TALLER DE MODELAMIENTO

NORMALIZACIN

INTRODUCCIN

La normalizacin es usada para definir la estructura de cada tabla de una base de datos. La normalizacin permite mediante la redundancia controlada eliminar los problemas: de redundancia no controlada, insercin y eliminacin, y su uso facilita la actualizacin. La meta de normalizar una base de datos es que las tablas estn en por lo menos la tercera forma normal (3FN), pero hay casos en que es necesario llegar a la quinta forma normal (5FN).

EJEMPLO: Si tuviramos la siguiente tabla que guarda informacin de los proyectos que desarrolla la empresa de software HACKER: PROY COD

EMP NOM PROY

NOM EMPLEADO

CAT PAGO

A101 841 CTAS.CTES. E. OLIVARES AJ 1200 A102 841 AHORROS E. OLIVARES AJ 1200 A103 837 CONT. DE

PERSONAL S. MORA AS 2400

A102 837 AHORROS S. MORA AS 2400 A104 855 LINEAS DE

CREDITO B. GARCIA AJ 1200

En esta tabla pueden presentarse las siguientes anomalas: 1. Si se elimina el proyecto A104, los datos del empleado 855 tambin es eliminado, perdindose

la informacin de este trabajador, puesto que este no trabaja en otro proyecto. En este caso se ha presentado el problema o anomala de Eliminacin.

2. Si el pago del trabajador depende de su categora, y este tuviera un incremento, se deber actualizar todos los registros que contenga a dicha categora. En este caso se ha presentado el problema o anomala de Actualizacin.

3. Si se desea aadir una nueva categora, se debe esperar hasta que un trabajador sea asignado a dicha categora, porque no se debera dejar campos en blanco o nulos. En este caso se ha presentado el problema o anomala de Insercin.

Las anomalas sealadas lneas arriba es producto de una tabla no normalizada.

CONCEPTOS PARA NORMALIZAR

DEPENDENCIA FUNCIONAL Dados 2 atributos, A y B, se dice que B es funcionalmente dependiente de A, si para cada valor de A existe un valor de B, y slo uno, asociado a l (en cualquier instante). A y B pueden ser conjunto

Seccin : .. Asignatura : Sistemas de base de datos Docente : Daniel Gamarra Moreno

Apellidos : .. Nombres : .. Fecha : // Duracin: .

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de atributos, en lugar de atributos simples. Su representacin es: A B, B depende funcionalmente de A.

Ejemplo: En las siguientes tablas, determine la dependencia funcional: TABLA1 (CODIGO, AP_PATER, AP_MATER, NOMBRE, FECH_NAC)

TABLA2 (COD_CUR, NOM_CUR, NUM_HOR)

DEPENDENCIA TRANSITIVA Existe dependencia transitiva cuando: A B y B C, por lo tanto A C. Siempre que no se cumpla B A y C B

Ejemplo: En la siguiente tabla, determine la dependencia transitiva: TABLA (CODIGO, NOMBRE, COD_CUR, NOM_CUR)

DEPENDENCIA FUNCIONAL COMPLETA (DFC) Un atributo o conjunto de atributos B es DFC de otro conjunto de atributos A, si A B, pero de ningn subconjunto de A.

PRIMERA FORMA NORMAL (1FN)

Para que una relacin este en 1FN no debe contener campos repetitivos. Para convertir la relacin a 1FN se deber dividir en 2 tablas. La primera relacin esta compuesta slo por los campos no repetitivos. La segunda relacin deber tener como clave primaria la clave primaria del grupo no repetitivo ms la clave primaria del grupo repetitivo y los dems atributos repetidos. El objetivo es eliminar los campos repetitivos o elementos tales como arreglos.

Ejemplo: Para almacenar el promedio final del los alumnos del IV semestre se tiene la siguiente tabla: ARCHIVO1 (CODIGO, NOMBRE, {COD_CUR, PROM})

Convertirlo a 1FN.

SEGUNDA FORMA NORMAL (2FN)

Una tabla se encontrara en 2FN si y slo si esta en 1FN y adems cumple que los atributos que NO FORMAN LA CLAVE PRIMARIA, dependen de la CLAVE PRIMARIA (cada atributo NO CLAVE es DFC de la CLAVE). Para convertir una relacin a la 2FN, se deber descomponer la tabla en 2 nuevas tablas, separando para la primera tabla los atributos que no dependen de la clave primaria. Para la segunda tabla, los atributos separados contienen como clave primaria la clave primaria parcial del cual dependen funcionalmente. El objetivo es eliminar la dependencia funcional parcial, en aquellas tablas que tienen como clave primaria a ms de un atributo.

Ejemplo: Para almacenar las notas de los cursos de los estudiantes del IV ao de Ingeniera de sistemas se tiene la siguiente tabla que esta 1FN:

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ARCHIVO1 (COD_EST, COD_CUR, NOM_CUR, PROM)

Convertirlo a 2FN. Para determinar la dependencia funcional completa recomendamos que se represente los datos de 3 a 5 registros y luego por cada campo que no se clave se realice preguntas que nos permitan determinar la dependencia. Por ejemplo; para el campo NOM_CUR nos preguntamos: El campo nombre de curso queda determinando con TODA la clave primaria o SOLO con parte de los atributos de la clave? Si la respuesta es s el campo depende parcialmente de la clave por lo que no esta en 2FN.

COD_EST COD_CUR NOM_CUR PROM 111111 001 Matemtica 12 111111 002 Lenguaje 11 222222 001 Matemtica 14 222222 002 Lenguaje 18

TERCERA FORMA NORMAL (3FN)

Una tabla se encontrar en 3FN si slo si se encuentra en 2FN y adems no tiene dependencias transitivas. Para convertir una relacin a 3FN se deber eliminar dicha transitividad descomponiendo la tabla en 2 tablas. El objetivo es eliminar la dependencia transitiva.

De: A B C

A: A B B C

Ejemplo: Para almacenar en que cursos estn matriculados los estudiantes del IV ao de Ingeniera de sistemas se tiene la siguiente tabla en 2FN: ARCHIVO1 (CODEST, NOMEST, COD_CURSO, NOM_CUR)

Convertirlo a 3FN.

EJERCICIOS

Normalice las siguientes bases de datos:

TABLA PARA ALMACENAR FACTURAS BASE1 (NUM_FACTURA, FECHA, RUC_CLIE, NOM_CLIE, {COD_PRO, DESC, CANT, PU, SUBTOTAL},

TOTAL)

SOLUCIN FACTURA (NUM_FACTURA, FECHA, NUM_CLIE)

CLIENTE (RUC_CLIE,NOM_CLIE)

ITEM (NUM_PEDIDO, COD_PRO, CANT)

PRODUCTO (COD_PRO, DESC, PU)

TABLA PARA ALMACENAR LAS ACTAS DE EVALUACIN DE UN INSTITUTO SUPERIOR:

BASE (SEMESTRE, SECCIN, EVALUACIN, {CDIGO_MATRICULA, NOMBRE_ALUMNO, CONDICIN,

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{ASIGNATURA, PROMEDIO, NOMBRE_PROFESOR}}

DEPENDENCIAS MULTIVALUADAS

Existe una dependencia multivaluada en una tabla cuando un valor de una columna o conjunto de columnas, determina un conjunto de otros valores de otra columna (uno a muchos).

Ejemplo Una persona trabaja en varios proyectos y tiene un numero de conocimientos. Id_PersonaConocimientos Id_PersonaId_Proyecto

Id_persona Conocimiento Id_proj 001 Informtica Proj1 001 Francs Proj1 001 Informtica Proj3 001 Francs Proj3 002 Francs Proj1 002 Economa Proj1 003 Informtica Proj1 003 Informtica Proj2

CUARTA FORMA NORMAL (4FN)

Las relaciones en 4FN no deben contener ms de una dependencia multivaluada independiente o una dependencia multivaluada independiente junto con una dependencia funcional. Para formar la 4FN se divide las dependencias multivaluadas en otras tablas.

Tabla conocimientos: Id_persona Conocimiento 001 Informtica 001 Francs 002 Francs 002 Economa 003 Informtica 003 Informtica

Tabla asignaciones: Id_persona Id_proj 001 Proj1 001 Proj3 002 Proj1 003 Proj1 003 Proj2

QUINTA FORMA NORMAL (5FN)

La 5FN se puede considerar como una extensin de la 4FN en el sentido que las dependencias multivauladas no son independientes.

Ejemplo S para un proyecto se necesitan un conjunto de conocimientos.

Id_persona Conocimiento Id_proj 001 Informtica Proj1 001 Informtica Proj3

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Id_persona Conocimiento Id_proj 001 Francs Proj3 002 Francs ------ 002 Economa Proj1 003 Informtica Proj1 003 Informtica Proj2

En este caso se divide en tres tablas, la primera contiene la dependencia multivaluada dependiente. Las otras dos tablas son iguales al de la 4FN.

Tabla conocimientos-necesarios Id_proj Conocimiento

Proj1 Informtica Proj1 Economa Proj2 Informtica Proj3 Informtica Proj3 Francs

Tabla conocimientos: Id_persona Conocimiento 001 Informtica 001 Francs 002 Francs 002 Economa 003 Informtica 003 Informtica

Tabla asignaciones: Id_persona Id_proj 001 Proj1 001 Proj3 002 Proj1 003 Proj1 003 Proj2

DISEO DE BASE DE DATOS CON DESNORMALIZACIN

Las reglas de normalizacin no consideran el rendimiento. En algunos casos, es necesario considerar la desnormalizacin para mejorar el rendimiento. Durante el diseo fsico, los analistas transforman las entidades en tablas y los atributos en columnas. Considere de nuevo el ejemplo del apartado Segunda forma normal.

La columna de direccin de almacn aparece primero como parte de una tabla que contiene informacin sobre componentes y almacenes. Para normalizar adicionalmente el diseo de la tabla, los analistas eliminan la columna de direccin de almacn de la tabla. Los analistas tambin definen la columna como parte de una tabla que contiene informacin nicamente sobre almacenes.

La normalizacin de tablas es la propuesta que se suele recomendar. Pero qu sucede si las aplicaciones necesitan informacin sobre componentes y almacenes, incluida las direcciones de los almacenes? La premisa de las reglas de normalizacin es que las sentencias de SQL pueden recuperar la informacin uniendo las dos tablas. El problema es que, en algunos casos, se pueden

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producir problemas de rendimiento como resultado de una normalizacin. Por ejemplo, algunas consultas de usuario pueden ver datos que estn en una o ms tablas relacionadas; el resultado es demasiadas uniones. A medida que crece el nmero de tablas, los costes de acceso pueden aumentar, segn el tamao de las tablas, los ndices disponibles, etc. Por ejemplo, si no hay ndices disponibles, la unin de numerosas tablas grandes puede tardar demasiado tiempo. Puede que necesite desnormalizar las tablas. La desnormalizacin es la duplicacin intencionada de columnas en varias tablas y esto aumenta la redundancia de datos.

Ejemplo 1: Considere el diseo en que ambas tablas tienen una columna que contiene las direcciones de almacenes. Si este diseo hace que no sean necesarias operaciones de unin, podra ser que la redundancia valga la pena. Las direcciones de almacenes no cambian a menudo y si cambia alguna puede utilizar SQL para actualizar todas las instancias con bastante facilidad. Consejo: No suponga automticamente que todas las uniones tardan demasiado tiempo. Si une tablas normalizadas, no es necesario mantener los mismos valores de datos sincronizados en varias tablas. En muchos casos, las uniones son el mtodo de acceso ms eficaz, a pesar de la sobrecarga que suponen. Por ejemplo, algunas aplicaciones alcanzan 44 uniones en un tiempo de respuesta de sub-segundos. Cuando crea el diseo fsico, el usuario y sus colegas necesitan decidir si deben desnormalizarse los datos. Especficamente, necesita decidir si deben combinarse tablas o partes de tablas a las que accedan con frecuencia uniones que tienen requisitos de alto rendimiento. Se trata de una decisin compleja sobre la cual esta informacin no puede proporcionar un consejo especfico. Para tomar esta decisin necesita evaluar los requisitos de rendimiento, los diferentes mtodos de acceder a los datos y los costes de desnormalizacin de los datos. Debe tener en cuenta el coste y el resultado; es la duplicacin, en varias tablas, de columnas solicitadas con frecuencia menos costosa que el tiempo de llevar a cabo las uniones?

Recomendaciones: No desnormalice tablas a menos que tenga una buena comprensin de los datos y las

transacciones empresariales que acceden a los datos. Consulte con los desarrolladores de aplicaciones antes de desnormalizar tablas para mejorar el rendimiento de las consultas de los usuarios.

Cuando decida si va a desnormalizar una tabla, considere todos los programas que accedan de forma regular a la tabla, tanto para lectura como para actualizacin. Si los programas actualizan con frecuencia una tabla, la desnormalizacin de la tabla afecta al rendimiento de los programas de actualizacin puesto que las actualizaciones se aplican ms a varias tablas que a una sola tabla.

En la figura siguiente, la informacin sobre componentes, almacenes y direcciones de almacenes aparecen en dos tablas, ambas en la forma normal.

Figura 1. Dos tablas que cumplen la segunda forma normal

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La siguiente figura ilustra la tabla desnormalizada. Figura 2. Tabla desnormalizada La resolucin de relaciones de muchos a muchos es una actividad especialmente importante puesto que ayuda a mantener la claridad e integridad en el diseo fsico de bases de datos. Para resolver relaciones de varios con varios, se introducen tablas asociativas, que son tablas intermedias que se utilizan para enlazar, o asociar, dos tablas entre s.

Ejemplo 2: Los empleados trabajan en muchos proyectos. Los proyectos tienen muchos empleados. En el diseo lgico de bases de datos, esta relacin se muestra como una relacin de muchos a muchos entre proyecto y empleado. Para resolver esta relacin, se crea una nueva tabla asociativa, EMPLOYEE_PROJECT. Para cada combinacin de empleado y proyecto, la tabla EMPLOYEE_PROJECT contiene una fila correspondiente. La clave primaria para la tabla estara formada por el nmero de empleado (EMPNO) y el nmero de proyecto (PROJNO). Otra decisin que debe tomar est relacionada con la utilizacin de grupos repetitivos.

Ejemplo 3: Suponga que una transaccin que se utiliza mucho necesita el nmero de cables que se venden al mes en un ao especfico. Los factores de rendimiento podran justificar cambiar una tabla de modo que viole la regla de la primera forma normal almacenando grupos repetitivos. En este caso, el grupo repetitivo sera: MONTH, WIRE. La tabla contendra una fila para el nmero de cables vendidos para cada mes (cables de enero, cables de febrero, cables de marzo, etc.). Recomendacin: Si decide desnormalizar los datos, documntese en profundidad sobre la desnormalizacin. Describa, de forma detallada, la lgica de la desnormalizacin y los pasos que ha seguido. A continuacin, si en el futuro la organizacin necesita normalizar los datos, los encargados de realizar este trabajo dispondrn de un registro preciso

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taller de modelamientoNORMALIZACININTRODUCCINEJEMPLO:

CONCEPTOS PARA NORMALIZARDEPENDENCIA FUNCIONALEjemplo:

DEPENDENCIA TRANSITIVAEjemplo:

DEPENDENCIA FUNCIONAL COMPLETA (DFC)

PRIMERA FORMA NORMAL (1FN)Ejemplo:

SEGUNDA FORMA NORMAL (2FN)Ejemplo:

TERCERA FORMA NORMAL (3FN)Ejemplo:

EJERCICIOSTABLA PARA ALMACENAR FACTURASSOLUCIN

TABLA PARA ALMACENAR LAS ACTAS DE EVALUACIN DE UN INSTITUTO SUPERIOR:

DEPENDENCIAS MULTIVALUADASEjemplo

CUARTA FORMA NORMAL (4FN)Tabla conocimientos:Tabla asignaciones:

QUINTA FORMA NORMAL (5FN)EjemploTabla conocimientos-necesariosTabla conocimientos:Tabla asignaciones:

Diseo de base de datos con desnormalizacinEjemplo 1:Recomendaciones:

Ejemplo 2:Ejemplo 3: