Normalización 1NF 2NF 3NF BCNF 4NF

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Carmen Herrero Rojo
hace 8 años
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1 Normalización La Normalización es un proceso mediante el cual un esquema de Base de Datos se lleva a un nuevo esquema equivalente de mejor calidad en cuanto al diseño. La calidad del diseño la medimos con respecto a una serie de reglas que el esquema debe cumplir, dependiendo de las reglas que cumple el esquema diremos que pertenece a ciertas Formas Normales. El proceso de normalización debe llevar el esquema desde su estado inicial hasta una forma normal sin modificar las dependencias de los datos. Existen distintas formas normales, unas más restrictivas que otras. 1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 7

La calidad del diseño la medimos con respecto a una serie de reglas que el esquema debe cumplir, dependiendo de las reglas que cumple el esquema

2 1NF Primera Forma Normal El esquema de la Base de Datos debe cumplir: El dominio de todo atributo de cualquier relación debe incluir sólo valores atómicos. El valor de cualquier tupla debe ser un elemento simple del dominio. No puede ser que para una tupla r y un atributo A el valor de r[a] sea un conjunto de valores atómicos. En la actualidad, la primera forma normal se cumple por definición (o por implementación) en casi todas las bases de datos comerciales. Por ejemplo, si para alguna Base de Datos, su esquema contiene una relación como la siguiente: departamento nom depto codigo f ech creac telef onos Informática A1 01/03/2002 { , , } Marketing A2 01/01/2002 { , } Ventas A3 01/01/2001 { } Recursos Humanos A4 01/01/2003 { } El esquema completo no se encuentra en 1NF, el atributo telefonos contiene valores no atómicos. 8

En la actualidad, la primera forma normal se cumple por definición (o por implementación) en casi todas las bases de datos comerciales.

3 1NF Normalización Solución 1: si r(r) es la relación que viola 1NF, N el atributo que produce el problema Crear una nueva relación r (R ) a partir de remover el atributo N de r(r). Crear una nueva relación t(k, N ) donde K es la clave primaria de r(r) de tal manera que las tuplas cumplan: t[n ] r[n] t[k] = r[k] Esta última relación tiene clave primaria (K, N ). Eliminar la relación r(r) del esquema de la Base de Datos. nom depto codigo f ech creac telef onos Marketing A2 01/01/2002 { , } Ventas A3 01/01/2001 { } Recursos Humanos A4 01/01/2003 { } nom depto codigo f ech creac Informática A1 01/03/2002 Marketing A2 01/01/2002 Ventas A3 01/01/2001 Recursos Humanos A4 01/01/2003 codigo telef ono A A A A A A A

Eliminar la relación r(r) del esquema de la Base de Datos.

4 1NF Normalización (cont.) Solución 2: si r(r) es la relación que viola 1NF, N el atributo que produce el problema y K la clave primaria de r(r). Crear una nueva relación r (R ) a partir de remover el atributo N de r(r) y agregar un nuevo atributo N de tal manera que las tuplas cumplan: r [N ] r[n] r [K] = r[k] La clave primaria de r (R ) es (K, N ). Eliminar la relación r(r) del esquema de la Base de Datos. nom depto codigo f ech creac telef onos Informática A1 01/03/2002 { , , } Marketing A2 01/01/2002 { , } Ventas A3 01/01/2001 { } Recursos Humanos A4 01/01/2003 { } nom depto codigo f ech creac telef ono Informática A1 01/03/ Informática A1 01/03/ Informática A1 01/03/ Marketing A2 01/01/ Marketing A2 01/01/ Ventas A3 01/01/ Recursos Humanos A4 01/01/ Para todas las otras formas normales supondremos que el esquema ya se encuentra en 1NF. 10

(K, N ). Eliminar la relación r(r) del esquema de la Base de Datos.

5 2NF Segunda Forma Normal Está basada en el concepto de dependencia funcional total: sean X, Y y B conjuntos de atributos de cierta relación Si X Y y para todo B X se cumple que B Y, entonces se dice que Y es totalmente funcionalmente dependiente de X (para definir Y se necesita X completo). Si no, se dice que Y es parcialmente funcionalmente dependiente de X. Por ejemplo, supongamos que tenemos el siguiente esquema de relación empleado-proyecto: rut emp cod proy horas nom emp nom proy lugar proy para indicar que un empleado trabaja cierto número de horas en cierto proyecto, cada proyecto de ubica en un único lugar y tiene un nombre y código. Claramente la única clave candidata es (rut, cod proy) y podemos decir que: rut, cod proy horas es una dependencia funcional total rut, cod proy nom emp es una dependencia funcional parcial ya que se cumple rut nom emp. rut, cod proy nom proy, lugar proy es una dependencia funcional parcial ya que cod proy nom proy, lugar proy 11

Por ejemplo, supongamos que tenemos el siguiente esquema de relación empleado-proyecto: rut emp cod proy horas nom emp nom proy lugar proy para indicar que un empleado trabaja cierto número de horas

6 2NF Formulación Para entender la idea de 2NF veremos inicialmente un caso particular simple en donde queda claro su aplicación. Supondremos que todas las relaciones tienen una única llave candidata lo que quiere decir que las llaves primarias se encuentran definidas. Un esquema de Base de Datos con la anterior característica se encuentra en 2NF si está en 1NF y toda relación r(r) con llave primaria K cumple que para cualquier atributo A que no sea parte de la llave primaria, A es totalmente funcionalmente dependiente de K, K A es una dependencia funcional total Note que si la llave primaria de una relación está compuesta por sólo un atributo, la propiedad se cumple siempre. Un esquema con la relación rut emp cod proy horas nom emp nom proy lugar proy no se encuentra en 2NF ya que nom emp, nom proy y lugar proy dependen funcionalmente en forma parcial de la llave primaria. 12

Un esquema de Base de Datos con la anterior característica se encuentra en 2NF si está en 1NF y toda relación r(r) con llave primaria K cumple que para cualquier atributo A que no sea parte de la

7 2NF Normalización Solución: Primero convertir en 1NF. Sea r(r) una relación que viola 2NF, y K la llave primaria de r(r) Identificar un conjunto de atributos A que depende funcionalmente en forma parcial de K, y el subconjunto K K del que depende funcionalmente en forma total. Crear una nueva relación r (R ) que resulta de r(r) al eliminar el conjunto de atributos A. Crear una nueva relación t(k, A) de tal manera que las tuplas cumplan: t[a] = r[a] t[k ] = r[k ] La llave primaria de t(k, A) es K. Eliminar la relación r(r) del esquema. A pesar de que t(k, A) está en 2NF, r (R ) posiblemente aun no se encuentra en 2NF, por lo que se debe repetir el proceso hasta que el esquema esté en 2NF. rut emp cod proy horas nom emp nom proy lugar proy rut emp cod proy horas nom proy lugar proy rut emp nom emp rut emp cod proy horas rut emp nom emp cod proy nom proy lugar proy 13

funcionalmente en forma total. Crear una nueva relación r (R ) que resulta de r(r) al eliminar el conjunto de atributos A.

8 2NF Formulación (cont.) En la anterior formulación supusimos que las relaciones tenían una única llave candidata y por lo tanto la llave primaria estaba fija. En general este supuesto puede no ser cierto y entonces 2NF cambian en parte su formulación: Un esquema de Base de Datos se encuentra en 2NF si está en 1NF y en toda relación r(r) si un atributo A no es parte de ninguna llave candidata de R, entonces A es totalmente funcionalmente dependiente de todas las llaves candidatas de R. Es simplemente una generalización del caso anterior pero ahora tomando en cuenta todas las llaves candidatas (no sólo la primaria). La solución es similar a la anterior salvo que se toman en cuenta en total las llaves candidatas, no sólo las llaves primarias. Informalmente: Eliminar de la relación inicial los atributos que dependen de forma parcial de parte de una llave candidata. Crear una nueva relación con la parte de la llave candidata (como llave primaria) y los atributos asociados. 14

es parte de ninguna llave candidata de R, entonces A es totalmente funcionalmente dependiente de todas las llaves candidatas de R.

9 2NF Ejemplo Considere el siguiente esquema para la relación lote: cod propiedad municipio numero lote area precio impuesto Donde las claves candidatas son: cod propiedad municipio, numero lote Más la siguiente dependencia funcional: municipio impuesto Un esquema con la relación lote no se encuentra en 2NF ya que impuesto depende funcionalmente en forma parcial de la clave candidata municipio, numero lote. Lo solucionamos haciendo: cod propiedad municipio numero lote area precio impuesto cod propiedad municipio numero lote area precio municipio impuesto 15

lote no se encuentra en 2NF ya que impuesto depende funcionalmente en forma parcial de la clave candidata municipio, numero lote.

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