Как спроектировать базу данных, чтобы в будущем не пришлось её переписывать — базовые советы

Прим. перев. Предполагается, что вы уже имеете начальные знания по SQL. Если вы плохо понимаете, что такое таблицы, строки, индексы, первичные ключи и ссылочная целостность, то лучше сначала изучить их, например по этим видео:

А если вы знакомы с SQL и вас не остановили предыдущие термины, на всякий случай напомним, что:

• атомарность предполагает, что значение нельзя разделить на несколько атрибутов;
• под кортежем понимается запись (строка) в таблице базы данных;
• атрибут — это колонка таблицы;
• неключевой атрибут — это атрибут, не входящий в состав никакого потенциального ключа.

Есть минимум два требования, которые должны быть соблюдены при проектировании структуры БД:

1. Сохранить всю информацию после разделения её на таблицы.
2. Минимизировать избыточность того, как эта информация хранится.

Примечание Второй пункт важен не только из-за того, что избыточность влияет на размер БД. Чаще всего при обновлении данных нужно обработать много строк. В таком случае вы рискуете просто забыть обновить некоторые из них, что приведёт к коллизиям внутри БД.

Ниже перечислены некоторые рекомендации, которые помогут добиться эффективной структуры:

• используйте хотя бы третью нормальную форму;
• создавайте ограничения для входных данных;
• не храните ФИО в одном поле, также как и полный адрес;
• установите для себя правила именования таблиц и полей.

Используйте хотя бы третью нормальную форму

Нормальные формы — это требования, которые должны соблюдаться при правильной проектировке базы данных.

Нормальных форм существует целых 6 штук, однако обычно соблюдают всего лишь 3 и для начала этого более чем достаточно.

Первая нормальная форма

Для примера будем использовать отношение сотрудники_отделы_проекты. В нём есть информация о номере сотрудника, его фамилии, номере отдела, в котором он работает, номере телефона отдела и так далее.

Это отношение, как и любое другое, автоматически находится в первой нормальной форме:

• в отношении нет одинаковых кортежей;
• кортежи не упорядочены;
• атрибуты не упорядочены и различаются по наименованию;
• все значения атрибутов атомарны.

Вторая нормальная форма

В нашем случае у таблицы выше имеется сложный (составной) ключ {Н_СОТР, Н_ПРО}. От части ключа Н_СОТР зависят неключевые атрибуты ФАМ, Н_ОТД, ТЕЛ. От части ключа Н_ПРО зависит неключевой атрибут ПРОЕКТ. А вот атрибут Н_ЗАДАН зависит от всего составного ключа, так как сотрудник может выполнять одно задание в одном проекте.

Поэтому для приведения отношения ко второй нормальной форме из отношения сотрудники_отделы_проекты нужно выделить два отношения сотрудники_отделы и проекты, а исходное отношение оставим отношением задания.

Наконец, третья нормальная форма

Отношение находится в третьей нормальной форме, когда отношение находится во второй нормальной форме и все неключевые атрибуты взаимно независимы.

Для того, чтобы устранить зависимость неключевых атрибутов, нужно произвести декомпозицию отношения ещё на несколько отношений. При этом те неключевые атрибуты, которые являются зависимыми, выносятся в отдельное отношение.

Отношение сотрудники_отделы не находится в третьей нормальной форме, так как имеется зависимость неключевых атрибутов, таких как зависимость номера телефона от номера отдела. Поэтому декомпозируем отношение сотрудники_отделы на два отношения — сотрудники и отделы:

Используйте проверочные ограничения

База данных — это не просто набор таблиц. В неё встроено много инструментов, которые помогут с сохранностью и качеством данных.

В первую очередь БД поможет с ограничением значений, которые принимают поля.

Внешние ключи регламентируют отношения между таблицами. Благодаря им сильно упрощается контроль за структурой базы, уменьшается и упрощается код приложения. Правильно настроенные внешние ключи — это гарант того, что увеличится целостность данных за счёт уменьшения избыточности. Поэтому обязательно применяйте ограничение внешнего ключа при определении связей между таблицами.

Выражения ON DELETE и ON UPDATE внешних ключей используются для указания действий, которые будут выполняться при удалении строк родительской таблицы (ON DELETE) или изменении родительского ключа (ON UPDATE). Не пренебрегайте ими.

Стоит убедиться, что обязательность заполнения (NOT NULL) проверяется для полей, которые строго не должны оставаться пустыми.

Используйте CHECK, чтобы убедиться, что значения входят в диапазон (например чтобы цена не была отрицательной).

Не храните ФИО в одном поле, также как и полный адрес

Представим ситуацию, когда вам понадобится узнать, в каком городе продукт более популярен. В таком случае, если полный адрес хранится в виде цельной строки, сделать это будет очень тяжело, ведь вам нужно будет каким-то образом выделить из этой строки город. Учитывая все возможные форматы и варианты адресов, эта задача становится практически невыполнимой. Похожая ситуация и с ФИО. Даже если кажется, что это ни к чему, храните эти данные в разных полях, и в будущем вы поблагодарите себя.

Установите для себя правила именования таблиц и полей

Сложно работать с данными, которые выглядят как-то так: user.firstName, user.last_name, user.birthDate. Конечно, каждый программист в праве сам выбирать для себя стиль наименования, но для SQL рекомендуется выбрать наименование с подчёркиванием. Потому что не все SQL-движки одинаково работают с заглавными буквами, а помещать всё в кавычки бывает утомительно.

Ещё нужно определиться как будут называться таблицы — во множественном числе (users) или в единственном (user). Каждая базовая структура в БД обычно настроена на множественное число, поэтому и именовать таблицы стоит соответственно.

Не упускайте возможность сложить побольше обязанностей на базу данных, чтобы облегчить себе работу над приложением и думать о его структуре, а не о контроле табличных связей.

Всё приходит с опытом. Спроектируйте две-три схемы, и картинка сама сложится у вас в голове. Отталкивайтесь от задачи —некоторыми рекомендациями иногда можно пренебречь.