TEORÍA DE LA NORMALIZACIÓN GESTIÓN Y MODELACIÓN DE DATOS

Transcripción

1 TEORÍA DE LA NORMALIZACIÓN GESTIÓN Y MODELACIÓN DE DATOS

2 Problemas que se pueden presentar en un esquema relacional CcEmpleado Nombre Departamento CiudadDpto Jefe Sonia Maria Osorio Ventas Cali Santiago de Cali Mario Alfonso Gil Mario Alfonso Gil Gerencia Reg. Cali Juan C. Melo Juan Carlos Melo Presidente Bogotá Andrea Solano Ventas Bogotá Bogotá Carolina Reyes. Información duplicada Actualizar el nombre de un jefe es complicado Como saber en que ciudad está un departamento, si aún no tiene empleados? 'Juan Carlos Melo' = 'Juan C. Melo'?...

3 Problemas que se pueden presentar en un esquema relacional Redundancia de datos Ambigüedad Anomalías de inserción, modificación y borrado de datos

4 Normalización Formas Normales (FN): conjunto de restricciones que evitan problemas de redundancia y anomalías de inserción, modificación y borrado de datos Con base en las dependencias funcionales entre los atributos

5 Dependencias Funcionales

6 Dependencias Funcionales Sea R una relación, X e Y subconjuntos de sus atributos: Y depende funcionalmente de X si cada valor de X tiene asociado el mismo valor de Y en la relación R Se denota X Y X se denomina determinante o implicante Y son los atributos implicados

7 Dependencias Funcionales - Ejemplo ProgramaAcademico(codProg, registroicfes, nombre, nocreditos, coddirector, nombredirector) Dependencias funcionales: codprog registroicfes nombre nocreditos coddirector NombreDirector registroicfes CodProg nombre nocreditos coddirector NombreDirector coddirector nombredirector

8 Dependencias Funcionales - Ejercicio Encontrar las dependencias funcionales en: Escribe(autor, pais, ISBN, titulo, editorial) Teniendo en cuenta que un libro puede tener varios autores, pero solo esta publicado por una editorial.

9 Dependencias Triviales Ejemplo: A A AB A AB B α β es trivial si β α

10 Normalización Primera Forma Normal Una relación R está en la primera forma normal (1FN) si los dominios de todos los atributos de R son atómicos 1FN

11 Normalización Segunda Forma Normal Una relación R está en la segunda forma normal (2FN) si está en 1FN y todos los atributos que no son parte de la llave primaria dependen funcionalmente, de manera completa, de ella

12 Normalización Segunda Forma Normal Eliminar dependencias parciales

13 Descomposición Para cumplir con las formas normales puede ser necesario descomponer una relación en varias relaciones Propiedades deseables de la descomposición: Descomposición de reunión sin pérdida Conservación de las dependencias funcionales

14 Normalización Tercera Forma Normal Una relación R está en la tercera forma normal (3FN) si está en 2FN y los atributos que no son parte de la llave primaria no tienen dependencias funcionales transitivas Dependencia Funcional Transitiva: cuando un atributo Y depende funcionalmente de un atributo X, y X no hace parte de la llave de R

15 Normalización Tercera Forma Normal Eliminar dependencias transitivas

16 Normalización Forma Normal de Boyce-Codd Una relación R está en la forma normal de Boyce y Codd (FNBC) si siempre que la dependencia funcional no trivial X Y se satisface en R, X es una superllave

17 Normalización Forma Normal de Boyce-Codd Llaves candidatas: {cod-e, cod-asig}, {cod-asig, cedula}

18 Normalización Ejemplo: una relación en 3FN, pero no en FNBC Cliente-Sucursal Cliente Sucursal Vendedo r Frecuencia {Cliente, Sucursal} Vendedor Frecuencia Vendedor Sucursal Para convertir la relacion a FNBC: Cliente Sucursal Frecuencia Vendedo r Sucursal

19 Ejercicios Para cada una de las siguientes relaciones: Encuentre las dependencias funcionales Identifique en que forma normal esta Lleve el diseño hasta la FNBC Book (authorname, title, ISBN, publisher, pubyear, pubcountry) Student (rollno, name, sex, hostelname, hosteladdress, hostelphone, roomno, admityear) - Cada estudiante tiene una habitación independiente - Hay hospedajes exclusivos para hombres y para mujeres gradeinfo(rollno, studname, course, grade) - Cada estudiante tiene una nota en un curso - El nombre del estudiante es tambien un identificador del mismo

20 Normalización Cuarta y Quinta Forma Normal Aplican en tablas en con 3 o más atributos, en las que todos los atributos hacen parte de la llave primaria 4FN: eliminar dependencias multivaluadas 5FN: continuar el proceso de descomposición, con base en llaves candidatas

21 Dependencias Multivaluadas Dada una relación R y las tuplas t1, t2, t3, y t4: Si t1[α] = t2[α], existe t3 y t4 tal que: t1[α] = t2[α] = t3[α] = t4[α] t3[β] = t1[β] t3[r-β] = t2[r-β] t4[β] = t2[β] t1[r-β] = t4[r-β] Ejemplo: prof(nombre, dir, tel, asignatura) nombre dir tel asignatura Juan Cra as2 Juan Cra as1 Juan Cra as1 Juan Cra as2 nombre dir nombre tel nombre asignatura

22 Dependencias Multivaluadas Una dependencia multivaluada (DMV) en R, X Y, significa que si dos tuplas de R coinciden en todos los atributos de X, entonces sus componentes en Y se puede intercambiar, y el resultado serán dos tuplas que también están en la relación Ejemplo: prof(nombre, dir, tel, asignatura) nombre dir tel asignatura Juan Cra as2 Juan Cra as1 Juan Cra as1 Juan Cra as2

23 Normalización Cuarta Forma Normal Una relación R está en 4NF si: siempre que la dependencia X Y es una DMV no trivial, entonces X es una superllave Una dmv no trivial significa que: 1. Y no es un subconjunto de X, y 2. X y Y no son, juntos, todos los atributos.

24 Normalización Ejemplo nombre dir tel asignatura Juan Cra as2 Juan Cra as1 Juan Cra as1 Juan Cra as2 nombre dir Juan Cra 23.. nombre tel asignatura Juan as2 Juan as1 Juan as1 Juan as2 nombre tel Juan Juan nombre Juan Juan asignatura as2 as1

25 Ejercicios Para cada una de las siguientes relaciones: Encuentre las dependencias funcionales multivaluadas Lleve el diseño hasta la 4FN Libro(ISBN, Titulo, Materia, Autor, Fecha) - Un libro tiene varios autores y se usa en varias materias Vendedor(cedula,nombre,producto,cliente) - Un vendedor vende varios productos a varios clientes

26 Cierre de un Conjunto de Dependencias Funcionales Dado un conjunto F de dependencias funcionales se puede probar que se cumplen otras dependencias que están implicadas lógicamente por F Ejemplo: Dado R = (A B C G H I) y A B A C CG H CG I B H La dependencia funcional A H está implicada lógicamente: Si t1 y t2 son dos tuplas tales que t1[a] = t2[a] Como A B, entonces t1[b] = t2[b], Como B H, entonces t1[h] = t2[h], Por lo tanto, siempre que t1[a] = t2[a] se cumple que t1[h] = t2[h], lo cual es la definición de A H

27 Cierre de un Conjunto de Dependencias Funcionales El Cierre de un Conjunto de Dependencias Funcionales F, denotado por F +, es el conjunto de todas las dependencias funcionales implicadas lógicamente en F Axiomas de Armstrong Regla de la Reflexividad Regla de la Aumentatividad Regla de la Transitividad

28 Cierre de un Conjunto de Dependencias Funcionales Axiomas de Armstrong Reflexividad: Si β α, entonces α β Aumentatividad: Si α β, entonces γα γβ Transitividad: Si α β y β γ, entonces α γ Notación: α,β,γ,... denotan conjuntos de atributos A,B,C,... denotan un atributo particular αβ... denota α ᴜ β

29 Cierre de un Conjunto de Dependencias Funcionales Los Axiomas de Armstrong son correctos y completos (sound and complete) Correctos (sound): no generan dependencias funcionales incorrectas Completos (complete): generan todas las dependencias funcionales implicadas lógicamente

30 Cierre de un Conjunto de Dependencias Funcionales Reglas Adicionales (se pueden demostrar con los Axiomas de Armstrong): Unión: Si α β y α γ, entonces α βγ Descomposición: Si α βγ, entonces α β y α γ Pseudotransitividad: Si α β y γβ δ, entonces αγ δ

31 Cierre de un Conjunto de Atributos El cierre de un conjunto de atributos α, denotado α+, permite determinar las llaves de una relación, y si se cumple una dependencia funcional α β resultado := α; while (cambios en resultado) do for each dependencia funcional β γ in F do begin if β resultado then resultado := resultado γ; end α es una super llave si en resultado quedan todos los atributos de la relación α β si β resultado

32 Cierre de un Conjunto de Atributos Ejemplo: Dado R = (A B C G H I) y A B A C CG H CG I B H Calcular (CG)+ Es (CG) superllave de R? CG A? Calcular (AG)+ Es (AG) superllave de R?

33 Normalización y Diseño de BD Generalmente un buen diseño E-R al trasladarse a relacional queda normalizado. Los problemas de normalización que se encuentren en el m.relacional se podrán corregir modificando el MER. Enfoque de Relación universal: un segundo enfoque de diseño de BD. Consiste en definir un solo esquema de relación con todos los atributos, y normalizarlo

34 Desnormalización y Rendimiento Algunas veces es necesaria la redundancia para mejorar el desempeño de operaciones críticas Se debe garantizar que los datos redundantes se mantengan consistentes: costo de codificación y de tiempo de ejecución, posibilidad de errores Alternativa: usar vistas materializadas (almacenadas fisicamente), que son actualizadas automáticamente por el gestor de BD. Solo costo de tiempo de ejecución

35 Ejercicio Usando el enfoque de Relación Universal, modele la base de datos de un banco, con la siguiente información: El banco ofrece a sus clientes cuentas corrientes y cuentas de ahorro. Las cuentas pertenecen a una sucursal. De los clientes se almacena la información básica: identificación, nombre, apellido, dirección de correspondencia, uno o varios números de teléfono, y empresa donde labora. De las sucursales se tiene código, nombre y dirección. Las cuentas tienen saldo a la fecha y movimientos de depósito y retiro, en los cuales se registra un número de transacción, el valor, la fecha, y la sucursal en que se realizó