Normalización de una Base de Datos
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Normalización de una Base de Datos La normalización es una técnica que se ha desarrollado para obtener estructuras de datos eficientes, garantizando un buen diseño lógico de la BD. La normalización es un paso obligado cuando el esquema relacional se obtiene directamente desde la observación del mundo real, sin pasar por la construcción de un modelo conceptual.
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Normalización de una Base de Datos La normalización es una técnica que se ha
desarrollado para obtener estructuras de datos eficientes, garantizando un buen diseño lógico de la BD.
La normalización es un paso obligado cuando el esquema relacional se obtiene directamente desde la observación del mundo real, sin pasar por la construcción de un modelo conceptual.
Normalización de una Base de Datos El paso directo del mundo real a las
relaciones, suele dar como resultado relaciones con algunos problemas que es necesario refinar aplicando la normalización.
Es un proceso en el que un conjunto dado de relaciones es reemplazado por otro conjunto de relaciones, con una estructura más simple y más regular.
Normalización de una Base de Datos Los problemas que pueden existir en un
esquema de relación son, entre otros: Anomalías de repetición: puede que cierta
información esté repetida innecesariamente. Anomalías de actualización: como consecuencia
de las repeticiones, las actualizaciones pueden afectar a múltiples filas.
Anomalías de inserción: puede ser imposible añadir información a la BD.
Anomalías de borrado: el borrado de una fila podría implicar pérdida de información.
Normalización de una Base de Datos Existen varias formas normales, aunque en
un proceso de normalización estándar es suficiente con llegar hasta la tercera o cuarta forma normal.
El método más usado de normalizar consiste en descomponer, iterativamente, una relación en dos o más de forma normal más refinada.
Los requisitos exigen que no exista pérdidas de información ni dependencias de atributos.
Normalización de una Base de Datos Se dice que una relación está en
determinada forma normal si satisface las condiciones asociadas con dicha forma normal.
Las tres primeras formas normales fueron definidas inicialmente por Codd.
Boyce y Codd definieron una versión modificada de la tercera forma normal.
Posteriormente fueron definidas la cuarta y quinta forma normal.
Normalización de una Base de Datos
Id Nombre Categoria Supsor Sucursal
1123 M. García Oficial 1145 123
1123 M. García Oficial 1145 345
2321 C. Ramos Repartidor 123
2321 C. Ramos Repartidor 678
2321 C. Ramos Repartidor 234
2321 C. Ramos Repartidor 345
1145 C. Fernández Repartidor 234
Normalización de una Base de Datos La redundancia o repetición en los datos,
además de desperdiciar espacio, puede conducir a perder la integridad de los datos.
Si se tiene una inconsistencia de datos entre las tuplas que contienen datos repetidos se tiene una anomalía de actualización.
Si se insertan datos incompletos se tiene una anomalía de inserción.
Normalización de una Base de Datos La forma intuitiva de evitar o corregir tales
problemas es dividir la relación Empleados en dos relaciones, Empleados y Destinos, con lo cual se elimina la anomalía.
El método más formal es la normalización. La normalización es el proceso de dividir
relaciones (tablas) en varias relaciones (tablas) para eliminar las anomalías y mantener la integridad de los datos.
Normalización de una Base de DatosPrimera Forma Normal Una relación está en primera forma normal
(1FN) si los valores en la relación son atómicos para cada atributo de la relación.
En una tupla cada atributo sólo puede tomar un único valor.
La definición de Codd de una relación incluye la condición de que la relación esté en primera forma normal.
Normalización de una Base de Datos
Id Nombre Categoría Supsor Sucursal
1123 M García Oficial 1145 123, 345
2321 C Ramos Repartidor 123, 678, 234, 345
1145 C Fernández
Repartidor 234
Normalización de una Base de Datos Las dependencias funcionales (DF) proveen
una manera para definir restricciones adicionales en un esquema relacional.
La idea esencial es que el valor de un atributo en una tupla determina unívocamente el valor de otro atributo en esa misma tupla.
Si A y B son atributos de la relación R, entonces DF: A B Es decir, A determina funcionalmente B
Normalización de una Base de Datos El atributo en la parte izquierda de una DF
se llama determinante, porque ese valor determina el valor del atributo de la parte derecha.
La clave de una relación es un determinante, debido a que valor determina unívocamente el valor de todos los atributos en una tupla.
Normalización de una Base de DatosSegunda Forma Normal Una relación está en Segunda Forma
Normal (2FN) si cualquier atributo que no forme parte de la clave no es funcionalmente dependiente de una parte de la clave.
La 2FN solo puede violarse cuando la clave sea una clave compuesta; es decir, cuando conste de más de un atributo.
Normalización de una Base de Datos
Id Sucursal Fecha Nombre
1123 123 05-02-2007 M García
2321 123 25-01-2007 C Ramos
1123 345 19-02-2007 M García
2321 678 06-03-2007 C Ramos
2321 234 12-04-2007 C Ramos
Normalización de una Base de Datos La clave está compuesta por Id y Sucursal,
el atributo Nombre depende funcionalmente de una parte de la clave (Id).
La relación no se encuentra en 2FN, lo que puede llevar a los siguientes problemas: El nombre del empleado se repite en cada fila
que contenga un destino para ese empleado. Si el nombre del empleado cambia, cada fila que
contenga un destino de ese empleado debe ser actualizada. Esto es una anomalía de actualización.
Normalización de una Base de Datos Debido a esta redundancia, los datos podrían
dar lugar a inconsistencias con distintas filas, mostrando diferentes nombres para el mismo empleado.
Si un empleado no tiene destinos, puede que no haya filas en las que guardar su nombre.
Los Problemas se solucionan partiendo la relación original en dos relaciones más pequeñas Destino (Id, Sucursal, Fecha) Empleado (Id, Nombre)
Normalización de una Base de Datos Estas relaciones son más pequeñas que la
relación original y se llaman proyecciones. Una proyección resulta de la selección de
algunos atributos de una relación existente, que son representados como una nueva relación.
El proceso de descomponer una relación que no está en 2FN en dos relaciones que están en 2FN es el siguiente: Crear una nueva relación usando los atributos de
la dependencia funcional (DF) responsable como los atributos en la nueva relación.
Normalización de una Base de DatosLos atributos dependientes, la parte
derecha de la DF, se eliminan de la relación original.
Si hay más de una DF, se repiten los pasos anteriores para cada DF que exista.
Si el mismo determinante aparece en más de una DF, toman todos los atributos funcionalmente dependientes con ese determinante como atributos no claves en la relación teniendo al determinante como clave.
Normalización de una Base de DatosTercera Forma Normal Una relación R está en tercera forma
normal (3FN) si se encuentra en 2FN y además ninguno de sus atributos no claves tiene dependencias transitivas respecto de las claves.
Una dependencia transitiva aparece cuando un atributo no clave es funcionalmente dependiente de uno o más atributos no claves.
Normalización de una Base de Datos
Id Categoría Prima
1123 Oficial 450
2321 Repartidor 300
1145 Oficial 450
Normalización de una Base de Datos Si una relación no está en 3FN aparecen problemas
similares a los expuestos en la violación del diseño de 2FN La prima para cada categoría se repite en las filas de
cada empleado que tiene la misma categoría, produciendo una redundancia de datos.
Si la prima de una categoría cambia, todas las filas afectadas deben ser actualizadas, lo que puede suponer anomalías de actualización.
Si una fila es borrada se puede perder el dato de la prima para una categoría, lo que supone anomalía de borrado.
Si no existen empleados en una categoría no existirán filas en las que guardar la prima de esa categoría, lo que supone anomalía de inserción
Normalización de una Base de Datos La solución pasa por descomponer la
relación en dos relaciones: La primera será el resultado de eliminar de la
anterior relación, la columna del atributo transitivamente dependiente.
La segunda relación se forma con los atributos de la dependencia funcional entre los atributos no claves, eligiendo como clave al determinante de la dependencia.
R1 (Id, Categoría) R2 (Categoría, Prima)
Normalización de una Base de DatosForma Normal Boyce-Codd Una relación está en forma normal Boyce-
Codd (FNBC) si para toda dependencia funcional el determinante es una clave.
Para toda DF: A B , A es una clave. Si una relación está en FNC, está también
en 2FN, sin embargo lo inverso no es cierto. El criterio de FNBC es una versión
perfeccionada de la 3FN debida a Boyce y Codd.
Normalización de una Base de Datos Para transformar una relación que no está
en FNBC se procede de la siguiente forma: A partir de la relación a transformar se
forma una relación R1 eliminando los atributos dependientes (parte derecha) de cualquier DF que haga fallar el criterio.
Forme una nueva relación R2 con los atributos de la DF que hace fallar el criterio de FNBC y elija como clave el determinante
Normalización de una Base de Datos Si R1 o R2 no están en FNBC, se continúa
aplicando el proceso de descomposición hasta que todas las relaciones estén en FNBC.
Debido a que toda relación está, por definición, en 1FN y debido a que las relaciones en FNBC están siempre en 2FN, se cumple lo siguiente:
FNBC implica 2FN implica 1FN
Normalización de una Base de Datos Si se verifica que cada determinante en
cada relación es una clave de esa relación (criterio FNBC), entonces todas las relaciones están en primera, segunda y tercera forma normal.
Esto simplifica enormemente el proceso de normalización, pues ahora sólo se requiere comprobar un criterio.
Normalización de una Base de Datos El criterio para la 3FN es un poco más débil que el
criterio de FNBC, ya que no maneja dos casos de excepción: Un atributo no clave es dependiente de un atributo clave
en una clave compuesta. Un atributo clave en una clave compuesta es dependiente
de un atributo no clave. FNBC incluye ambos casos. Por tanto, si una
relación está en FNBC entonces está también en 3FN, en el sentido de la dependencia transitiva, y está también en 2FN.
Normalización de una Base de DatosCuarta Forma Normal La 3FN es la forma ideal en lo referente a
dependencias funcionales. Existen otras formas normales ya que: Pueden existir otras dependencias en una base de
datos además de las dependencias funcionales, aunque estas últimas son las más habituales.
Las dependencias no funcionales más habituales son las dependencias multivaluadas.
Normalización de una Base de Datos Se dice que una relación está en cuarta
forma normal (4FN) si cumple la 3FN y no tiene atributos multivaluados.
Una dependencia multivaluada tiene lugar cuando el valor de un atributo determina un conjunto de valores múltiples.
Este tipo de relaciones da lugar a una enorme duplicación de valores de datos a causa de las dependencias multivaluadas.
Normalización de una Base de Datos
Nombre Edad Asociación Materia
José Pérez 20 Deportes Derecho I
José Pérez 20 Estudiantes Derecho I
José Pérez 20 Deportes Matemáticas I
José Pérez 20 Estudiantes Matemáticas I
Normalización de una Base de Datos La aplicación de la 4FN debería eliminar
dichas dependencias. El problema de las dependencias
multivaluadas tiene su origen en los atributos multivaluados.
Se soluciona poniendo todos los atributos multivaluados en relaciones formadas por ellos mismos junto con la clave a la cual se aplican los valores de los atributos.
Normalización de una Base de Datos Otras formas normales La normalización puede continuar dando
lugar a un mayor refinamiento en el diseño de una base de datos mediante la aplicación de más formas normales.
El interés teórico de este proceso tiene muy dudoso valor práctico.
La mayoría de productos comerciales no soportan formas normales superiores a FNBC
