TEORÍA DE LAS NORMALIZACIONES BASE DE DATOS.

 CLAVE:

SE OBTIENE UNA TABLA.

FN= FASE

REDUNDANCIA DE DATOS = (MUCHAS VUELTAS)  NINGUNA EXPLICACIÓN DE DATOS NO HAY RELACION CON LAS TABLAS.

QUE  NO HAYA  AMBIGÜEDAD NI REDUNDANCIA  SE PUEDE  PERDER DATOS 

DEFINICIÓN:

El proceso de normalización es un proceso de descomposición de los esquemas de relación hasta que

todas las relaciones alcancen la forma normal deseada. En general, interesa:

©      Determinar las llaves candidato (míniales) de cada relación.

©      Determinar la forma normal de la relación.

©      ¿Está en FNBC? Si no, normalizar.

©      ¿La normalización no asegura la preservación de información y dependencias? Conformarse con 3FN

Objetivo

Las bases de datos relacionales se normalizan para:

©      Minimizar la redundancia de los datos.

©      Disminuir problemas de actualización de los datos en las tablas.

©      Proteger la integridad de datos.

En el modelo relacional es frecuente llamar tabla a una relación; 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

REGLAS DE NORMALIZACIÓN:

El punto de partida del proceso de normalización es un conjunto de tablas con sus atributos, el denominado esquema relacional. Se pretende mejorar dicho esquema de datos. Se dice que una tabla está en una determinada forma normal si satisface un cierto número de restricciones impuestas por la correspondiente regla de normalización. La aplicación de una de estas reglas a un esquema relacional produce un nuevo esquema relacional en el que no se ha introducido ningún nuevo atributo.

Un esquema relacional se compone de una serie de ternas T(A,D) donde T es el nombre de una tabla, A el conjunto de los atributos de esa tabla y D el conjunto de dependencias funcionales que existen entre esos atributos.

Si una tabla no satisface una determinada regla de normalización, se procede a descomponerla en otras dos nuevas que sí las satisfagan. Esto usualmente requiere decidir qué atributos de la tabla original van a residir en una u otra de las nuevas tablas. La descomposición tiene que conservar dos propiedades fundamentales:

 

1.      No pérdida de información.

Sea T(A,D) que se divide en T1(A1,D1) y T2(A2,D2). A partir de los atributos comunes en ambos esquemas es posible determinar los atributos de T1 no presentes en T2 (es decir, el conjunto A1 - A2) o bien los atributos de T2 no presentes en T1 (el conjunto diferencia A2 - A1). Desde cualquier esquema se consigue recuperar los datos del otro mediante un mecanismo de clave ajena que permite reconstituir el esquema original de partida. Expresado mediante dependencias funcionales, la intersección de los conjuntos de atributos A1 y A2 debe determinar funcionalmente la diferencia de los conjuntos de atributos A1 - A2 o bien A2 - A1.

 

 

2.      No pérdida de dependencias funcionales.

La normalización consiste pues en descomponer los esquemas relacionales (tablas) en otros equivalentes (puede obtenerse el original a partir de los otros) de manera que se verifiquen unas determinadas reglas de normalización. Evidentemente las reglas de normalización imponen una serie de restricciones en lo relativo a la existencia de determinados esquemas relacionales. Según se avance en el cumplimiento de reglas y restricciones se alcanzará una mayor forma normal. Existen

cinco formas normales hacia las cuales puede conducir el proceso de normalización de forma incremental más una forma normal independiente de las otras.

El proceso de normalización  consiste en 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.

Primera Forma Normal (1FN)

Una relación está en primera forma normal cuando todos sus atributos son atómicos.  Una tabla está en Primera Forma Normal si:

©      Todos los atributos son atómicos. Un atributo es atómico si los elementos del dominio son indivisibles, mínimos.

©      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

©      Una tabla no puede tener múltiples valores en cada columna.

©      Los datos son atómicos (a cada valor de X le pertenece un valor de Y y viceversa).

©      Esta forma normal elimina los valores repetidos dentro de una BD

Segunda Forma Normal (2FN)

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  es completamente funcional si al eliminar los atributos A de X significa que la dependencia no es mantenida, esto es que . Una dependencia funcional  es una dependencia parcial si hay algunos atributos  que pueden ser eliminados de X y la dependencia todavía se mantiene, esto es .

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  está en 3 Forma Normal Elmasri-Navathe, si para toda dependencia funcional , se cumple al menos una de las siguientes condiciones:

©      es super llave o clave.

©      es atributo primo de ; esto es, si es miembro de alguna clave en .

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

Por ejemplo {DNI, ID_PROYECTO}  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  HORAS_TRABAJO ni ID_PROYECTO  HORAS_TRABAJO mantienen la dependencia. Sin embargo {DNI, ID_PROYECTO}  NOMBRE_EMPLEADO es parcialmente dependiente dado que DNI  NOMBRE_EMPLEADO mantiene la dependencia.

Forma normal de Boyce-Codd (FNBC)

La tabla se encuentra en FNBC si cada determinante, atributo que determina completamente a otro, es clave candidata. Deberá registrarse de forma anillada ante la presencia de un intervalo seguido de una formalización perpetua, es decir las variantes creadas, en una tabla no se llegaran a mostrar, si las ya planificadas, dejan de existir.

©      Formalmente, un esquema de relación  está en FNBC, si y sólo si, para toda dependencia funcional  válida en , se cumple que es súper llave o clave.

©      De esta forma, todo esquema  que cumple FNBC, está además en 3FN; sin embargo, no todo esquema  que cumple con 3FN, está en FNBC.

Formas Normales de Alto Nivel

Cuarta Forma Normal (4FN)

Una tabla se encuentra en 4FN si, y sólo si, para cada una de sus dependencias múltiples no funcionales X->->Y, siendo X una super-clave que, X es o una clave candidata o un conjunto de claves primarias.

Quinta Forma Normal (5FN)

Una tabla se encuentra en 5FN si:

La tabla esta en 4FN

No existen relaciones de dependencias no triviales que no siguen los criterios de las claves. Una tabla que se encuentra en la 4FN se dice que esta en la 5FN si, y sólo si, cada relación de dependencia se encuentra definida por las claves candidatas.