Normalización

Normalización

Definición:

La normalización de bases de datos es un proceso que consiste en designar y aplicar una serie de reglas a las relaciones obtenidas tras el paso del modelo entidad-relación al modelo relacional.

Las bases de datos relacionales se normalizan para:

• Evitar la redundancia de los datos.
• Disminuir problemas de actualización de los datos en las tablas.
• Proteger la integridad de los datos.

En el modelo relacional es frecuente llamar tabla a una relación, aunque para que una tabla sea considerada como una relación tiene que cumplir con algunas restricciones:

• Cada tabla debe tener su nombre único.
• No puede haber dos filas iguales. No se permiten los duplicados.
• Todos los datos en una columna deben ser del mismo tipo.

Dependencias:

Dependencia funcional

B es funcionalmente dependiente de A.

Una dependencia funcional es una conexión entre uno o más atributos. Por ejemplo si se conoce el valor de DNI tiene una conexión conApellido o Nombre .

Las dependencias funcionales del sistema se escriben utilizando una flecha, de la siguiente manera:

FechaDeNacimiento ${\displaystyle \rightarrow }$ Edad

De la normalización (lógica) a la implementación (física o real) puede ser sugerible tener estas dependencias funcionales para lograr la eficiencia en las tablas.

Propiedades de la dependencia funcional

Dependencia funcional reflexiva

Si "y" está incluido en "x" entonces x ${\displaystyle \rightarrow }$ y

A partir de cualquier atributo o conjunto de atributos siempre puede deducirse él mismo. Si la dirección o el nombre de una persona están incluidos en el DNI, entonces con el DNI podemos determinar la dirección o su nombre.

Dependencia funcional Aumentativa

${\displaystyle x\rightarrow y}$ entonces ${\displaystyle xz\rightarrow yz}$

DNI ${\displaystyle \rightarrow }$ nombre

DNI,dirección ${\displaystyle \rightarrow }$ nombre,dirección

Si con el DNI se determina el nombre de una persona, entonces con el DNI más la dirección también se determina el nombre y su dirección.

Dependencia funcional transitiva

Dependencia funcional transitiva.

Sean X, Y, Z tres atributos (o grupos de atributos) de la misma entidad. Si Ydepende funcionalmente de X y Z de Y, pero X no depende funcionalmente deY, se dice entonces que Z depende transitivamente de X. Simbólicamente sería:

X ${\displaystyle \rightarrow }$ Y ${\displaystyle \rightarrow }$ Z entonces X ${\displaystyle \rightarrow }$ Z

FechaDeNacimiento ${\displaystyle \rightarrow }$ Edad

Edad ${\displaystyle \rightarrow }$ Conducir

FechaDeNacimiento ${\displaystyle \rightarrow }$ Edad ${\displaystyle \rightarrow }$ Conducir

Entonces tenemos que FechaDeNacimiento determina a Edad y la Edad determina a Conducir, indirectamente podemos saber a través de FechaDeNacimiento a Conducir (En muchos países, una persona necesita ser mayor de cierta edad para poder conducir un automóvil, por eso se utiliza este ejemplo).

"C será un dato simple (dato no primario), B, será un otro dato simple (dato no primario), A, es la llave primaria (PK). Decimos que C dependerá de B y B dependerá funcionalmente de A."

Formas Normales:

Las formas normales son aplicadas a las tablas de una base de datos. Decir que una base de datos está en la forma normal N es decir que todas sus tablas están en la forma normal N. 

Primera Forma Normal (1FN)

En general, las primeras tres formas normales son suficientes para cubrir las necesidades de la mayoría de las bases de datos. El creador de estas 3 primeras formas normales (o reglas) fue Edgar F Coord.

Una tabla está en Primera Forma Normal si:

• Todos los atributos son atómicos. Un atributo es atómico si los elementos del dominio son simples e indivisibles.
• La tabla contiene una clave primaria única.
• La clave primaria no contiene atributos nulos.
• No debe existir variación en el número de columnas.
• Los Campos no clave deben identificarse por la clave (Dependencia Funcional)
• Debe Existir una independencia del orden tanto de las filas como de las columnas, es decir, si los datos cambian de orden no deben cambiar sus significados

Esta forma normal elimina los valores repetidos dentro de una Base de Datos.

Segunda Forma Normal (2FN)

Dependencia Funcional. Una relación está en 2FN si está en 1FN y si los atributos que no forman parte de ninguna clave dependen de forma completa de la clave principal. Es decir que no existen dependencias parciales. (Todos los atributos que no son clave principal deben depender únicamente de la clave principal).

En otras palabras podríamos decir que la segunda forma normal está basada en el concepto de dependencia completamente funcional. Una dependencia funcional ${\displaystyle x\rightarrow y}$ es completamente funcional si al eliminar los atributos A de X significa que la dependencia no es mantenida, esto es que ${\displaystyle A\in X,X-\{A\}\nrightarrow Y}$. Una dependencia funcional ${\displaystyle x\rightarrow y}$es una dependencia parcial si hay algunos atributos ${\displaystyle A\in X}$ que pueden ser eliminados de X y la dependencia todavía se mantiene, esto es ${\displaystyle A\in X,X-\{A\}\rightarrow Y}$.

Por ejemplo {DNI, ID_PROYECTO} ${\displaystyle \rightarrow }$ HORAS_TRABAJO (con el DNI de un empleado y el ID de un proyecto sabemos cuántas horas de trabajo por semana trabaja un empleado en dicho proyecto) es completamente funcional dado que ni DNI ${\displaystyle \rightarrow }$ HORAS_TRABAJO ni ID_PROYECTO ${\displaystyle \rightarrow }$ HORAS_TRABAJO mantienen la dependencia. Sin embargo {DNI, ID_PROYECTO} ${\displaystyle \rightarrow }$ NOMBRE_EMPLEADO es parcialmente dependiente dado que DNI ${\displaystyle \rightarrow }$ NOMBRE_EMPLEADO mantiene la dependencia.

Tercera Forma Normal (3FN)

La tabla se encuentra en 3FN si es 2FN y si no existe ninguna dependencia funcional transitiva entre los atributos que no son clave.

Un ejemplo de este concepto sería que, una dependencia funcional X->Y en un esquema de relación R es una dependencia transitiva si hay un conjunto de atributos Z que no es un subconjunto de alguna clave de R, donde se mantiene X->Z y Z->Y.

Por ejemplo, la dependencia SSN->DMGRSSN es una dependencia transitiva en EMP_DEPT de la siguiente figura. Decimos que la dependencia de DMGRSSN el atributo clave SSN es transitiva vía DNUMBER porque las dependencias SSN→DNUMBER y DNUMBER→DMGRSSN son mantenidas, y DNUMBER no es un subconjunto de la clave de EMP_DEPT. Intuitivamente, podemos ver que la dependencia de DMGRSSN sobre DNUMBER es indeseable en EMP_DEPT dado que DNUMBER no es una clave de EMP_DEPT.

Formalmente, un esquema de relación ${\displaystyle R}$ está en 3 Forma Normal Elmasri-Navathe,² si para toda dependencia funcional ${\displaystyle X\rightarrow A}$, se cumple al menos una de las siguientes condiciones:

1. ${\displaystyle X}$ es superllave o clave.
2. ${\displaystyle A}$ es atributo primo de ${\displaystyle R}$; esto es, si es miembro de alguna clave en ${\displaystyle R}$.

Además el esquema debe cumplir necesariamente, con las condiciones de segunda forma normal.