Normalización de Bases de Datos

Qué es la normalización

Normalización es un conjunto de reglas que sirven para ayudar a los diseñadores a desarrollar un esquema que minimice los problemas de lógica. Cada regla está basada en la que le antecede. La normalización se adoptó porque el viejo estilo de poner todos los datos en un solo lugar, como un archivo o una tabla de la base de datos, era ineficiente y conducía a errores de lógica cuando se trataba de manipular los datos. Por ejemplo, vea la base de datos MiTienda. Si almacena todos los datos en la tabla Clientes, ésta podría verse como se muestra a continuación:

Clientes

ID_Cliente Nombre

Apellidos

Nombre_Producto1 Costo_Producto1

Imagen_Producto1 Nombre_Producto2 Costo_Producto2

Imagen_Producto2 Fecha_Pedido

Cantidad_Pedido

Nombre_Cia_Envios

La tabla se ha descrito de manera abreviada pero aun así representa la idea general.

¿Cómo podría añadir un nuevo cliente en su tabla Clientes? Debería añadir un producto y un pedido también. ¿Qué tal si quisiera emitir un informe de todos los productos que vende? No podría separar fácilmente los productos de los clientes con una simple instrucción SQL. Lo bello de las bases de datos relacionales, si están bien diseñadas, es que puede hacer esto fácilmente.

La nomlalización también hace las cosas fáciles de entender. Los seres humanos tenemos la tendencia de simplificar las cosas al máximo. Lo hacemos con casi todo desde los animales hasta con los automóviles. Vemos una imagen de gran tamaño y la hacemos menos compleja agrupando cosas similares juntas. Las guías que la nomlalización provee crean el marco de referencia para simplificar la estructura. En su base de datos de muestra es fácil detectar que usted tiene tres diferentes grupos: clientes, productos y pedidos. Si sigue las guías de la nomlalización, podría crear las tablas basándose en estos grupos.

El proceso de nomlalización tiene un nombre y una serie de reglas para cada fase. Esto puede parecer un poco confuso al principio, pero poco a poco irá entendiendo el proceso, así como las razones para hacerlo de esta manera. A la mayoría de la gente le encantan las hojas de cálculo por la forma en la que manejan sus datos. El tiempo que le lleve reconfigurar su esquema para ajustarlo al proceso de nomlalización, siempre será bien Iinvertido. Al fin y al cabo, esto le tomará menos tiempo que el que tendría que invertir , para cortar y pegar sus columnas de datos para generar el infomle que quiere su jefe.

Otra ventaja de la nomlalización de su base de datos es el consumo de espacio. Una base de datos nomlalizada puede ocupar menos espacio en disco que una no nomlalizada. Hay menos repetición de datos, lo que tiene como consecuencia un mucho menor uso de espacio en disco.

Grados de normalización

Existen básicamente tres niveles de normalización: Primera Fomla Normal (1NF), Segunda Fomla Normal (2NF) y Tercera Fomla Normal (3NF). Cada una de estas formas tiene sus propias reglas. Cuando una base de datos se conforma a un nivel, se considera nomlalizada a esa forma de nomlalización. Por ejemplo, supongamos que su

base de datos cumple con todas las reglas del segundo nivel de nomlalización. Se considera que está en la Segunda Fomla Normal. No siempre es una buena idea tener una base de datos conformada en el nivel más alto de normalización. Puede llevar aun nivel de complejidad que pudiera ser evitado si estuviera en un nivel más bajo de normalización.

Primera Forma Normal

La regla de la Primera Forma Normal establece que las columnas repetidas deben eliminarse y colocarse en tablas separadas. Ésta es una regla muy fácil de seguir. Observe el esquema de la tabla Clientes de la base de datos.

.

Clientes

ID Cliente

Nombre

Apellidos

Nombre_Producto1

Costo_Producto1

Imagen_Producto1

Nombre_Producto2

Costo_Producto2

Imagen_Producto2

Fecha_Pedido

Cantidad_Pedido

Nombre Cia Envios

—

La tabla tiene varias columnas repetidas. Éstas se refieren principalmente a los productos. De acuerdo con la regla, debe eliminar las columnas repetidas y crearles su propia tabla.

Eliminación de datos repetidos en una base de datos

Clientes Pedidos

ID_Clientes Nombre_Productos

Nombre Costo_Producto

Apellidos Imagen_Producto

Direccion

Numero_Pedido

Fecha_Pedido

Cantidad_Pedido

Clave_Cia_Envios

Nombre_Ci_ Envios

—

Ahora tiene dos tablas. Pero todavía hay un problema. No hay forma de relacionar los datos de la tabla original con los de la nueva tabla. Para hacerlo, debe añadir un campo clave a la segunda tabla de forma que se establezca la relación. Añada a la tabla Productos una clave primaria que se llame ID_Producto y añada una clave a la tabla Clientes que la relacione con la tabla Productos. El campo ID_Producto es el candidato ideal.

Primera Forma Normal

Clientes Pedidos

ID_Productos ID_Productos

ID_Clientes Nombre_Productos

Nombre Costo_Producto

Apellidos Imagen_Producto

Direccion

Numero_Pedido

Fecha_Pedido

Cantidad_Pedido

Clave_Cia_Envios

—

Así, se ha establecido una relación uno a varios. Ésta representa lo que la base de datos estará haciendo en la vida real. El cliente tendrá muchos productos que podrá comprar,

sin importar cuántos otros clientes quieran comprarlos también. Además, el cliente necesitará haber pedido un producto para ser un cliente. Usted ya no está obligado a añadir

un cliente cada vez que añade un nuevo producto a su inventario.

Poner la base de datos en la Primera Forma Normal resuelve el problema de los encabezados de columna múltiples. Muy a menudo, los diseñadores de bases de datos inexpertos harán algo similar a la tabla no normalizada. Una y otra vez, crearán columnas que representen los mismos datos. En una empresa de servicios de electricidad, había una base de datos para el control de refacciones de una planta nuclear. La tabla de su base de datos, la cual contenía los números de parte de las refacciones, tenía una columna repetida más de treinta veces. Cada vez que una nueva parte se tenía que dar de alta, se creaba una nueva columna para almacenar la información. Obviamente, el diseño de la base de datos era bastante pobre y, por lo mismo, resultaba una pesadilla para sus programadores/administradores.

La normalización ayuda a clarificar la base de datos ya organizarla en partes más pequeñas y más fáciles de entender. En lugar de tener que entender una tabla gigantesca y monolítica que tiene muchos diferentes aspectos, usted sólo tiene que entender objetos pequeños y más tangibles, así como las relaciones que guardan con otros objetos también pequeños. No es necesario mencionar que un mejor entendimiento del funcionamiento de su base de datos conducirá aun mejor aprovechamiento de sus activos.

Segunda Forma Normal

La regla de la Segunda Forma Normal establece que todas las dependencias parciales se deben eliminar y separar dentro de sus propias tablas. Una depen dencia parcial es un término que describe a aquellos datos que no dependen de la clave de la tabla para identificarlos. En la base de datos de muestra, la información de pedidos está en cada uno de los registros. Sería mucho más simple utilizar únicamente el número del pedido. El resto de la información podría residir en su propia tabla. Una vez que haya organizado la información de pedidos.

Eliminación de las dependencias parciales -Segunda Forma Normal

Clientes Pedidos Productos

ID_Productos ID_Productos ID_Producto

ID_Clientes Nombre_Productos Fecha_Compra

Nombre Cantidad_Pedido Costos_Productos

Apellidos Imagen_Producto

Direccion

Numero_Pedido

Nombre_Cia_Envios

De nuevo, al organizar el esquema de esta forma puede reflejar el mundo real en su base de datos. Tendría que hacer algunos cambios en sus reglas del negocio para que esto fuera aplicable, pero para ilustrar la normalización, así está bien.

Una de las mayores desventajas de la normalización es el tiempo que lleva hacerlo. La mayoría de la gente está demasiado ocupada, y emplear tiempo para asegurarse de que sus datos están normalizados cuando todo funciona más o menos bien, parece ser un desperdicio de tiempo. Pero no es así. Usted tendrá que emplear más tiempo arreglando una base de datos no normalizada que el que emplearía en una normalizada.

Al haber alcanzado la Segunda Forma Normal, usted puede disfrutar de algunas de las ventajas de las bases de datos relacionales. Por ejemplo, puede añadir nuevas columnas a la tabla Clientes sin afectar a las tablas Productos y Pedidos. Lo mismo aplica para las otras tablas. Alcanzar este nivel de normalización permite que los datos se acomoden de una manera natural dentro de los límites esperados.

Una vez que ha alcanzado el nivel de la Segunda Forma Normal, se han controlado la mayoría de los problemas de lógica. Puede insertar un registro sin un exceso de datos en la mayoría de las tablas. Observando un poco más de cerca la tabla Clientes, vemos la columna Nombre_Cia_Envios. Ésta no es dependiente del cliente. El siguiente nivel de normalización explicará cómo solucionar esto.

Tercera Forma Normal

La regla de la Tercera Forma Normal señala que hay que eliminar y separar cualquier dato que no sea clave. El valor de esta columna debe depender de la clave. Todos los valores deben identificarse únicamente por la clave. En la base de datos de muestra, la tabla Clientes contiene la columna Nombre_Cia_Envios, la cual no se identifica únicamente por la clave. Podría separar estos datos de la tabla y ponerlos en una tabla aparte.

Eliminación de los datos que no son claves para la Tercera Forma Normal

Clientes Productos PedidoMaestro PedidoDetallado Cias_Envios

ID_cliente ID_Producto ID_Pedido ID_PedidoDetallado ID_Cia_Envios

ID_Producto Nombre_Producto Fecha_Pedido ID_Pedido Nombre_Cia_Envios.

Numero_Pedido Costos_Productos Cantidad_Pedidos Fecha_Pedido

ID_Cia_Envios Foto_Producto Cantidad_Pedido

Nombre

Apellidos

Direccion

Ahora todas sus tablas están en la Tercera Forma Normal. Esto le da más flexibilidad y previene errores de lógica cuando inserta o borra registros. Cada columna en la tabla está identificada de manera única por la clave, y no hay datos repetidos. Esto provee un esquema limpio y elegante, que es fácil de trabajar y expandir.

Qué tan lejos debe llevar la normalización

La siguiente decisión es ¿qué tan lejos debe llevar la normalización? La normalización es una ciencia subjetiva. Determinar las necesidades de simplificación depende de usted. Si su base de datos va a proveer información aun solo usuario para un propósito simple y existen pocas posibilidades de expansión, normalizar sus datos hasta la 3FN sea quizá algo extremoso. Las reglas de normalización existen como guías para crear tablas que sean fáciles de manejar, así como flexibles y eficientes.

A veces puede ocurrir que normalizar sus datos hasta el nivel más alto no tenga sentido. Por ejemplo, suponga que añade una columna extra para la dirección en su base de datos. Es muy normal tener dos líneas para la dirección. El esquema de la tabla podría verse como se muestra a continuación:

ID_Cliente

Nombre

Apellidos

Direccion1

Direccion2

De acuerdo con las reglas, si aplica la Primera Forma Normal, la columna de dirección debería sacarse de esta tabla y reemplazarse con la clave de una nueva tabla. El resultado de este esquema se muestra a continuación:

ID_Ciente ID_Direccion

Nombre ID_Cliente

Apellidos Direccion

La base de datos ahora cumple con la Primera Forma Normal. Los clientes pueden tener más de una dirección. El problema aquí es que usted ha complicado demasiado una idea simple, por tratar de seguir las reglas de normalización. En el ejemplo mostrado, la segunda dirección es totalmente opcional. Está ahí sólo para colectar información que pudiera utilizarse como información de contacto. No hay necesidad de partir la tabla en dos y forzar las reglas de la normalización. En esta instancia, el exceso de normalización frustra el propósito para el que se utilizan los datos. Añade, de manera innecesaria, un nivel más de complejidad. Una buena forma de determinar si está llevando demasiado lejos su normalización, es ver el número de tablas que tiene. Un número grande de tablas pudiera indicar que está normalizando demasiado. Observe su esquema.

¿Está dividiendo tablas sólo para seguir las reglas o estas divisiones son en verdad prácticas? Éstas son el tipo de cosas que usted, el diseñador de la base de datos, necesita decidir. La experiencia y el sentido común lo pueden auxiliar para tomar la decisión correcta. La normalización no es una ciencia exacta. Es subjetiva.

Existen seis niveles más de normalización que no se han discutido aquí. Ellos son Forma Normal Boyce-Codd, Cuarta Forma Normal (4NF), Quinta Forma Normal (5NF) o

Forma Normal de Proyección-Unión, Forma Normal de Proyección-Unión Fuerte, Forma Normal de Proyección-Unión Extra Fuerte y Forma Normal de Clave de Dominio. Estas formas de normalización pueden llevar las cosas más allá de lo que necesita. Éstas existen para hacer una base de datos realmente relacional. Tienen que ver principalmente con dependencias múltiples y claves relacionales.

En resumen

La normalización es una técnica que se utiliza para crear relaciones lógicas apropiadas entre tablas de una base de datos.

Ayuda a prevenir errores lógicos en la manipulación de datos. La normalización facilita también agregar nuevas columnas sin romper el esquema actual ni las relaciones.

Existen varios niveles de normalización: Primera Forma Normal, Segunda Forma Normal, Tercera Forma Normal, Forma Normal Boyce-Codd, Cuarta Forma Normal, Quinta Forma Normal o Forma Normal de Proyección-Unión, Forma Normal de Proyección-Unión Fuerte, Forma Normal de Proyección-Unión Extra Fuerte y Forma

Normal de Clave de Dominio. Cada nuevo nivel o forma lo acerca más a hacer su base de datos verdaderamente relacional.

Se discutieron las primeras tres formas. Éstas proveen suficiente nivel de normalización para cumplir con las necesidades de la mayoría de las bases de datos.

Normalizar demasiado puede conducir a tener una base de datos ineficiente y hacer a su esquema demasiado complejo para trabajar. Un balance apropiado de sentido común y

práctico puede ayudarle a decidir cuándo normalizar