่าถึงนี้ว่า ดีเพนเดนซี่ (dependency) 2. จากแผนภาพสามารถเขียนการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชัน ได้ดังนี้

ม

F1 : รหัสสินค้า

ม

ธ ส

ชื่อสินค้า, รหัสประเภทสินค้า

ธ ส

5-23

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ คือ รหัสรหัสสินค้า หากระบุค่ารหัสรหัสสินค้า จะท�ำให้สามารถทราบ ค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่อยู่ในทัพเพิลเดียวกันได้ ซึ่งในที่นี้คือ ชื่อสินค้า, รหัสประเภทสินค้า 3. F3: รหัสวิชา ชื่อวิชา, จ�ำนวนหน่วยกิต จาก F3 หากระบุค่ารหัสวิชา จะสามารถทราบค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่อยู่ในทัพเพิล เดียวกันได้ทงั้ หมด ดังนัน้ กล่าวได้วา่ แอตทริบวิ ต์อนื่ ๆ ในทีน่ คี้ อื ชือ่ วิชา, จ�ำนวนหน่วยกิต จึงมีการขึน้ ต่อ กันแบบเต็มค่าหรือทั้งหมด (Fully Functional Dependency; Full FD) กับรหัสวิชา 4. F4: รหัสสินค้า และรหัสใบแจ้งหนี้ จ�ำนวนสินค้า, ชื่อสินค้า, วันที่ออกใบแจ้งหนี้ จาก F4 จะเห็นได้ว่า หากระบุรหัสสินค้าและรหัสใบแจ้งหนี้ จะท�ำให้ทราบค่าของจ�ำนวน สินค้า, ชื่อสินค้า, วันที่ออกใบแจ้งหนี้ แต่หากระบุรหัสสินค้าเพียงอย่างเดียว จะท�ำให้ทราบค่าของชื่อสินค้าได้ จึงสรุปได้ว่า แอตทริบิวต์ชื่อสินค้า ขึ้นกับแอตทริบิวต์ที่เป็นดีเทอร์มิแนนท์เพียงแค่แอตทริบิวต์เดียว ดังภาพฟังก์ชัน F4a และหากระบุรหัสใบแจ้งหนี้เพียงอย่างเดียว จะท�ำให้ทราบค่าของวันที่ออกใบแจ้งหนี้ได้ จึง สรุปได้ว่า วันที่ออกใบแจ้งหนี้ขึ้นกับแอตทริบิวต์ที่เป็นดีเทอร์มิแนนท์เพียงแค่แอตทริบิวต์เดียว ดังภาพ ฟังก์ชัน F4b

ธ ส

ม

F4

ธ ส

ม

รหัสสินค้า

รหัสใบแจ้งหนี้

F4a

F4b

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

จ�ำนวนสินค้า

ชื่อสินค้า

ม

ม

ธ ส

ม

วันที่ออกใบแจ้งหนี้

ธ ส

จึงกล่าวได้วา่ แอตทริบวิ ต์ ชือ่ สินค้า มีการขึน้ ต่อกันแบบบางส่วน (partial dependency) กับรหัส สินค้าและรหัสใบแจ้งหนี้ และวันที่ออกใบแจ้งหนี้ มีการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน (partial dependency) กับรหัสสินค้าและ รหัสใบแจ้งหนี้

ม

ม

ธ ส

ม

5-24

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ธ ส

ม

ตอนที่ 5.2 วิธีการนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ม

โปรดอ่านหัวเรื่อง แนวคิด และวัตถุประสงค์ของตอนที่ 5.2 แล้วจึงศึกษารายละเอียดต่อไป

ม

หัวเรื่อง

ธ ส

5.2.1 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 1 5.2.2 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 2 5.2.3 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 3 5.2.4 นอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ 5.2.5 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 4 5.2.6 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 5

ธ ส

แนวคิด

ม

ธ ส

ม

1. น อร์มัลไลเซชันระดับที่ 1 เป็นการท�ำให้รีเลชันอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 มี คุณสมบัติ คือ ทุกๆ ต�ำแหน่งในแต่ละแถวและแต่ละคอลัมน์บรรจุค่าได้เพียงค่าเดียว และในรีเลชันต้องไม่มีกลุ่มของข้อมูลที่เป็นกลุ่มซํ้า 2. นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 2 เป็นการท�ำรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 1 ให้อยู่ในรูป แบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 โดยมีคณ ุ สมบัติ คือ แอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ต์ อ้ งขึน้ กับคียห์ ลัก อย่างแท้จริง นัน่ คือ ในรีเลชันนัน้ ต้องไม่เกิดความสัมพันธ์ของการขึน้ ต่อกันแบบบางส่วน 3. นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 3 เป็นการท�ำรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 2 ให้อยู่ในรูป แบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 โดยมีคุณสมบัติ คือ แอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์ ต้องไม่ขึ้นกับ แอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์ด้วยกัน นั่นคือ แอตทริบิวต์ที่อยู่ในรีเลชันเดียวกันนั้นต้องไม่เกิด ความสัมพันธ์แบบมีการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่านหรือทรานซิทีฟ 4. นอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ เป็นการท�ำรีเลชันให้มีคุณสมบัติ คือ ต้องไม่มี แอตทริบวิ ต์อนื่ ใดในรีเลชันทีส่ ามารถระบุคา่ ของแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นคียห์ ลัก หรือส่วนหนึง่ ส่วนใดของคีย์หลักในกรณีที่คีย์หลักเป็นคีย์ผสม 5. นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 4 เป็นการท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 โดย มีคุณสมบัติ คือ ต้องไม่มีการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่มเกิดขึ้นในรีเลชัน 6. นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 5 เป็นการท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 โดย มีคุณสมบัติ คือ เป็นรีเลชันที่ไม่สามารถแตกให้เป็นรีเลชันย่อยได้อีกหรือถือว่าไม่มี คุณสมบัตขิ องการขึน้ ต่อกันแบบจอยน์ หรือหากเป็นรีเลชันทีส่ ามารถแตกให้เป็นรีเลชัน ย่อยได้อีก ต้องเป็นรีเลชันที่มีคุณสมบัติการขึ้นต่อกันแบบจอยน์และรีเลชันย่อยที่แตก ออกมานั้นต้องมีคีย์คู่แข่งของรีเลชันเดิมอยู่ด้วยเสมอ

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

วัตถุประสงค์

ธ ส

ธ ส

ม

เมื่อศึกษาตอนที่ 5.1 จบแล้ว นักศึกษาสามารถ 1. อธิบายแนวคิดของนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 1 ได้ 2. อธิบายแนวคิดของนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 2 ได้ 3. อธิบายแนวคิดของนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 3 ได้ 4. อธิบายแนวคิดของนอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ได้ 5. อธิบายแนวคิดของนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 4 ได้ 6. อธิบายแนวคิดของนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 5 ได้

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

5-25

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

5-26

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

ม

เรื่องที่ 5.2.1 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 1

ธ ส

ม

รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (First Normal Form; 1NF) เป็นขัน้ ตอนแรกของวิธกี ารนอร์มลั ไล เซชัน เพื่อปรับข้อมูลที่บางข้อมูลมีรีเลขันที่ยังไม่ถือว่าอยู่ในรูปแบบรรทัดฐาน เช่น นักศึกษาเพียง 1 คน อาจเลือกลงทะเบียนได้หลายวิชาใน 1 ภาคเรียน หรือแต่ละบุคคลอาจชืน่ ชอบสีได้หลากหลายสี หรือแต่ละ บุคคลอาจมีโทรศัพท์ได้หลายหมายเลข การท�ำนอร์มลั ไลเซชันระดับที่ 1 นี้ เป็นการท�ำให้รเี ลชันทีย่ งั ไม่อยู่ ในรูปแบบบรรทัดฐานเป็นรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 โดยรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐาน ระดับที่ 1 นั้น มีคุณสมบัติ ดังนี้ 1. ในแต่ละทัพเพิล ค่าของแอตทริบิวต์หนึ่งต้องบรรจุข้อมูลได้เพียงค่าเดียว (attribute values are atomic) โดยค่าของแอตทริบวิ ต์มลี กั ษณะเป็นค่าเดีย่ วๆ หรือมีความเป็นหนึง่ เดียว (atomicity) หมายถึง ค่าดังกล่าวจะไม่สามารถกระจายออกไปได้อีก โดยข้อมูลทุกต�ำแหน่งในแต่ละแถวและแต่ละคอลัมน์บรรจุ ค่าได้เพียงค่าเดียวเท่านั้น และ 2. ในรีเลชันต้องไม่มกี ลุม่ ของข้อมูลทีเ่ ป็นกลุม่ ซาํ้ หรือมีการวนซาํ้ (no repeating group of data) วิธีการแก้ปัญหาของรีเลชันที่ไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) 1. หากข้อมูลในแอตทริบวิ ต์หนึง่ แอตทริบวิ ต์ใดมีหลายค่า (multi-valued) ต้องท�ำให้มคี วามเป็น หนึ่งเดียว ด้วยการแยกข้อมูลเหล่านั้นเป็นทัพเพิลใหม่ และเติมค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่อยู่ในรีเลชันนั้น ให้ครบ เพื่อไม่ให้แอตทริบิวต์เหล่านั้นเกิดค่าว่าง (null valued) 2. หากเกิดข้อมูลกลุ่มซํ้า (repeating group of data) ให้ก�ำจัดกลุ่มข้อมูลซํ้าเหล่านั้นออกไป โดยการน�ำข้อมูลกลุม่ ซาํ้ แตกออกเป็นรีเลชันใหม่ โดยทีร่ เี ลชันใหม่ทไี่ ด้หลังจากการแตกรีเลชันทัง้ หมด ต้อง มีความหมายเหมือนเดิม ตัวอย่างขั้นตอนการท�ำให้รีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) แสดงในภาพที่ 5.2 ซึง่ รีเลชันของข้อมูลวิชาเรียนของนักศึกษา โดยนักศึกษาหนึง่ คนสามารถลงทะเบียนเรียนได้หลายวิชา ซึง่ ข้อมูลในภาพที่ 5.2 นี้ ถือเป็นข้อมูลที่ยังไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐาน (unnormalized relation)

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

5-27

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

studentID studentName class semester year

subjectNo

subjectName

teacherID

teacherName

S001

Papasi

4

1

2014

T01, E01, C01

Thai, English, Computer

T001, T002, T003

Papai, Jason, Tongsa

S002

Manee

4

1

2014

T01, E01, M01

Thai, English, Math

T001, T002, T004

Papai, Jason, Nopporn

Montree

3

1

2014

T01, E01, M01

Thai, English, Math

T005, T002, T006

Tussanai, Jason, Rawan

S003

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ภาพที่ 5.2 รีเลชันที่ยังไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐาน

ธ ส

ตัวอย่างการท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่1 (1NF) พิจารณารีเลชันในภาพที่ 5.2 เป็นรีเลชันเริ่มต้น โดยที่ยังไม่ได้ท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 1 และมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID เก็บข้อมูล รหัสนักศึกษา studentName เก็บข้อมูล ชื่อนักศึกษา class เก็บข้อมูล ระดับชั้นของนักศึกษา semester เก็บข้อมูล ภาคการศึกษาที่ลงทะเบียน year เก็บข้อมูล ปีการศึกษาที่ลงทะเบียน subjectNo เก็บข้อมูล รหัสวิชา subjectName เก็บข้อมูล ชื่อวิชา teacherID เก็บข้อมูล รหัสอาจารย์ประจ�ำวิชา teacherName เก็บข้อมูล ชื่ออาจารย์ประจ�ำวิชา เห็นได้ว่า รีเลชันในภาพที่ 5.2 นั้นยังไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่1 (1NF) เนื่องจากยังมี บางแอตทริบวิ ต์ทมี่ ขี อ้ มูลหลายค่า เช่น ข้อมูลของแอตทริบวิ ต์รหัสนักศึกษา (studentID) ในแต่ละทัพเพิล มีแอตทริบิวต์ที่มีข้อมูลอยู่หลายค่า ได้แก่ subjectNo, subjectName, teacherID และ teacherName ยังไม่มคี วามเป็นหนึง่ เดียว ซึง่ ข้อมูลทุกต�ำแหน่งในแต่ละแถวและแต่ละคอลัมน์ตอ้ งบรรจุคา่ ได้เพียงค่าเดียว เท่านั้น จึงไม่สอดคล้องกับคุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่1 (1NF) ที่ว่า ค่าของแอตทริบิวต์หนึ่ง ต้องบรรจุขอ้ มูลทีม่ คี วามเป็นหนึง่ เดียว จึงต้องปรับปรุงรีเลชันดังกล่าว ด้วยการแยกข้อมูลเหล่านัน้ ออกมา เป็นทัพเพิลใหม่ และเติมค่าในช่องว่าง เพื่อให้แอตทริบิวต์อื่นๆ ไม่เป็นค่าว่าง การท�ำรีเลชันในภาพที่ 5.2 ให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่1 (1NF) สามารถท�ำได้โดยการ เพิ่มทัพเพิลใหม่ และเติมค่าข้อมูลส�ำหรับแอตทริบิวต์ studentID, studentName, class, semester และ year ในข้อมูลแถวที่ 2, 3, 5, 6, 8 และ 9 ท�ำให้ข้อมูลเพิ่มจากเดิมอีก 6 ทัพเพิล ดังภาพที่ 5.3

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

5-28

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

studentID studentName class Semester

subjectNo

subjectName

teacherID

teacherName

2014

T01

Thai

T001

Papai

2014

E01

English

T002

Jason

2014

C01

Computer

T003

Tongsa

2014

T01

Thai

T001

Papai

T002

Jason

T004

Nopporn

T005

Tussanai

T002

Jason

S001

Papasi

4

1

S001

Papasi

4

1

S001

Papasi

4

1

S002

Manee

4

1

S002

Manee

4

1

2014

E01

English

S002

Manee

4

1

2014

M01

Math

S003

Montree

3

1

2014

T01

Thai

S003

Montree

3

1

2014

E01

English

S003

Montree

3

1

2014

M01

Math

ธ ส

ม

ธ ส

ธ ส

year

ธ ส

ม

ม

ธ ส

T006

Rawan

ม

ภาพที่ 5.3 รีเลชันหลังจากปรับปรุงตารางให้มีคุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF)

ม

พิจารณารีเลชันหลังจากการปรับปรุงตาราง ภาพที่ 5.3 เห็นได้ว่า ถึงแม้ว่าข้อมูลในแต่ละ แอตทริบิวต์จะมีลักษณะเป็นหนึ่งเดียว (atomicity) แล้ว แต่ก็ยังมีข้อมูลกลุ่มซํ้าอยู่ 2 กลุ่มใหญ่ คือ กลุ่ม ของข้อมูลนักศึกษา (studentID, studentName, class) กับกลุ่มของข้อมูลการลงทะเบียน (semester, year, subjectNo, subjectName, teacherID, teacherName) ดังนั้น เพื่อให้ข้อมูลในตารางมีคุณสมบัติ ของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที1่ (1NF) จึงต้องก�ำจัดข้อมูลกลุม่ ซาํ้ นีอ้ อกไป โดยการแยกข้อมูลกลุม่ ซาํ้ ออก เป็นรีเลชันใหม่ ได้เป็น รีเลชันนักศึกษา ในภาพที่ 5.4 และรีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.5

ม

ธ ส

ธ ส

ม

studentID S001 S002 S003

studentName

class

Papasi

4

Manee

4

Montree

3

ธ ส

ม

ธ ส

ภาพที่ 5.4 รีเลชันนักศึกษาที่มีคุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1

ม

ธ ส

ม

5-29

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

studentID semester

year

subjectNo subjectName teacherID

teacherName

S001

1

2014

T01

1

2014

E01

1

2014

C01

1

2014

1

ม S002

S002

S002

S003

T001

Papai

English

T002

Computer

T003

T01

Thai

T001

2014

E01

English

T002

1

2014

M01

Math

T004

1

2014

T01

Thai

T005

ม

1

2014

E01

English

T002

Jason

Math

T006

Rawan

ธ ส

S001 S001

Thai

S003

ธ ส

S003

1

2014

M01

ธ ส

ม

Jason

Tongsa

Papai

Jason

Nopporn Tussanai

ธ ส

ม

ภาพที่ 5.5 รีเลชันการลงทะเบียนที่มีคุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1

ม

รีเลชันนักศึกษา ในภาพที่ 5.4 เป็นรีเลชันที่เกิดจากการแยกข้อมูลกลุ่มซํ้าของภาพที่ 5.3 โดยที่ รีเลชันนี้เก็บข้อมูลเกี่ยวกับนักศึกษา มีแอตทริบิวต์ คือ studentID, studentName, class และเนื่องจาก เมือ่ ระบุคา่ ของแอตทริบวิ ต์ studentID เพียงแอตทริบวิ ต์เดียว ก็จะท�ำให้ทราบค่าของ studentName และ class ได้ ดังนั้น จึงก�ำหนดให้แอตทริบิวต์ studentID เป็นคีย์หลักของรีเลชันนักศึกษา รีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.5 เป็นรีเลชันทีเ่ ก็บข้อมูลการลงทะเบียนของนักศึกษา โดยต้อง ยังคงมีแอตทริบิวต์ studentID ไว้ เพื่อใช้ส�ำหรับเชื่อมโยงความสัมพันธ์ไปยังรีเลชันนักศึกษา พิจารณา คียห์ ลักของรีเลชันนี้ หากใช้แอตทริบวิ ต์ studentID เพียงอันเดียวเป็นคียห์ ลัก จะไม่สามารถแสดงค่าข้อมูล ของแอตทริบิวต์ที่เหลือได้ และเนื่องจากนักศึกษา 1 คน สามารถลงทะเบียนได้มากกว่า 1 วิชา จึงต้องใช้ แอตทริบิวต์อื่นมาประกอบเป็นคีย์หลักด้วย ในที่นี้จะต้องใช้แอตทริบิวต์ semester, year, subjectNo มา รวมกับ studentID เป็นคีย์หลักของรีเลชันการลงทะเบียน เห็นได้ว่า รีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 และรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 ทั้ง 2 รีเลชัน ค่าของแอตทริบิวต์มีลักษณะเป็นหนึ่งเดียว และสามารถแก้ปัญหาของกลุ่มข้อมูลที่ซํ้ากันได้เรียบร้อยแล้ว ดังนัน้ รีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 และรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 จึงเป็นรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบ บรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) เรียบร้อยแล้ว ส�ำหรับขั้นตอนการท�ำให้อยู่ในรูปแบบการนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 1 นั้น จะเห็นได้ว่า ในขั้นตอน นี้จะพิจารณาเพียงกลุ่มข้อมูลเท่านั้น ไม่ได้วิเคราะห์ถึงความสัมพันธ์ระหว่างแอตทริบิวต์ ดังนั้น รีเลชันที่ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) อาจยังคงมีความซํ้าซ้อนของข้อมูลอยู่ได้ เช่น รีเลชันการลง

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-30

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

ทะเบียนในภาพที่ 5.5 ยังคงมีความซํ้าซ้อนของข้อมูล ท�ำให้อาจเกิดปัญหาต่อการปรับปรุงข้อมูลได้ดัง ต่อไปนี้ 1. การเพิ่มข้อมูล (insertion) ข้อผิดพลาดในการเพิ่มข้อมูลของรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 มีการเก็บข้อมูลชื่อวิชาในแอตทริบิวต์ subjectName ดังนั้น หากมีวิชาใหม่เกิดขึ้นมา เช่น วิชา S01 Science จะยังไม่สามารถเพิ่ม S01 Science เข้ามาในรีเลชันนี้ได้ หากเพิ่มเข้าไปก่อนจะท�ำให้ข้อมูลใน แอตทริบิวต์อื่นเป็นค่าว่าง ซึ่งจะผิดกฎของแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลัก ที่คีย์หลักต้องมีค่าเสมอห้ามเป็นค่า ว่าง ดังนั้น จะยังไม่สามารถเพิ่ม S01 Science ได้จนกว่าจะมีนักศึกษาท�ำการลงทะเบียนเรียนวิชานี้ หรือ ถ้ามีนักศึกษาลงทะเบียนวิชา T01 Thai เพิ่มอีก 1 คน เวลากรอกข้อมูลจะต้องกรอกข้อมูลนักศึกษาคน ใหม่ และจะต้องกรอกรหัสวิชา T01 พร้อมกับกรอกชือ่ วิชา Thai เข้าไปอีก ก็จะเกิดความซํา้ ซ้อนของข้อมูล เพิ่มขึ้นอีก 2. การลบข้อมูล (deletion) ข้อผิดพลาดในการลบข้อมูลของรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 จะเห็นว่า วิชา C01 Computer มีนักศึกษาลงเพียงคนเดียว คือ นักศึกษาที่มีรหัสนักศึกษา S001 ชื่อ Papasi ดังนั้น หากนักศึกษาคนนี้ ยกเลิกการลงทะเบียน หรือมีการลาออก และจ�ำเป็นจะต้องลบข้อมูล ของนักศึกษาคนนี้ออกไป จะท�ำให้ ข้อมูลวิชา C01 Computer ถูกลบออกไปด้วย 3. การแก้ไขข้อมูล (modification) จากรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 จะเห็นได้ว่า ถ้า ต้องการแก้ไขชื่อวิชา เช่น หากต้องการแก้ไขชื่อวิชา Thai เป็นวิชาภาษาไทย จะต้องท�ำการแก้ไขข้อมูล หลายจุด ในที่นี้มีทั้งสิ้น 3 จุด ดังนั้น การแก้ไขข้อมูลอาจเกิดข้อผิดพลาดได้ เนื่องจากจะต้องแก้ไขข้อมูล ให้ครบทุกจุด จึงไม่สามารถรับประกันได้ว่า การแก้ไขในแต่ละครั้ง จะแก้ไขข้อมูลได้ถูกต้องครบถ้วนทุก รายการ นอกจากนี้ หากข้อมูลมีความซํ้าซ้อนมาก และต้องท�ำการแก้ไขในทุกจุด จะท�ำให้สิ้นเปลืองเวลา ในการท�ำงานเป็นอย่างมาก เพื่อเป็นการขจัดปัญหาต่างๆ ดังที่กล่าวมาข้างต้นนี้ จึงควรมีการปรับโครงสร้างของฐานข้อมูล โดยใช้กระบวนการนอร์มัลไลเซชันในระดับที่สูงขึ้น ซึ่งจะกล่าวถึงในการนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 2 โดย วัตถุประสงค์เพื่อรักษาความถูกต้องให้กับข้อมูลมากที่สุด โดยไม่ให้เกิดการซํ้าซ้อนของข้อมูล หรือเกิด ความซํ้าซ้อนของข้อมูลให้น้อยที่สุดในการนอร์มัลไลเซชันในระดับต่อไป

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

5-31

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

กิจกรรม 5.2.1 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) มีคุณสมบัติอย่างไร 2. จากตารางรายงานการขายต่อไปนี้ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) หรือไม่ เพราะ เหตุใด

ธ ส

ม

วันที่ขาย

12/1/2558

รหัสพนักงานขาย รหัสสินค้า

21/1/2558

SA002

TA002, AA003

SA008

BA008, TA002

AA003

AA003, BA008

SA008

BA008

SA002

TA002 AA003

ธ ส

23/1/2558

ม

ราคาสินค้า จำ�นวนการขาย

แปรงสีฟัน, สบู่

89, 75

ดินสอ, แปรงสีฟัน

102, 89

สบู่, ดินสอ

75, 102

50, 18

ดินสอ

102

33

แปรงสีฟัน, สบู่

89, 75

60, 27

ธ ส

ม

ม

ชื่อสินค้า

ธ ส

2, 12

36, 50

ธ ส

ม

จากข้อ 2. หากโครงสร้างดังกล่าวไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) ควรแก้ไขอย่างไร

ม

แนวตอบกิจกรรม 5.2.1 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) มีคุณสมบัติดังนี้ 1.1 ในแต่ละทัพเพิลค่าของแอตทริบิวต์หนึ่งๆ ต้องบรรจุข้อมูลได้เพียงค่าเดียว โดยค่าของ แอตทริบิวต์จะมีลักษณะเป็นค่าเดี่ยว หมายถึง ค่าดังกล่าวจะไม่สามารถกระจายออกไปได้อีก โดยทุกๆ ต�ำแหน่งในแต่ละแถวและแต่ละคอลัมน์บรรจุค่าได้เพียงค่าเดียวเท่านั้น และ 1.2 ในรีเลชันจะต้องไม่มีกลุ่มของข้อมูลที่เป็นกลุ่มซํ้าหรือมีการวนซํ้า 2. โครงสร้างของตารางข้างต้น ยังไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) เพราะยังมีบาง แอตทริบวิ ต์ ได้แก่ รหัสพนักงานขาย รหัสสินค้า ชือ่ สินค้า ราคาสินค้า และจ�ำนวนการขาย ทีม่ ขี อ้ มูลหลาย ค่า จึงไม่สอดคล้องกับคุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) ที่ว่า ค่าของแอตทริบิวต์หนึ่งๆ จะต้องบรรจุข้อมูลได้เพียงค่าเดียว 3. ต้องปรับปรุงรีเลชันในข้อ 2 โดยการเพิม่ ทัพเพิลใหม่ และเติมค่าข้อมูลส�ำหรับแอตทริบวิ ต์ วัน ที่ขาย และรหัสพนักงานขาย เพื่อไม่ให้ทัพเพิลใหม่เกิดค่าว่างในแอตทริบิวต์นี้ ดังนี้

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-32

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ม

ธ ส

รหัสพนักงานขาย

รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

12/1/2558

SA002

TA002

แปรงสีฟัน

89

12/1/2558

SA002

AA003

สบู่

75

12/1/2558

SA008

BA008

ดินสอ

102

12/1/2558

SA008

TA002

แปรงสีฟัน

89

21/1/2558

AA003

AA003

สบู่

75

21/1/2558

AA003

BA008

ดินสอ

102

21/1/2558

SA008

BA008

ดินสอ

102

33

23/1/2558

SA002

TA002

แปรงสีฟัน

89

60

AA003

สบู่

75

27

ธ ส

ม

ธ ส

วันที่ขาย

ธ ส

23/1/2558

SA002

ม

ธ ส

ม

ธ ส

เรื่องที่ 5.2.2 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 2

ม

จ�ำนวนการขาย

2

ม

12

36

50 50 18

ธ ส

ม

ธ ส

ดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้น รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) นั้น ยังคงมีความซํ้าซ้อนของข้อมูล เกิดขึ้นได้เนื่องจากคุณสมบัติที่ใช้ในการตรวจสอบส�ำหรับการนอร์มัลฟอร์มระดับที่1 (1NF) นั้น พิจารณา เพียงความซํ้าซ้อนของกลุ่มข้อมูลเท่านั้น ไม่ได้วิเคราะห์ถึงความสัมพันธ์ของแอตทริบิวต์แต่ละตัว จึงต้อง มีการนอร์มัลไลเซชันในระดับที่สูงขึ้น รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 หรือ นอร์มัลฟอร์มระดับที่2 (Second Normal Form; 2NF) เป็น ขัน้ ตอนที่ 2 ของวิธกี ารนอร์มลั ไลเซชัน ทีใ่ ช้ปรับให้รเี ลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) แล้ว ให้เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) โดยรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) นั้น ต้องมีคุณสมบัติดังนี้ 1. เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 1 (1NF) เรียบร้อยแล้ว และ 2. แอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ์ ต้องขึน้ กับคียห์ ลักอย่างแท้จริง คือ ต้องไม่เกิดความสัมพันธ์แบบมีการ ขึ้นต่อกันแบบบางส่วน (no partial dependency) โดยรายละเอียดของการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน ได้ กล่าวถึงไว้แล้วในเรื่องที่ 5.1.3

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-33

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

วิธีการแก้ปัญหาของรีเลชันที่ไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) 1. จัดท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1 (1NF) ในกรณีที่รีเลชันยังไม่เป็นรีเลชันที่ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 1 (1NF) 2. หากมีการขึน้ ต่อกันแบบบางส่วน ให้ทำ� การแยกรีเลชันโดยน�ำเอาแอตทริบวิ ต์ทมี่ กี ารขึน้ ต่อกัน บางส่วนกับคียห์ ลักออกมาเป็นแอตทริบวิ ต์ของรีเลชันใหม่ พร้อมกับน�ำแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นคียห์ ลักเฉพาะตัว ที่มีความสัมพันธ์กันมาเป็นคีย์หลักในรีเลชันใหม่ด้วย เพื่อใช้แอตทริบิวต์ดังกล่าวเป็นตัวเชื่อมโยงความ สัมพันธ์กันระหว่างรีเลชันใหม่กับรีเลชันเดิม ตัวอย่างการท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) ขอพิจารณาจากรีเลชันที่ถูก ปรับให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 1(1NF) เรียบร้อยแล้ว จากเรื่องที่ 5.2.1 ได้แก่ รีเลชันนักศึกษาใน ภาพที่ 5.4 และรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 พิจารณารีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 เป็นรีเลชันที่ถูกท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 1 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID เก็บข้อมูล รหัสนักศึกษา studentName เก็บข้อมูล ชื่อนักศึกษา class เก็บข้อมูล ระดับชั้นของนักศึกษา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันของรีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 ได้ ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

FD1 : studentID studentName, class

ม

ธ ส

ม

จาก FD1 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ หรือคีย์หลักเพียง 1 แอตทริบิวต์ คือ studentID ดังนั้น จึง ไม่เกิดความสัมพันธ์การขึ้นต่อกันแบบบางส่วน ท�ำให้รีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูป แบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) โดยไม่ต้องปรับปรุงรีเลชันใดๆ เลย พิจารณารีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 เป็นรีเลชันทีถ่ กู ท�ำให้อยูใ่ นรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 1 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID เก็บข้อมูล รหัสนักศึกษา semester เก็บข้อมูล ภาคการศึกษาที่ลงทะเบียน year เก็บข้อมูล ปีการศึกษาที่ลงทะเบียน subjectNo เก็บข้อมูล รหัสวิชา subjectName เก็บข้อมูล ชื่อวิชา teacherID เก็บข้อมูล รหัสอาจารย์ประจ�ำวิชา teacherName เก็บข้อมูล ชื่ออาจารย์ประจ�ำวิชา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันของรีเลชันรีเลชันการลงทะเบีบนใน ภาพที่ 5.5 ได้ดังต่อไปนี้

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-34

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

FD2 : studentID, semester, year, subjectNo subjectName, teacherID, teacherName

ธ ส

จาก FD2 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์หรือคีย์หลักทั้งหมด 4 แอตทริบิวต์ คือ studentID, semester, year และ subjectNo หากระบุค่า studentID, semester, year และ subjectNo จะท�ำให้ทราบ ค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่อยู่ในทัพเพิลเดียวกันได้ ซึ่งในที่นี้คือ แอตทริบิวต์ subjectName, teacherID และ teacherName ถ้าพิจารณาให้ดี จะเห็นว่า หากระบุค่าให้แอตทริบิวต์ subjectNo เพียงอย่างเดียว จะท�ำให้ทราบค่า subjectName ได้ โดยไม่ตอ้ งระบุคา่ แอตทริบวิ ต์หลักตัวอืน่ ดังนัน้ สามารถเขียนเป็นการ ขึ้นต่อกันของ 2 แอตทริบิวต์นี้ ได้ดังนี้

ม

ธ ส

FD2B : subjectNo subjectName

ม

ม

FD2

จาก FD2 และ FD2B สามารถเขียนเป็นแผนภาพ ได้ดังนี้

ธ ส

studentID

semester

ม

year

ธ ส

ม

subjectNo subjectName teacherID teacherName

FD2B

ธ ส

เห็นได้ว่า ใน FD2 แอตทริบิวต์ subjectName มีการขึ้นต่อกันแบบบางส่วนกับคีย์หลัก โดยขึ้น กับแอตทริบิวต์ subjectNo เพียงแอตทริบิวต์เดียว จึงท�ำให้รีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.5 ไม่อยู่ใน รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 ดังนั้น ต้องท�ำการปรับปรุงรีเลชันโดยการแยกแอตทริบิวต์ที่มีการขึ้นต่อกัน แบบบางส่วนออกมาเป็นรีเลชันใหม่ คือ รีเลชันวิชา ดังภาพที่ 5.6 และปรับรีเลชันการลงทะเบียนในภาพ ที่ 5.5 เป็นรีเลชันการลงทะเบียนดังภาพที่ 5.7 โดยรายละเอียดของรีเลชันใหม่ทั้ง 2 รีเลชันเป็นดังนี้

ม

ธ ส

ม

subjectNo T01 E01

subjectName

Thai

English

ธ ส

C01

Computer

M01

ม

Math

ภาพที่ 5.6 รีเลชันวิชา (2NF)

ม

ธ ส

ธ ส

ม

studentID

semester

year

S001

1

2014

1

2014

1

2014

1

2014

1

2014

E01

1

2014

M01

1

2014

S003

1

2014

S003

ธ ส

2014

ธ ส

S001 S001

ม S002

S002

S002

S003

1

teacherID

teacherName

T01

T001

Papai

E01

T002

Jason

C01

T003

Tongsa

T01

T001

Papai

T002

Jason

T004

Nopporn

T005

Tussanai

T002

Jason

T006

Rawan

ธ ส

ม E01

M01

ภาพที่ 5.7 รีเลชันการลงทะเบียน (2NF)

ม

ธ ส

subjectNo

T01

5-35

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

ม

รีเลชันวิชา ในภาพที่ 5.6 มีแอตทริบิวต์ คือ subjectNo, subjectName และมีแอตทริบิวต์ที่เป็น คีย์หลักคือ subjectNo รีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.7 ได้ปรับจากรีเลชันการลงทะเบียนเดิมในภาพที่ 5. 5 โดย การน�ำแอตทริบิวต์ subjectName ออกไป ท�ำให้รีเลชันลงทะเบียนมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID, semester, year, subjectNo, teacherID, teacherName และมีแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักร่วมกัน คือ studentID, semester, year, subjectNo ดังนั้น รีเลชันวิชา ในภาพที่ 5.6 และรีเลขันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.7 จึงเป็นรีเลชันที่อยู่ใน รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) เรียบร้อยแล้ว เห็นได้ว่า รีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.7 นั้น ยังคงมีความซํ้าซ้อนของข้อมูล ที่ท�ำให้เกิด ปัญหาต่อการปรับปรุงข้อมูลได้ดังนี้ 1. การเพิ่มข้อมูล (insertion) ข้อผิดพลาดในการเพิ่มข้อมูลในรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.7 มีการเก็บข้อมูลชื่ออาจารย์ในแอตทริบิวต์ teacherName ดังนั้น หากมีอาจารย์คนใหม่เข้ามาสอนใน รายวิชาใดๆ ทีย่ งั ไม่มนี กั ศึกษาลงทะเบียน เช่น อาจารย์รหัส T007 ชือ่ Micle สอนวิชาภาษาอังกฤษ แต่ ยังไม่มีใครลงทะเบียนในกลุ่มที่อาจารย์คนนี้สอน จะยังไม่สามารถเพิ่มอาจารย์รหัส T007 Micle เข้ามา ในรีเลชันนี้ได้ หรือหากเพิ่มข้อมูลอาจารย์รหัส T007 เข้าไปก่อน ก็จะท�ำให้ข้อมูลในแอตทริบิวต์อื่นเป็น ค่าว่าง ซึง่ ผิดกฎของแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นคียห์ ลักทีว่ า่ คียห์ ลักต้องมีคา่ เสมอ ดังนัน้ ยังไม่สามารถเพิม่ T007 Micle ได้จนกว่าจะมีนกั ศึกษาท�ำการลงทะเบียนเรียนวิชาภาษาอังกฤษในกลุม่ ทีอ่ าจารย์คนนีส้ อน หรือใน

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-36

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

กรณีที่มีนักศึกษาลงทะเบียนวิชาภาษาอังกฤษในกลุ่มของอาจารย์ T002 Jason เพิ่มอีก 1 คน เวลากรอก ข้อมูล ก็ต้องกรอกข้อมูลนักศึกษาคนใหม่เข้าไป และต้องกรอกข้อมูลอาจารย์ T002 เข้าไปอีก ก็จะเกิด ความซํ้าซ้อนของข้อมูลเพิ่มขึ้นอีกได้เช่นกัน 2. การลบข้อมูล (deletion) ข้อผิดพลาดในการลบข้อมูล ในรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.7 จะเห็นว่า มีนกั ศึกษาลงเรียนวิชาของอาจารย์ T003 Tongsa เพียงคนเดียว คือ นักศึกษาทีม่ รี หัสนักศึกษา S001 ชื่อ Papasi เท่านั้น ดังนั้น หากนักศึกษาคนนี้ยกเลิกการลงทะเบียนหรือมีการลาออก และจ�ำเป็นจะ ต้องลบข้อมูลของนักศึกษาคนนี้ออกไป จะท�ำให้ข้อมูลอาจารย์ T003 Tongsa ถูกลบออกไปด้วย 3. การแก้ไขข้อมูล (modification) จากรีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.7 จะเห็นได้ว่า ถ้า ต้องการแก้ไขชือ่ อาจารย์ เช่น หากต้องการแก้ไขชือ่ อาจารย์ทรี่ หัส T002 Jason เป็น Jonata จะต้องท�ำการ แก้ไขข้อมูลหลายจุด ในทีน่ มี้ ที งั้ สิน้ 3 จุด ดังนัน้ การแก้ไขข้อมูลอาจเกิดข้อผิดพลาดได้เนือ่ งจากต้องแก้ไข ข้อมูลให้ครบทุกจุด จึงไม่สามารถรับประกันได้ว่าการแก้ไขในแต่ละครั้งจะแก้ไขข้อมูลได้ถูกต้องครบถ้วน ทุกรายการ นอกจากนี้ หากข้อมูลมีความซาํ้ ซ้อนมากและต้องท�ำการแก้ไขในทุกจุด มักท�ำให้สนิ้ เปลืองเวลา ในการท�ำงานเป็นอย่างมาก เนื่องจาก การพิจารณาคุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) ดังตัวอย่างข้างต้น พิจารณาเพียงความสัมพันธ์ของแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักกับแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลัก หรือแอตทริบิวต์ ทีเ่ ป็นดีเทอร์มแิ นนท์กบั แอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นดีเพนเดนซีเ่ ท่านัน้ ไม่ได้พจิ ารณาถึงความสัมพันธ์ของแอตทริบวิ ต์ ทุกตัวในรีเลชัน จึงอาจจะเกิดความซํ้าซ้อนของข้อมูลขึ้นได้ เพื่อเป็นการขจัดปัญหาต่างๆ ดังที่กล่าวมาข้างต้นนี้ จึงมีการปรับโครงสร้างของฐานข้อมูล โดย ใช้กระบวนการนอร์มัลไลเซชันในระดับที่สูงขึ้นเพื่อรักษาความถูกต้องให้กับข้อมูลมากที่สุด โดยไม่ให้เกิด การซํ้าซ้อนของข้อมูล หรือเกิดความซํ้าซ้อนของข้อมูลให้น้อยที่สุดต่อไป

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

กิจกรรม 5.2.2 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) มีคุณสมบัติอย่างไร 2. จากตารางรายงานการขายต่อไปนี้ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) หรือไม่ เพราะ เหตุใด

ธ ส

ม

ม

วันที่ขาย

รหัสพนักงานขาย รหัสสินค้า ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

จ�ำนวนการขาย

12/1/2558

SA002

TA002

แปรงสีฟัน

89

2

12/1/2558

SA002

AA003

สบู่

75

12/1/2558

SA008

BA008

ดินสอ

102

12/1/2558

SA008

TA002

แปรงสีฟัน

89

ม

ธ ส

12

36 50

วันที่ขาย 21/1/2558

ม

21/1/2558

23/1/2558 23/1/2558

อย่างไร

ธ ส

รหัสพนักงานขาย รหัสสินค้า ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

จ�ำนวนการขาย

AA003

AA003

สบู่

75

50

AA003

BA008

ดินสอ

102

18

SA008

BA008

ดินสอ

102

33

SA002

TA002

แปรงสีฟัน

89

60

SA002

AA003

สบู่

75

27

ธ ส

21/1/2558

ธ ส

ม

ตาราง (ต่อ)

5-37

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

ม

ธ ส

3. จากข้อ 2. หากโครงสร้างดังกล่าวไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) ควรแก้ไข

ธ ส

แนวตอบกิจกรรม 5.2.2 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) มีคุณสมบัติดังนี้ 1.1 เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 1 (1NF) เรียบร้อยแล้ว และ 1.2 แอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ห์ ลัก ต้องขึน้ กับคียห์ ลักอย่างแท้จริง คือ จะต้องไม่เกิดการขึน้ ต่อ กันแบบบางส่วน (no partial dependency) 2. โครงสร้างของตารางข้างต้น ยังไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) เพราะมีการขึ้น ต่อกันแบบบางส่วนกับคีย์หลัก โดยแอตทริบิวต์ ชื่อสินค้า และราคาสินค้า ขึ้นกับแอตทริบิวต์รหัสสินค้า เพียงแอตทริบิวต์เดียว จึงท�ำให้รีเลชันรายงานการขายไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 3. ต้องปรับปรุงรีเลชันดังกล่าว โดยการแยกแอตทริบิวต์ที่มีการขึ้นต่อกันแบบบางส่วนออกมา เป็น 2 รีเลชัน ได้แก่ รีเลชันรายงานการขาย และรีเลชันสินค้า ดังนี้

ม

ธ ส

รีเลชันรายงานการขาย

ม

ธ ส

ม

ม

รหัสพนักงานขาย

รหัสสินค้า

จ�ำนวนการขาย

12/1/2558

SA002

TA002

2

12/1/2558

SA002

AA003

12

12/1/2558

SA008

BA008

36

12/1/2558

SA008

TA002

50

21/1/2558

AA003

AA003

50

ม

ธ ส

ธ ส

ม

วันที่ขาย

5-38

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ตาราง (ต่อ) วันที่ขาย

ธ ส

21/1/2558

21/1/2558

ม

ม

รหัสพนักงานขาย

รหัสสินค้า

AA003

BA008

SA008

23/1/2558 23/1/2558

ม

ม 18

33

TA002

ธ ส

SA002

60

AA003

ม

27

รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

TA002

แปรงสีฟัน

89

สบู่

75

ดินสอ

102

AA003 BA008

ธ ส

เรื่องที่ 5.2.3 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 3

ธ ส

ม

ธ ส

จ�ำนวนการขาย

BA008

SA002

รีเลชันสินค้า

ธ ส

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

จากการจัดรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) มีการวิเคราะห์ถึงความสัมพันธ์ของแอตทริบิวต์ แต่ละตัวในรีเลชัน โดยมีข้อจ�ำกัด คือ ต้องไม่เกิดความสัมพันธ์ที่มีการขึ้นต่อกันแบบบางส่วน (no partial dependency) ซึง่ จะพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นคียห์ ลักกับแอตทริบวิ ต์อนื่ เท่านัน้ แต่ ไม่ได้พิจารณาไปถึงความสัมพันธ์ระหว่างแอตทริบิวต์ที่ไม่ได้เป็นคีย์หลักด้วยกัน ดังนั้น อาจยังคงมีความ ซํ้าซ้อนของข้อมูลเกิดขึ้นได้ จึงต้องมีการนอร์มัลไลเซชันในระดับที่สูงกว่าต่อไป รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 หรือนอร์มัลฟอร์มระดับที่ 3 (Third Normal Form; 3NF) เป็น ขั้นตอนที่ 3 ของวิธีการนอร์มัลไลเซชัน เพื่อปรับรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 2 (2NF) เรียบร้อย แล้วให้เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) โดยรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับ ที่ 3 (3NF) ต้องมีคุณสมบัติดังนี้

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-39

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

1. เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 2 (2NF) เรียบร้อยแล้ว และ 2. แอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ห์ ลักต้องไม่ขนึ้ กับแอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ห์ ลักด้วยกัน นัน่ คือ แอตทริบวิ ต์ ที่อยู่ในรีเลชันเดียวกันนั้น ต้องไม่เกิดการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่าน (no transitive dependency) โดยราย ละเอียดของการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่าน ได้กล่าวถึงไว้แล้วในเรื่องที่ 5.1.3 วิธีการแก้ปัญหาของรีเลชันที่ไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) มีดังนี้ 1. ในกรณีทรี่ เี ลชันยังไม่เป็นรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานที่ 2 (2NF) ต้องจัดท�ำรีเลชันให้อยู่ ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) 2. หากเกิดการขึน้ ต่อกันแบบส่งผ่านให้ทำ� การแยกรีเลชัน โดยพิจารณาหาแอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ์ หลักและมีการขึน้ ต่อกันกับแอตทริบวิ ต์อนื่ ทีไ่ ม่ใช่คยี ห์ ลักเหมือนกัน น�ำแอตทริบวิ ต์ทงั้ หมดนัน้ แยกออกมา เป็นแอตทริบิวต์ของรีเลชันใหม่ 3. ก�ำหนดให้แอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลัก แต่สามารถระบุค่าแอตทริบิวต์อื่นที่ไม่ใช่คีย์หลักเช่นกัน ได้ ให้เป็นคียห์ ลักของรีเลชันใหม่ และยังคงแอตทริบวิ ต์นไี้ ว้ทรี่ เี ลชันเดิมด้วย เพือ่ ท�ำหน้าทีเ่ ชือ่ มโยงข้อมูล ระหว่างรีเลชันใหม่กบั รีเลชันเดิม หรือกล่าวได้วา่ ก�ำหนดให้แอตทริบวิ ต์นเี้ ป็นคียน์ อก (foreign key) นัน่ เอง ตัวอย่างการท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) ขอพิจารณาจากรีเลชันที่ถูก ปรับให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 2 (2NF) เรียบร้อยแล้ว จากเรื่องที่ 5.2.2 ทั้งสิ้น 3 รีเลชัน ได้แก่ รีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 รีเลชันวิชาในภาพที่ 5.6 และรีเลขันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.7 ดังนั้น จะ ท�ำการพิจารณารีเลชันทั้ง 3 ให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) ได้ดังนี้ 1. พิจารณารีเลชันนักศึกษา ในภาพที่ 5.4 เป็นรีเลชันที่ถกู ท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 2 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID เก็บข้อมูล รหัสนักศึกษา studentName เก็บข้อมูล ชื่อนักศึกษา class เก็บข้อมูล ระดับชั้นของนักศึกษา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันของรีเลชันนักศึกษา ในภาพที่ 5.4 ได้ ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

FD1 : studentID

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

studentName, class

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

จาก FD1 จะเห็นว่า มีดีเทอร์มิแนนท์หรือคีย์หลักมีเพียง 1 แอตทริบิวต์ คือ studentID และมีดี เพนเดนซี่หรือแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลักอยู่ 2 แอตทริบิวต์ คือ studentName และ class ซึ่งหากระบุ studentName จะไม่สามารถทราบค่า class ได้ในกรณีทนี่ กั ศึกษามีชอื่ ทีเ่ หมือนกัน ดังนัน้ จึงไม่เกิดความ สัมพันธ์ของการขึน้ ต่อกันแบบส่งผ่าน (transitive dependency) ท�ำให้รเี ลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 เป็น รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) โดยไม่ต้องปรับปรุงรีเลชัน 2. พิจารณารีเลชันรีเลชันวิชา ในภาพที่ 5.6 เป็นรีเลชันที่ถูกท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับ ที่ 2 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้

ม

ธ ส

5-40

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

subjectNo เก็บข้อมูล รหัสวิชา subjectName เก็บข้อมูล ชื่อวิชา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันของรีเลชันวิชา ในภาพที่ 5.6 ได้ดังนี้

ธ ส

subjectName

FD2 : subjectNo

ม

ม

จาก FD2 เห็นได้ว่า มีดีเทอร์มิแนนท์หรือคีย์หลักมีเพียง 1 แอตทริบิวต์ คือ subjectNo และมีดี เพนเดนซี่หรือแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลักอยู่เพียง 1 แอตทริบิวต์เช่นกัน คือ subjectName ดังนั้น จึงไม่ เกิดความสัมพันธ์ของการขึน้ ต่อกันแบบส่งผ่าน (transitive dependency) ท�ำให้รเี ลชันวิชา ในภาพที่ 5.6 เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) โดยไม่ต้องปรับปรุงรีเลชัน 3. พิจารณารีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.7 เป็นรีเลชันที่ถูกท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐาน ระดับที่ 2 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID เก็บข้อมูล รหัสนักศึกษา semester เก็บข้อมูล ภาคการศึกษาที่ลงทะเบียน year เก็บข้อมูล ปีการศึกษาที่ลงทะเบียน subjectNo เก็บข้อมูล รหัสวิชา teacherID เก็บข้อมูล รหัสอาจารย์ประจ�ำวิชา teacherName เก็บข้อมูล ชื่ออาจารย์ประจ�ำวิชา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึน้ ต่อกันแบบฟังก์ชนั ของรีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.7 ได้ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

FD3 : studentID, semester, year, subjectNo

ม

ธ ส

ม

teacherID, teacherName

จาก FD3 เห็นได้ว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ หรือคีย์หลักทั้งหมด 4 แอตทริบิวต์ คือ studentID, semester, year และ subjectNo โดยหากระบุคา่ studentID, semester, year และ subjectNo จะท�ำให้ ทราบค่าของแอตทริบิวต์อื่นๆ ที่อยู่ในทัพเพิลเดียวกันได้ ซึ่งในที่นี้ คือ แอตทริบิวต์ teacherID และ teacherName หากพิจารณาจะเห็นว่า ถ้าระบุค่าให้แอตทริบิวต์ teacherID เพียงอย่างเดียว จะท�ำให้ ทราบค่า teacherName ได้ โดยไม่ต้องใช้แอตทริบิวต์หลักตัวใดระบุค่าร่วมกันเลย ดังนั้น สามารถเขียน เป็นความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันของ 2 แอตทริบิวต์นี้ได้ดังนี้

ม

ธ ส

FD3

FD3B : teacherID

teacherName

ธ ส

จาก FD3 และ FD3B สามารถเขียนเป็นแผนภาพ ได้ดังนี้

studentID

semester

ม

year

subjectNo

ธ ส

ม

teacherID FD3B

teacherName

ธ ส

5-41

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

เห็นได้ว่า ใน FD3 teacherName มีการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่านกับแอตทริบิวต์ teacherID จึงท�ำ ให้รีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.7 ไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 จึงต้องท�ำการปรับปรุง รีเลชัน โดยการแยกแอตทริบิวต์ที่มีการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่านออกมาเป็น 2 รีเลชันใหม่ ดังนี้ 1. รีเลชันอาจารย์ ดังภาพที่ 5.8 มีแอตทริบวิ ต์ดงั นี้ teacherID, teacherName และมีแอตทริบวิ ต์ ที่เป็นคีย์หลัก คือ teacherID 2. รีเลชันการลงทะเบียน ท�ำการปรับรีเลชันการลงทะเบีบนเดิมจากภาพที่ 5.7 โดยการน�ำ แอตทริบิวต์ teacherName ออกไป ดังภาพที่ 5.9 ท�ำให้รีเลชันลงทะเบียนมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID, semester, year, subjectNo, teacherID และมีแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักร่วมกัน คือ studentID, semester, year, subjectNo

ธ ส

ม

ธ ส

ม

studentID

ม

ม

teacherName

T001

Papai

T002 T003 T004 T005 T006

Jason

Tongsa

Nopporn Tussanai

ธ ส

Rawan

ภาพที่ 5.8 รีเลชันอาจารย์ (3NF) semester

ธ ส S001 S001 S001 S002 S002 S002 S003 S003 S003

ธ ส

teacherID

1 1 1 1 1 1 1 1 1

ม year 2014 2014 2014 2014 2014 2014 2014 2014 2014

subjectNo

teacherID

T01 E01 C01 T01 E01 M01 T01 E01 M01

T001 T002 T003 T001 T002 T004 T005 T002 T006

ม

ธ ส

ภาพที่ 5.9 รีเลชันการลงทะเบีบน (3NF)

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

5-42

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

เห็นได้ว่ารีเลชันอาจารย์ในภาพที่ 5.8 และรีเลขันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.9 นั้น เป็นรีเลชันที่ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) เรียบร้อยแล้ว จากตัวอย่างดังกล่าว สรุปได้วา่ หลังจากการนอร์มลั ไลเซชันระดับที่ 3 จะได้รเี ลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบ บรรทัดฐานที่3 (3NF) ทั้งหมด 4 รีเลชัน ในภาพที่ 5.4, 5.6, 5.8 และ 5.9 จะเห็นได้ว่า การนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 3 เป็นการปรับรีเลชันให้เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบ บรรทัดฐานระดับที่3 (3NF) เพื่อลดความซํ้าซ้อนและรักษาความถูกต้องให้กับข้อมูลได้ จนปัญหาเรื่อง ความซาํ้ ซ้อนของข้อมูลแทบจะไม่เกิดขึน้ แล้ว ในทางปฏิบตั เิ มือ่ น�ำไปใช้งานจริง การปรับรีเลชันถึงขัน้ ตอน นี้มักเพียงพอแล้วต่อการน�ำไปใช้งาน แต่อย่างไรก็ดี ยังคงมีการปรับข้อมูลด้วยการนอร์มัลไลเซชันระดับที่ สูงกว่านี้ต่อไป

ธ ส

ม

ธ ส

รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

ม

TA002

แปรงสีฟัน

89

AA003

สบู่

75

BA008

ดินสอ

102

CO023

แผ่นCD

BA007

ไม้บรรทัด

ม

ธ ส

กิจกรรม 5.2.3 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) มีคุณสมบัติอย่างไร 2. จากตารางสินค้าต่อไปนี้ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) หรือไม่ เพราะเหตุใด

ธ ส

ม

อย่างไร

ม

ธ ส

ราคาสินค้า

รหัสประเภทสินค้า

ธ ส D001 D001

ม 250 140

O001

C004

O002

ม

ประเภทสินค้า

ของใช้ ของใช้

เครื่องเขียน อุปกรณ์คอมพิวเตอร์

ธ ส

เครื่องเขียน

3. จากข้อ 2. หากโครงสร้างดังกล่าวไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) ควรแก้ไข

ม

แนวตอบกิจกรรม 5.2.3 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 มีคุณสมบัติ ดังนี้ 1.1 เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 2 (2NF) เรียบร้อยแล้ว และ 1.2 แอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลัก จะต้องไม่ขึ้นกับแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลักด้วยกัน นั่นคือ แอตทริบิวต์ที่อยู่ในรีเลชันเดียวกันนั้นจะต้องไม่เกิดความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่านหรือ ทรานซิทีฟ

ม

ธ ส

ธ ส

5-43

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

2. โครงสร้างของตารางข้างต้น ยังไม่อยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) เพราะแอตทริบวิ ต์ ประเภทสินค้า มีการขึน้ ต่อกันแบบส่งผ่านกับแอตทริบวิ ต์รหัสประเภทสินค้า จึงท�ำให้รเี ลชันสินค้ายังไม่อยู่ ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 3. ต้องปรับปรุงรีเลชันดังกล่าว โดยการแยกแอตทริบวิ ต์ทมี่ กี ารขึน้ ต่อกันแบบส่งผ่านออกมาเป็น 2 รีเลชันใหม่ ได้แก่ รีเลชันสินค้า และรีเลชันประเภทสินค้า ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

รีเลชันสินค้า รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

รหัสประเภทสินค้า

TA002

แปรงสีฟัน

89

D001

AA003

สบู่

75

BA008

ดินสอ

102

CO023

แผ่นCD

250

BA007

ไม้บรรทัด

140

ธ ส

ม

ม

D001

ประเภทสินค้า

D001

ของใช้

O001

C004

ม

ธ ส

ธ ส

O001

C004

O002

รีเลชันประเภทสินค้า รหัสประเภทสินค้า

ม

ธ ส

ม

เครื่องเขียน

ม

ธ ส

อุปกรณ์คอมพิวเตอร์

ม

ธ ส

ม

5-44

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

เรื่องที่ 5.2.4 นอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ดังที่กล่วมาแล้วว่า การนอร์มัลไลเซชันระดับที่3 (3NF) มีการวิเคราะห์ถึงความสัมพันธ์ของ แอตทริบิวต์แต่ละตัวในรีเลชัน โดยต้องไม่เกิดความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบส่งผ่านหรือทรานซิทีฟ (transitive dependency) ซึง่ พิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างแอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ได้เป็นคียห์ ลักกับแอตทริบวิ ต์ อืน่ ทีไ่ ม่ได้เป็นคียห์ ลักเช่นกัน จึงสามารถลดความซํา้ ซ้อนของข้อมูลลงไปได้มากจนแทบไม่มคี วามซํา้ ซ้อน ของข้อมูลหลงเหลืออยู่ โดยแทบจะกล่าวได้ว่า ในทางปฏิบัติงานจริง สามารถหยุดการพิจารณาปรับปรุง รีเลชันถึงเพียงแค่การนอร์มัลไลเซชันระดับที่3 (3NF) ได้ แต่อย่างไรก็ดีส�ำหรับบางโครงสร้างข้อมูลการน อร์มัลไลเซชันถึงแค่ระดับที่ 3 นี้ อาจไม่เพียงพอ เพราะยังคงมีความซํ้าซ้อนของข้อมูลเกิดขึ้น จึงต้องมีกา รนอร์มัลไลเซชันในระดับที่สูงกว่าต่อไป รูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ หรือนอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์หรือบีซีเอ็นเอ็ฟ (Boyce-Codd Normal Form; BCNF) เป็นขั้นตอนที่ 4 ของวิธีการนอร์มัลไลเซชัน โดยสามารถปรับ จากรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 3 (3NF) เรียบร้อยแล้ว หรือพิจารณาจากรีเลชันในระดับอื่นให้ เป็นรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ได้ โดยรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์ คอดด์ (BCNF) แล้ว จะมีคุณสมบัติอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานที่ 3 ด้วยเช่นกัน รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบ บรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) ต้องมีคุณสมบัติดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

แอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นดีเทอร์มแิ นนท์ตอ้ งเป็นคียข์ องรีเลชัน กล่าวคือ ต้องไม่มแี อตทริบวิ ต์อนื่ ใดในรีเล ชันทีส่ ามารถระบุคา่ ของแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นคียห์ ลัก หรือส่วนหนึง่ ส่วนใดของคียห์ ลักในกรณีทคี่ ยี ห์ ลักเป็นคีย์ ผสม (composite key)

ธ ส

ม

ธ ส

ข้อสังเกตส�ำหรับรีเลชันที่ไม่มีคุณสมบัติอยู่ในนอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ มักเป็นรีเลชันที่มี คีย์คู่แข่งหลายคีย์ โดยคีย์คู่แข่งมักเป็นคีย์ผสม และมักมีคีย์คู่แข่งบางส่วนที่เป็นตัวร่วม (overlap candidate key) วิธีการแก้ปัญหาของรีเลชันที่ไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) 1. หากเกิดมีแอตทริบิวต์อื่นใดในรีเลชันที่สามารถระบุค่าของแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักหรือส่วน หนึ่งส่วนใดของคีย์หลักในกรณีที่คีย์หลักเป็นคีย์ผสม (composite key) ได้ ให้ท�ำการแยกรีเลชัน โดย พิจารณาหาแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลักตัวดังกล่าว และน�ำแอตทริบิวต์ทั้งหมดนั้นออกมาเป็นแอตทริบิวต์ ของรีเลชันใหม่ 2. ก�ำหนดให้แอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลัก แต่สามารถระบุค่าแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักของรีเลชัน เดิมได้นั้น ให้เป็นคีย์หลักของรีเลชันใหม่ โดยไม่ต้องคงแอตทริบิวต์นี้ไว้ที่รีเลชันเดิม

ม

ม

ธ ส

ธ ส

5-45

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

ตัวอย่างการท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) โดยขอพิจารณาจา กรีเลชันที่ถูกปรับให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) เรียบร้อยแล้ว จากเรื่องที่ 5.2.3 ทั้งสิ้น 4 รีเลชัน ได้แก่ รีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 รีเลชันวิชาในภาพที่ 5.6 รีเลชันอาจารย์ในภาพที่ 5.8 และ รีเลชันการลงทะเบียนในภาพที่ 5.9 โดยท�ำการพิจารณารีเลชันทั้ง 4 รีเลชันนี้ เพื่อให้อยู่ในรูปแบบ บรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) ดังนี้ 1. พิจารณารีเลชันนักศึกษา ในภาพที่ 5.4 เป็นรีเลชันที่ถูกท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 3 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID เก็บข้อมูล รหัสนักศึกษา studentName เก็บข้อมูล ชื่อนักศึกษา class เก็บข้อมูล ระดับชั้นของนักศึกษา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันของรีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 ได้ ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

FD1 : studentID

ธ ส

ม

studentName, class

ม

ธ ส

ม

จาก FD1 เห็นได้ว่า ดีเทอร์มิแนนท์หรือคีย์หลักมีเพียง 1 แอตทริบิวต์ คือ studentID และมีดี เพนเดนซี่หรือแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลักอยู่ 2 แอตทริบิวต์ คือ studentName และ class ซึ่งหากระบุ studentName จะไม่สามารถทราบค่า studentID ได้ในกรณีทนี่ กั ศึกษามีชอื่ ทีเ่ หมือนกัน ในท�ำนองเดียวกัน ส�ำหรับแอตทริบวิ ต์ class หากระบุ class ก็ไม่สามารถทราบค่า studentID ได้ ดังนัน้ จึงไม่มแี อตทริบวิ ต์ อื่นใดที่สามารถระบุค่าของแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักของรีเลชันนี้ได้ รีเลชันนักศึกษาในภาพที่ 5.4 จึงเป็น รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) โดยไม่ต้องปรับปรุงรีเลชัน 2. พิจารณารีเลชันวิชา ในภาพที่ 5.6 เป็นรีเลชันที่ถูกท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 2 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้ subjectNo เก็บข้อมูล รหัสวิชา subjectName เก็บข้อมูล ชื่อวิชา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึ้นต่อกันแบบฟังก์ชันของรีเลชันวิชาในภาพที่ 5.6 ได้ดังนี้

ม

ธ ส

FD2 : subjectNo

ม

ธ ส

ม

subjectName

ม

ธ ส

จาก FD2 เห็นได้ว่า มีดีเทอร์มิแนนท์หรือคีย์หลักมีเพียง 1 แอตทริบิวต์ คือ subjectNo และมีดี เพนเดนซี่หรือแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลักอยู่เพียง 1 แอตทริบิวต์เช่นกัน คือ subjectName ดังนั้น รีเลชัน วิชา ในภาพที่ 5.6 เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) โดยไม่ต้องปรับปรุง รีเลชัน 3. พิจารณารีเลชันอาจารย์ ในภาพที่ 5.8 เป็นรีเลชันที่ถูกท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 3 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้

ม

ธ ส

5-46

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

teacherID เก็บข้อมูล รหัสอาจารย์ประจ�ำวิชา teacherName เก็บข้อมูล ชื่ออาจารย์ประจ�ำวิชา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึน้ ต่อกันแบบฟังก์ชนั ของรีเลชันอาจารย์ในภาพที่ 5.8 ได้ดงั นี้

ธ ส

FD3 : teacherID

ม

teacherName

ม

จาก FD3 เห็นได้ว่า มีดีเทอร์มิแนนท์หรือคีย์หลักมีเพียง 1 แอตทริบิวต์ คือ teacherID และมีดี เพนเดนซี่หรือแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่คีย์หลักอยู่เพียง 1 แอตทริบิวต์เช่นกัน คือ teacherName ดังนั้น รีเลชัน อาจารย์ ในภาพที่ 5.8 เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) โดยไม่ต้องปรับ ปรุงรีเลชัน 4. พิจารณารีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.9 เป็นรีเลชันที่ถูกท�ำให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐาน ระดับที่ 3 เรียบร้อยแล้ว โดยมีแอตทริบิวต์ดังนี้ studentID เก็บข้อมูล รหัสนักศึกษา semester เก็บข้อมูล ภาคการศึกษาที่ลงทะเบียน year เก็บข้อมูล ปีการศึกษาที่ลงทะเบียน subjectNo เก็บข้อมูล รหัสวิชา teacherID เก็บข้อมูล รหัสอาจารย์ประจ�ำวิชา สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึน้ ต่อกันแบบฟังก์ชนั ของรีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.9 ได้ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

FD4 : studentID, semester, year, subjectNo

ม

ธ ส

ม

teacherID

จาก FD3 เห็นได้ว่า มีดีเทอร์มิแนนท์หรือคีย์หลักทั้งหมด 4 แอตทริบิวต์ คือ studentID, semester, year และ subjectNo และมีดเี พนเดนซีห่ รือแอตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ห์ ลักอยูเ่ พียง 1 แอตทริบวิ ต์ เช่นกัน คือ teacherID หากระบุ teacherID จะไม่สามารถทราบค่าของแอตทริบิวต์อื่นได้ ในกรณีที่ 1 วิชา มีอาจารย์สอนได้หลายคน หรืออาจารย์ 1 คน สอนได้หลายวิชา ดังนั้น จึงไม่มีแอตทริบิวต์ที่ไม่ใช่ คีย์หลักสามารถระบุค่าของแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักได้ ท�ำให้รีเลชันการลงทะเบียน ในภาพที่ 5.9 อยู่ใน รูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) โดยไม่ต้องปรับปรุงรีเลชัน จะเห็นได้วา่ รีเลชันทีถ่ กู ปรับปรุงให้อยูใ่ นรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 3 (3NF) ทัง้ 4 รีเลชันข้างต้น เป็นรีเลชันทีอ่ ยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) ด้วย โดยไม่ตอ้ งท�ำการปรับปรุงแต่อย่าง ใด จากตัวอย่างนี้ไม่ได้หมายความว่า รีเลชันทุกรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบมาตรฐานระดับที่ 3 (3NF) จะเป็น รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) เสมอไป โดยพิจารณาจากตัวอย่างรีเลชัน ลูกค้า ในภาพที่ 5.10 ต่อไปนี้

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

customerID

customerName

C001

บมจ.อิสระ

ธ ส

C002 C003

บมจ.มนีลักษณ์

อนุสรณ์

ม C004

อนุสรณ์

ธ ส

ม taxID

5-47

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

address

453265474

11 แจ้งวัฒนะ ปากเกร็ด นนทบุรี

523698854

45 บางขุนเทียน กทม.

785214521

75/8 หมู่บ้านลิโฮ เมือง พิษณุโลก

458632578

1 ยานนาวา กทม.

ธ ส

ภาพที่ 5.10 รีเลชันลูกค้า

ม

ม

รีเลชันลูกค้า ในภาพที่ 5.8 มีแอตทริบิวต์ดังนี้ customerID เก็บข้อมูล รหัสลูกค้า customerName เก็บข้อมูล ชื่อลูกค้า ที่อาจจะมีการซํ้ากันได้ taxID เก็บข้อมูล เลขประจ�ำตัวผู้เสียภาษี address เก็บข้อมูล ที่อยู่ของลูกค้า สามารถเขียนความสัมพันธ์ของการขึน้ ต่อกันแบบฟังก์ชนั ของรีเลชันลูกค้า ในภาพที่ 5.10 ได้ดงั นี้ FD5 : customerID customerName, taxID และ address FD6 : taxID customerName, customerID และ address FD7 : customerID taxID เมื่อพิจารณารีเลชันลูกค้าในภาพที่ 5.10 มีแอตทริบิวต์ taxID ที่มีความสัมพันธ์แบบ 2 ทาง กับ customerID โดยที่ทั้ง 2 แอตทริบิวต์นี้ สามารถท�ำหน้าที่แทนกันได้ กล่าวคือ เมื่อระบุค่า customerID ท�ำให้ทราบค่าของแอตทริบวิ ต์อนื่ ๆ ทีอ่ ยูใ่ นรีเลชันได้ และเมือ่ ระบุคา่ taxID ท�ำให้ทราบค่าของแอตทริบวิ ต์ อื่นๆ ที่อยู่ในรีเลชันนี้ได้เช่นกัน ดังนั้น ทั้ง 2 แอตทริบิวต์นี้สามารถท�ำหน้าที่เป็นดีเทอร์มิแนนท์หรือ คีย์หลักได้ทั้งคู่ โดยเขียนเป็นแผนภาพได้ดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

FD5

ม

customerID

ธ ส

ม

customerName

taxID

ธ ส

FD6

FD7

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

address

จากเหตุผลดังกล่าว รีเลชันลูกค้าในภาพที่ 5.10 จึงไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) สามารถพิจารณาปรับปรุงรีเลชันโดยการแยกแอตทริบิวต์เป็น 2 รีเลชันใหม่ ซึ่งท�ำได้ 2 กรณี ดังนี้

5-48

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

กรณีที่ 1 1. รีเลชันลูกค้า ดังภาพที่ 5.11 มีแอตทริบิวต์ customerID และ taxID และมีแอตทริบิวต์ customerID เป็นคีย์หลัก 2. รีเลชันที่อยู่ลูกค้า ได้จากการปรับรีเลชันลูกค้าเดิม ตามภาพที่ 5.10 โดยการน�ำแอตทริบิวต์ taxID ออกไป ดังภาพที่ 5.12 ท�ำให้รีเลชันที่อยู่ลูกค้ามีแอตทริบิวต์ดังนี้ customerID, customerName และ address และมีแอตทริบิวต์ customerID เป็นคีย์หลัก

ธ ส

ม

ธ ส

ม

customerID

taxID

customerID

customerName

C001

453265474

C001

บมจ.อิสระ

C002

523698854

C002

บมจ.มนีลักษณ์

45 บางขุนเทียน กทม.

C003

785214521

C003

อนุสรณ์

75/8 หมู่บ้านลิโฮ เมือง พิษณุโลก

C004

458632578

C004

อนุสรณ์

ธ ส

ม

ภาพที่ 5.11 รีเลชันลูกค้า

ม

address

11 แจ้งวัฒนะ ปากเกร็ด นนทบุรี

ธ ส

ม

1 ยานนาวา กทม.

ภาพที่ 5.12 รีเลชันที่อยู่ลูกค้า

ธ ส

กรณีที่สอง 1. รีเลชันลูกค้า ดังภาพที่ 5.11 มีแอตทริบิวต์ customerID และ taxID และมีแอตทริบิวต์ customerID เป็นคีย์หลัก 2. รีเลชันที่อยู่ลูกค้า ได้จากการปรับรีเลชันลูกค้าเดิม ตามภาพที่ 5.10 โดยการน�ำแอตทริบิวต์ customerID ออกไป ดังภาพที่ 5.13 ท�ำให้รีเลชันที่อยู่ลูกค้ามีแอตทริบิวต์ดังนี้ taxID, customerName และ address และมีแอตทริบิวต์ taxID เป็นคีย์หลัก

ธ ส

customerID

taxID

C001

453265474

ม C002

C003

C004

ม taxID

453265474

customerName บมจ.อิสระ

ธ ส

523698854

523698854

บมจ.มนีลักษณ์

785214521

785214521

อนุสรณ์

458632578

อนุสรณ์

458632578

ภาพที่ 5.11 รีเลชันลูกค้า

ม

ธ ส

ม

address

11 แจ้งวัฒนะ ปากเกร็ด นนทบุรี 45 บางขุนเทียน กทม.

75/8 หมู่บ้านลิโฮ เมือง พิษณุโลก

1 ยานนาวา กทม.

ภาพที่ 5.13 รีเลชันที่อยู่ลูกค้า

ธ ส

5-49

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

เห็นได้ว่า รีเลชันลูกค้าในภาพที่ 5.11 และรีเลชันที่อยู่ลูกค้าในภาพที่ 5.12 และภาพที่ 5.13 อยู่ใน รูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) เรียบร้อยแล้ว

ธ ส

ม

กิจกรรม 5.2.4 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) มีคุณสมบัติอย่างไร 2. จากตารางสินค้าต่อไปนี้ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) หรือไม่ เพราะ เหตุใด

ม

รหัสสินค้า

ชื่อสินค้า

TA002

แปรงสีฟัน

AA003

สบู่

BA008

ดินสอ

CO023

แผ่นCD

BA007

ไม้บรรทัด

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ราคาสินค้า

รหัสประเภทสินค้า

89

D001

75

102

250

ธ ส

D001 O001 C004

140

O002

ธ ส

ม

แนวตอบกิจกรรม 5.2.4 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ ต้องมีคุณสมบัติ คือ แอตทริบิวต์ที่เป็นดี เทอร์มิแนนท์ต้องเป็นคีย์ของรีเลชัน กล่าวคือ ต้องไม่มีแอตทริบิวต์อื่นใดในรีเลชันที่สามารถระบุค่าของ แอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์หลักหรือส่วนหนึ่งส่วนใดของคีย์หลักในกรณีที่คีย์หลักเป็นคีย์ผสม 2. โครงสร้างของตารางข้างต้นจะอยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ หากแอตทริบวิ ต์ชอื่ สินค้าสามารถมีค่าซํ้ากัน เพราะถ้าชื่อสินค้าถูกก�ำหนดห้ามไม่ให้มีการซํ้ากันแล้ว แอตทริบิวต์ราคาสินค้า จะถูกระบุค่าได้จากแอตทริบิวต์ชื่อสินค้า ดังนั้น ตารางข้างต้นจะอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) หรือไม่ ขึ้นกับการ ก�ำหนดโครงสร้างของแอตทริบิวต์ชื่อสินค้า โดย ถ้าแอตทริบวิ ต์ชอื่ สินค้าสามารถมีคา่ ซาํ้ กันได้ ตารางสินค้านีจ้ ะอยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์ คอดด์ (BCNF) ถ้าแอตทริบวิ ต์ชอื่ สินค้าไม่สามารถใส่ซาํ้ กันได้ ตารางสินค้านีก้ จ็ ะไม่อยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานแบบ บอยซ์คอดด์ (BCNF)

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-50

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

ม

เรื่องที่ 5.2.5 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 4

ธ ส

ม

ดังที่กล่าวมาแล้วว่าการนอร์มัลไลเซชันถึงระดับที่3 (3NF) หรือนอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) สามารถขจัดปัญหาความซํา้ ซ้อนของข้อมูลได้จนแทบไม่เหลือความซํา้ ซ้อนอยูเ่ ลย และเพียงพอ ต่อการท�ำงานตามปกติแล้ว อย่างไรก็ดี ส�ำหรับรีเลชันที่มีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อน หรือที่เรียกว่า ความ สัมพันธ์ทมี่ กี ารขึน้ ต่อกันแบบเชิงกลุม่ (Multi-value Dependency; MVD) อาจยังต้องการการนอร์มลั ไล เซชันระดับที่สูงขึ้น เนื่องจากการนอร์มัลไลเซชันระดับที่3 (3NF) หรือนอร์มัลไลเซชันแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) ยังมีความซับซ้อนของข้อมูลอยู่ ท�ำให้ปญ ั หาในการจัดการข้อมูลทีซ่ าํ้ ซ้อนอาจส่งผลให้เกิดข้อผิด พลาดขึ้นได้นั่นเอง รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 หรือ นอร์มัลฟอร์มระดับที่ 4 (Fourth Normal Form; 4NF) เป็น ขั้นตอนที่ 5 ของวิธีการนอร์มัลไลเซชัน เพื่อปรับให้รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) เรียบร้อยแล้ว ให้เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) โดยรีเลชันที่อยู่ในรูป แบบบรรทัดฐานระดับที่4 (4NF) ต้องมีคุณสมบัติดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ต้องไม่มีการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม (no MVD) เกิดขึ้นในรีเลชัน

ม

ธ ส

วิธีการแก้ปัญหาของรีเลชันที่ไม่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) 1. ตรวจสอบการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม (MVD) หากพบว่ามีการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม ให้ท�ำ การแยกรีเลชันออก โดยแยกแอตทริบิวต์ที่ท�ำให้เกิดการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่มออกไปอยู่คนละรีเลชัน 2. น�ำแอตทริบิวต์ที่เป็นคีย์ของรีเลชันเดิม มาเป็นคีย์หลักของรีเลชันใหม่ด้วย ตัวอย่างการท�ำรีเลชันให้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่4 (4NF) ขอพิจารณาจากรีเลชันแผน การสอนในภาพที่ 5.14

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

teacherID

M001

T001

M001

T002

M001

T001

M001

T002

T010

T003

T010

T003

T010

T003

T010

T006

ธ ส

ม

ธ ส

T006

T010

T006

ธ ส

textID MA101 MA101 MM112 MM112

ธ ส TH01

TH02

ม

T010

ม

ธ ส

ม

subjectNo

5-51

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

TH03

ม

ธ ส

TH01

TH02

TH03

ภาพที่ 5.14 รีเลชันแผนการสอน

ธ ส

ม

รีเลชันแผนการสอน ในภาพที่ 5.14 มีแอตทริบิวต์ดังนี้ subjectNo เก็บข้อมูล รหัสวิชา teacherID เก็บข้อมูล รหัสอาจารย์ textID เก็บข้อมูล รหัสต�ำราเรียน เห็นได้ว่า รีเลชันแผนการสอน ในภาพที่ 5.14 วิชาหนึ่งมีอาจารย์สอนได้หลายคน และแต่ละวิชา ใช้ตำ� ราเรียนมากกว่า 1 เล่ม ดังนัน้ รีเลชันแผนการสอนในภาพนี้ มีความสัมพันธ์แบบเชิงกลุม่ 2 กลุม่ ด้วยกัน นั่นคือ ข้อมูลของอาจารย์ที่สอนในแต่ละวิชา และข้อมูลต�ำราเรียนที่ใช้ในแต่ละวิชา ซึ่งข้อมูลทั้งสองกลุ่มนี้ ไม่มคี วามเกี่ยวข้องกันเลย ท�ำให้รเี ลชันตารางสอนในภาพนี้ ไม่อยูใ่ นรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) ก�ำหนดการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่มเขียนได้ดังนี้ MVD1 : subjectNo teacherID MVD2 : subjectNo textID

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

ธ ส

5-52

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

สามารถเขียนเป็นแผนภาพการขึ้นต่อกันได้ดังนี้

ธ ส

MVD1

ม

subjectNo

MVD2

teacherID

ธ ส

ม

textID

จาก MVD1 เห็นได้ว่า มีดีเทอร์มิแนนท์ คือ subjectNo หากระบุค่า subjectNo 1 ค่า เช่น ระบุ ค่า subjectNo เป็น M001 ท�ำให้สามารถทราบค่าของแอตทริบิวต์ teacherID และ textID ได้มากกว่า 1 ค่า ได้แก่ teacherID T001 และ T002 และ textID คือ MA101 และ MM112 นั่นคือ รีเลชันแผนการ สอนภาพที่ 5.14 เมือ่ ระบุ teacherID ไม่สามารถทราบค่า subjectNo และ textID ได้ และท�ำนองเดียวกัน เมื่อระบุ textID ไม่สามารถทราบค่า subjectNo และ teacherID ได้เช่นกัน จึงไม่เกิดความสัมพันธ์ของ การขึ้นต่อกันแบบส่งผ่าน (transitive dependency) ดังนั้น รีเลชันนี้จึงอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) และไม่มแี อตทริบวิ ต์ทไี่ ม่ใช่คยี ต์ วั ใดทีส่ ามารถก�ำหนดค่าแอตทริบวิ ต์ทเี่ ป็นคียห์ ลักได้ ดังนัน้ รีเล ชันนี้จึงอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) แล้ว พิจารณารีเลชันนี้มีการขึ้นต่อกันแบบเชิงกลุ่ม (MVD) เนื่องจากมีการน�ำเอาแอตทริบิวต์ที่ไม่ สัมพันธ์กันมาไว้ในรีเลชันเดียวกัน คือ แอตทริบิวต์อาจารย์ผู้สอนและแอตทริบิวต์ต�ำราเรียน โดยมีดีเทอร์ มิแนนท์ตัวเดียวกัน คือ รหัสวิชา (subjectNo) ท�ำให้เกิดข้อมูลที่ซํ้าซ้อนกันได้ ท�ำให้เกิดปัญหาต่อการ ปรับปรุงข้อมูลได้ดังต่อไปนี้ 1. การเพิ่มข้อมูล (insertion) ข้อผิดพลาดในการเพิม่ ข้อมูล ในรีเลชันแผนการสอนในภาพที่ 5.14 หากในวิชาใดมีอาจารย์ผู้สอนเพิ่มขึ้นอีก 1 ท่าน การเพิ่มข้อมูลต้องเพิ่มมากกว่า 1 ทัพเพิล (tuple) เช่น หากวิชา M001 มีอาจารย์สอนเพิ่มอีก 1 ท่าน โดยมีรหัสอาจารย์เป็น T010 เมื่อเพิ่มข้อมูลต้องเพิ่มดังนี้

ธ ส

ม

ธ ส

subjectNo

ม

M001

M001

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

teacherID

textID

T010

MA101

T002

MM112

ธ ส

ม

ธ ส

เนื่องจาก วิชา M001 มีการใช้ต�ำราเรียน 2 เล่ม ดังนั้น เมื่อเพิ่มอาจารย์ผู้สอน จึงต้องเพิ่มข้อมูล ทั้งหมด 2 ทัพเพิล และในกรณีที่เพิ่มต�ำราเรียนเช่นเดียวกัน วิชาที่เพิ่มต�ำราเรียนมีอาจารย์ผู้สอนกี่ท่านก็ ต้องเพิ่มข้อมูลเป็นจ�ำนวนเท่ากับจ�ำนวนอาจารย์ผู้สอนในวิชานั้นๆ ดังนั้น อาจเกิดความผิดพลาดในการ เพิ่มข้อมูลได้ และยังเกิดความซํ้าซ้อนของข้อมูลเพิ่มขึ้นอีก

ม

ธ ส

5-53

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

2. การลบข้อมูล (deletion) ข้อผิดพลาดในการลบข้อมูล ในรีเลชันแผนการสอนในภาพที่ 5.14 เห็นได้ว่า วิชา T010 มีต�ำราเรียนทั้งสิ้น 3 เล่ม คือ TH01, TH02 และ TH03 และมีอาจารย์สอน 2 ท่าน คือ T003 และ T006 ดังนั้น ข้อมูลของวิชานี้จึงมีทั้งสิ้น 6 ทัพเพิล หากต้องการลบต�ำราเรียนของวิชานี้ ออกไปสัก 1 เล่ม ต้องท�ำการลบข้อมูลทัง้ สิน้ 2 จุด หรือหากต้องการลบอาจารย์ผสู้ อนวิชานีอ้ อกไป 1 ท่าน จะต้องลบข้อมูลถึง 3 จุด ดังนั้น อาจเกิดความผิดพลาดในการลบข้อมูลไม่ครบทุกจุดเกิดขึ้นได้ 3. การแก้ไขข้อมูล (modification) จากรีเลชันแผนการสอนในภาพที่ 5.14 เห็นได้วา่ ถ้าต้องการ แก้ไขข้อมูล เช่น หากต้องการแก้ไขวิชา T010 โดยแก้ไขอาจารย์ผู้สอนรหัส T006 ให้เป็นอาจารย์ผู้สอน รหัส T016 ต้องท�ำการแก้ไขข้อมูลหลายจุด ในทีน่ มี้ ที งั้ สิน้ 3 จุด ดังนัน้ การแก้ไขข้อมูลอาจเกิดข้อผิดพลาด ได้ เนือ่ งจากต้องแก้ไขข้อมูลให้ครบทุกจุด จึงไม่สามารถรับประกันได้วา่ การแก้ไขในแต่ละครัง้ นัน้ จะแก้ไข ข้อมูลได้ถูกต้องครบถ้วนทุกรายการ นอกจากนี้หากข้อมูลมีความซํ้าซ้อนมากและต้องท�ำการแก้ไขในทุก จุด จะท�ำให้สิ้นเปลืองเวลาในการท�ำงานเป็นอย่างมาก จากปัญหาดังกล่าวข้างต้น ท�ำให้ต้องมีการปรับปรุงรีเลชันแผนการสอนในภาพที่ 5.14 ให้อยู่ใน รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) เพือ่ ขจัดปัญหาทีเ่ กิดขึน้ จากการเกิดความสัมพันธ์แบบเชิงกลุม่ ในรีเล ชันนี้ พิจารณาการปรับปรุงรีเลชัน โดยการแยกรีเลชันซึ่งน�ำแอตทริบิวต์ที่ก่อให้เกิดความสัมพันธ์แบบเชิง กลุ่มนั้นออกไปอยู่ในรีเลชันใหม่ เป็น 2 รีเลชันใหม่ ดังนี้ 1. รีเลชันแผนการสอนอาจารย์ประจ�ำวิชา ดังภาพที่ 5.15 มีแอตทริบิวต์ คือ subjectNo และ teacherID และมีแอตทริบิวต์ subjectNo เป็นคีย์หลัก 2. รีเลชันแผนการสอนต�ำราเรียนประจ�ำวิชา ดังภาพที่ 5.16 มีแอตทริบิวต์ คือ subjectNo และ textID และมีแอตทริบิวต์ subjectNo เป็นคีย์หลัก

ธ ส

ม

ธ ส

ม

subjectNo M001

teacherID

ธ ส

M001

T002

T010 T010

T001

T003

ม

T006

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ม

subjectNo

textID

M001

MA101

M001

MM112

T010

TH01

T010

TH02

T010

TH03

ธ ส

ม

ธ ส

ภาพที่ 5.15 รีเลชันแผนการสอนอาจารย์ประจ�ำวิชา ภาพที่ 5.16 รีเลชันแผนการสอนต�ำราเรียนประจ�ำวิชา

ม

เห็นได้ว่า รีเลชันแผนการสอนอาจารย์ประจ�ำวิชาในภาพที่ 5.15 และรีเลชันแผนการสอนต�ำรา เรียนประจ�ำวิชาในภาพที่ 5.16 อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) เรียบร้อยแล้ว

5-54

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

กิจกรรม 5.2.5 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) มีคุณสมบัติอย่างไร 2. จากตารางสินค้าต่อไปนี้ อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่4 (4NF) หรือไม่ เพราะเหตุใด

ธ ส

รหัสสินค้า

ม

ม

ชื่อสินค้า

ราคาสินค้า

รหัสประเภทสินค้า

TA002

แปรงสีฟัน

89

D001

AA003

สบู่

75

D001

BA008

ดินสอ

102

O001

CO023

แผ่นCD

250

C004

BA007

ไม้บรรทัด

140

O002

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม

แนวตอบกิจกรรม 5.2.5 1. รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) ต้องมีคุณสมบัติ คือ ต้องไม่มีการขึ้นต่อ กันแบบเชิงกลุ่ม (no MVD) เกิดขึ้นในรีเลชัน 2. โครงสร้างของตารางข้างต้น อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) เพราะไม่มีการชึ้นต่อ กันแบบเชิงกลุ่ม (no MVD) เกิดขึ้น

ม

ธ ส

ม

เรื่องที่ 5.2.6 นอร์มัลไลเซชันระดับที่ 5

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ในขั้นตอนการท�ำนอร์มัลไลเซชันที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ตั้งแต่การท�ำนอร์มัลไลเซชันระดับที่ 1 (1NF) จนถึงการท�ำนอร์มลั ไลเซชันระดับที่ 4 (4NF) นัน้ เป็นการพิจารณาปรับรีเลชันด้วยการแตกรีเลชัน ให้เป็นรีเลชันย่อยออกไปจากเดิมเรื่อยๆ จนกระทั่งไม่มีความซํ้าซ้อนของข้อมูลเกิดขึ้นในรีเชชันใดๆ ผลที่ ได้ คือ ได้รีเลชันย่อยแยกออกมาจากเดิมเป็นจ�ำนวน 2, 3, 4 รีเลชัน หรือมากกว่า เมื่อพิจารณาถึงความ ถูกต้องของข้อมูลแล้ว สิง่ ทีค่ วรค�ำนึงถึง คือ รีเลชันย่อยดังกล่าวต้องบรรจุขอ้ มูลทีเ่ หมือนกับรีเลชันเดิมก่อน ทีจ่ ะท�ำการแตกย่อยออกมา ดังนัน้ จึงต้องมีการพิจารณาด้วยว่า หากน�ำรีเลชันย่อยทัง้ หมดกลับมารวมกัน หรือจอยน์ (join) แล้ว ผลที่ได้ยังคงเป็นรีเลชันเดิมทุกประการหรือไม่ กล่าวคือ รีเลชันที่ได้จากการรวม

ม

ธ ส

ธ ส

5-55

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ม

ธ ส

กันของรีเรชันย่อยต้องไม่มีข้อมูลเพิ่มขึ้นหรือเกินมาจากรีเลชันเดิมก่อนท�ำการแตกรีเลชัน และต้องไม่มี ข้อมูลใดหายไปจากรีเลชันเดิมก่อนการแตกรีเลชันเหล่านั้น รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 หรือนอร์มลั ไลเซชันระดับที่ 5 (5NF) เป็นขัน้ ตอนสุดท้ายของวิธกี า รนอร์มัลไลเซชัน มีวัตถุประสงค์หลัก คือ เพื่อตรวจสอบรีเลชันที่ได้จากการท�ำนอร์มัลไลเซชันระดับก่อน หน้านี้ ว่าไม่มีความซํ้าซ้อนของข้อมูลเกิดขึ้นแล้ว ซึ่งในทางปฏิบัติการนอร์มัลไลเซชันมักท�ำจนกระทั่งได้ รีเลชันที่มีคุณสมบัติอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) หรือรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) หรือรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) ก็สามารถน�ำไปใช้งานได้จริง และหลังจากนัน้ มักตรวจ สอบคุณสมบัติของรีเลชันที่ได้อีกครั้ง โดยใช้รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 (5NF) ดังนั้น ในขั้นตอนนี้เป็น ขั้นตอนที่ท�ำเพื่อให้มั่นใจว่ารีเลชันที่ได้จากการท�ำนอร์มัลไลเซชันระดับต่างๆ ไม่มีข้อมูลซํ้าซ้อนอยู่เลย คุณสมบัติของรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 (5NF) จึงมีขอบเขตกว้างพอและ ครอบคลุม ซึ่งในทางปฏิบัติหากตรวจสอบแล้วพบว่า รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 มักมี คุณสมบัติของรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ตํ่ากว่าอยู่ด้วยเสมอ รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ (5NF) นั้น ต้องมีคุณสมบัติ ดังนี้ 1. เป็นรีเลชันที่ไม่สามารถแตกให้เป็นรีเลชันย่อยได้อีก โดยถือว่าไม่มีคุณสมบัติของการขึ้นต่อ กันแบบจอยน์ (no Join Dependency; no JD) ซึ่งเมื่อน�ำรีเลชันที่แตกออกมาจอยน์ (join) แล้วได้ ผลลัพธ์ไม่เท่ากับรีเลชันเดิม แสดงว่ารีเลชันนั้นอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 แล้ว 2. หากเป็นรีเลชันทีส่ ามารถแตกให้เป็นรีเลชันย่อยได้อกี ต้องเป็นรีเลชันทีม่ คี ณ ุ สมบัตกิ ารขึน้ ต่อ กันแบบจอยน์ (JD) กล่าวคือ หากแตกรีเลชันออกไปเมือ่ เอารีเลชันย่อยมารวมกันต้องได้รเี ลชันเดิมทีไ่ ม่มี ข้อมูลสูญหายและไม่มที พั เพิลเกินมาทีเ่ รียกว่า สพิวเรียสทัพเพิล (spurious tuple) และรีเลชันย่อยทีแ่ ตก ออกมานั้นต้องมีคีย์คู่แข่ง (candidate key) ของรีเลชันเดิมอยู่ด้วยเสมอ โดยถ้าตรวจสอบแล้วพบกว่าทุ กรีเลชันย่อยที่แตกออกมามีคีย์คู่แข่งของรีเลชันเดิมอยู่ในรีเลชันย่อย ให้ถือว่ารีเลชันเดิมนั้นเป็นนอร์มัล ฟอร์มที่ 5 เลยโดยไม่ต้องแตกรีเลชันเดิมนั้นให้เป็นรีเลชันย่อย ตัวอย่างรีเลชันนักศึกษา ในภาพที่ 5.17 เป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 3 (3NF) แล้ว

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

studentID

studentName

Class

S001

Papasi

4

S002

Manee

S003

Montree

ม

ธ ส 4 3

ภาพที่ 5.17 รีเลชันนักศึกษา (3NF)

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

5-56

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

เขียนแผนภาพของรีเลชันนักศึกษา ได้ดังภาพที่ 5.18

ธ ส

studentID

แตกรีเลชันย่อย ได้ดังนี้

ม

studentID

class

ธ ส

studentID

studentName

studentName

ม

class

ภาพที่ 5.18 รีเลชันนักศึกษาจากนอร์มัลฟอร์มที่ 3 (3 NF)

ม

ธ ส

เมือ่ น�ำรีเลชันทีแ่ ตกแล้วมารวมกัน (join) ได้รเี ลชันเดิม คือ รีเลชันนักศึกษา หากพิจารณาจะเห็นว่า รีเลชันย่อยมีคีย์คู่แข่ง (candidate key) เป็นคีย์เดียวกัน คือ studentID ดังนั้น รีเลชันนักศึกษานี้จึงเป็น รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 (5NF) แล้ว และไม่ควรแตกรีเลชันนักศึกษานี้ให้เป็นรีเลชัน ย่อยอีก ตัวอย่างการตรวจสอบรีเลชันว่าอยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 (5NF) โดยพิจารณาจาก ตัวอย่างรีเลชันลูกค้าในภาพที่ 5.9 และรีเลชันที่อยู่ลูกค้าในภาพที่ 5.10 ต่อไปนี้

ธ ส

ม

ธ ส

ม

customerID

taxID

customerID

customerName

address

C001

453265474

C001

บมจ.อิสระ

11 แจ้งวัฒนะ ปากเกร็ด นนทบุรี

C002

523698854

บมจ.มนีลักษณ์

45 บางขุนเทียน กทม.

อนุสรณ์

75/8 หมู่บ้านลิโฮ เมือง พิษณุโลก

ธ ส

C003 C004

ม

785214521

458632578

ม C002 C003

C004

ภาพที่ 5.11 รีเลชันลูกค้า

อนุสรณ์

ม

ธ ส

1 ยานนาวา กทม.

ภาพที่ 5.12 รีเลชันที่อยู่ลูกค้า

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

จากรีเลชันลูกค้า ภาพที่ 5.11 เขียนเป็นแผนภาพได้ดังนี้

ธ ส

customerID

ม

5-57

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

taxID

ม

พิจารณารีเลชันลูกค้า ในภาพที่ 5.11 เป็นรีเชชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานแบบบอยซ์คอดด์ (BCNF) เรีย[ร้อยแล้ว จากการพิจารณาในตัวอย่างเรื่องที่ 5.2.4 และเนื่องจากรีเลชันลูกค้านี้ไม่มีการขึ้น ต่อกันแบบเชิงกลุ่ม ดังนั้น รีเลชันลูกค้าจึงเป็นรีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 4 (4NF) เนื่องจากรีเลชันนี้มีแอตทริบิวต์เพียง 2 แอตทริบิวต์เท่านั้น ไม่สามารถแตกเป็นรีเลชันย่อยออก ไปได้อีก จึงถือว่ารีเลชันนี้อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 (5NF) แล้ว จากรีเลชันที่อยู่ลูกค้า ในภาพที่ 5.12 เขียนเป็นแผนภาพได้ดังนี้

ธ ส

customerID

แตกรีเลชันย่อย ได้ดังนี้

ม

customerID

customerName

ท�ำการรวมรีเลชันย่อย ได้ดังนี้

customerID

ธ ส

ธ ส

ม

customerName

customerID

ธ ส

ม

customerName

ธ ส

address

customerID

ม address

ธ ส

เห็นได้ว่า รีเลชันที่อยู่ลูกค้ามีคุณสมบัติการขึ้นต่อกันแบบจอยน์ (join dependency) เพราะเมื่อ แตกรีเลชันออกเป็นรีเลชันย่อยแล้ว น�ำรีเลชันย่อยที่ได้มารวมกันผลที่ได้คือ ได้รีเลชันเหมือนรีเลชันเดิม ก่อนท�ำการแตกรีเลชัน และทุกรีเลชันที่แตกย่อยออกมามีแอตทริบิวต์ customerID เป็นคีย์คู่แข่ง (candidate key) เหมือนกันทั้ง 2 รีเลชัน ดังนั้น จึงถือว่ารีเลชันที่อยู่ลูกค้าในภาพที่ 5.12 เป็นรีเลชันที่อยู่ใน รูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 (5NF) เรียบร้อยแล้ว

ม

ธ ส

กิจกรรม 5.2.6 รีเลชันที่อยู่ในรูปแบบบรรทัดฐานระดับที่ 5 (5NF) มีคุณสมบัติอย่างไร

ม

ม

5-58

การจัดการระบบฐานข้อมูล

ธ ส

ม

ธ ส

แนวตอบกิจกรรม 5.2.5 เป็นรีเลชันที่ไม่สามารถแตกให้เป็นรีเลชันย่อยได้อีก ถือว่าไม่มีคุณสมบัติของการขึ้นต่อกันแบบ จอยน์(no JD) หรือ เป็นรีเลชันที่สามารถแตกให้เป็นรีเลชันย่อยได้อีก โดยต้องเป็นรีเลชันที่มีคุณสมบัติ การขึ้นต่อกันแบบจอยน์ (JD) กล่าวคือ หากแตกรีเลชันออกไป เมื่อเอารีเลชันย่อยมารวมกัน จะต้องได้ รีเลชันเดิมที่ไม่มีข้อมูลสูญหายและไม่มีทัพเพิลที่เกินมา เรียกว่า สพิวเรียสทัพเพิล (spurious tuple)

ธ ส

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

ธ ส

ม

บรรณานุกรม

ธ ส

5-59

การออกแบบโดยวิธีนอร์มัลไลเซชัน

ธ ส

ม

วิภา เจริญภัณฑารักษ์. (2542). “ทฤษฎีการออกแบบโดยวิธกี ารนอร์มลั ไลเซชัน” ใน เอกสารการสอนชุดวิชาการ จัดการระบบฐานข้อมูล หน่วยที่ 7 สาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมธิราช. รองศาสตราจารย์ ดร. ศุภมิตร จิตตะยโศธร ผู้อ�ำนวยการส�ำนักวิจัยและบริการคอมพิวเตอร์ และอาจารย์ประจ�ำ ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหาร ลาดกระบัง ลาภลอย วานิชอังกูร เรียนรู้ด้วยตนเอง DataBase-Query-T-SQL-Stored Procedure จัดพิมพ์จัดจ�ำหน่าย: บริษัท ซีเอ็ดยูเคชั่น จ�ำกัด (มหาชน) ISBN: 978-616-08-0009-4 โอภาส เอี่ยมสิริวงศ์. (2551). ระบบฐานข้อมูล. บริษัท ซีเอ็ดยูเคชั่น จ�ำกัด (มหาชน) ISBN : 9789742126087 สุจติ รา อดุลย์เกษม ครัง้ ทีพ่ มิ พ์: 1/2553 ISBN : 9789749918685 ส�ำนักพิมพ์ : ท้อป, บจก.สนพ. เดือนปีทพี่ มิ พ์ : --/2010 รัฐสิทธิ์ สุขะหุต. ฐานข้อมูลเบื้องต้น. ภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ http://software.thaiware.com/1938-Database-Fundamentals-E-Book-Database.html

ม

ธ ส

ม

ม

ธ ส

ธ ส

ม

ธ ส

ม ม

ธ ส

ธ ส

ม

ม

ธ ส