10- Formas Normales

FORMAS NORMALES

TEMARIO:

1. Primera Forma Normal (1FN)

2. Segunda Forma Normal (2FN)

3. Tercera Forma Normal (3NF)

4. Forma Normal Boyce-Codd (FNBC)

5. Resumen

Elaborado por: Ing. Heber Abanto Cabrera / Mayo 2011

ICSI, INSO e INTE 2011-10

Formas Normales

La normalización es un procedimiento en el diseño de una base de datos relacional que tiene como objetivo la conversión de esquemas relacionales en una forma más conveniente. El objetivo es eliminar la redundancia en las relaciones y los problemas que se derivan de ella, es decir, la inserción, eliminación y actualización de anomalías.

Las formas normales progresan hacia la obtención de un diseño óptimo. La normalización es un proceso gradual, donde cada paso transforma los esquemas relacionales en una forma normal superior. Cada forma normal contiene todas las formas previas normales y una optimización adicional sobre ellas.


1. Primera Forma Normal

Una relación se considera en la primera forma normal si todos sus atributos tienen dominios que son indivisibles o atómicos.

La idea de valores atómicos para el atributo asegura que no hay "grupos repetitivos". Esto se debe a un sistema gestor de base de datos relacional es capaz de almacenar un solo valor en la intersección de una fila y una columna. Los grupos repetitivos son cuando tratamos de almacenar varios valores en la intersección de una fila y una columna, y una tabla que contiene dicho valor no es estrictamente relacional.

De acuerdo a la definición ampliada de C.J. Date, "Una tabla está en 1FN si y sólo si satisface las siguientes cinco condiciones:

• No existe un ordenamiento de arriba a abajo para las filas.

• No existe un ordenamiento de izquierda a derecha para las columnas.


Primera Forma Normal …

• No hay filas duplicadas.

• Cada intersección de fila y columna contiene exactamente un valor del dominio de aplicación (y nada más).

• Todas las columnas son regulares [es decir, las filas no tienen componentes ocultos, tales como identificadores de fila, identificadores de objeto, o marcas de tiempo ocultas]. “

Una columna que almacena "Los familiares de una familia", por ejemplo, no es un atributo de valor atómico ya que se refiere a un conjunto de nombres. Mientras que una columna, como Número de Empleado, que no se puede dividir aún más es un valor atómico.



Ejemplo.

Considere la siguiente tabla que muestra la relación Película. En la relación, {Movie_Title, Year} forman una clave candidata.

Tabla 1 - Relación No-Normalizada Película

La relación anterior no está en 1FN y ni siquiera es estrictamente

relacional. Esto es porque contiene el atributo de Actores con valores

que pueden ser divisibles.



Con el fin de convertirlo a una relación en 1FN, descomponemos la tabla en la Tabla Película y la Tabla Reparto como se muestra en la Figura 1

Figura 1 - Convirtiendo a 1FN. Ejemplo de una relación en 1FN



En la figura 1, la intersección de cada fila y columna en cada tabla tiene ahora un valor atómico que no se puede dividir más y por lo tanto la descomposición ha producido una relación en 1FN, asumiendo que el nombre de actor en la columna Actores no es divisible más como 'nombre' y 'apellido'.


2. Segunda Forma Normal

Una relación está en segunda forma normal cuando está en 1FN y no existe ningún atributo no clave que dependa en parte de la clave candidata, sino que dependa en toda la clave candidata. Se deduce de la definición anterior de que una relación que tiene un atributo único como clave candidata está siempre en 2FN.

Ejemplo.

Para normalizar la anterior relación película en 1NF , tratamos de convertirla en 2FN eliminando cualquier tipo de dependencia parcial en la clave candidata. En lo anterior, Yr_releases_cnt depende de Year. Es decir, Year → Yr_releases_cnt pero la clave candidata es {Movie_Title, Year}.

Así que para lograr la 2FN, se descomponen las tablas anteriores en la relación Película, la relación de Emisiones Anuales y la relación Reparto, como se muestra en la Figura 2.


Segunda Forma Normal …

Figura 2 - Convirtiendo a Segunda Forma Normal.


Segunda Forma Normal …

En la figura anterior, cada atributo no clave depende ahora de la clave candidata completa y no en una parte de ella. Así, la descomposición anterior ha producido una relación en 2FN.


3. Tercera Forma Normal

Una relación está en tercera forma normal si está en 2FN y no existe ningún atributo no clave que dependa transitivamente de la clave candidata. Esto es, todo atributo depende directamente de la clave primaria y no a través de una relación transitiva en donde un atributo Z puede depender de un atributo no clave Y, y a su vez Y depende de la clave primaria X.

La transitividad, como se ha visto anteriormente, significa que cuando X→Y y Y→ Z, entonces X→Z.

Se desprende de relación en 3FN que los atributos no clave son mutuamente independientes.


Tercera Forma Normal …

Ejemplo.

Para normalizar la anterior relación Película 2FN, tratamos de convertirla en 3FN, eliminando cualquier tipo de dependencia transitiva del atributo no-principal en la clave primaria. En la anterior Figura 2, Director_DOB depende de Director, esto es Director → Director_DOB.

Sin embargo, la clave candidata es {Movie_Title, Año}. Así que aquí {Movie_Title, Año} → Director y Director → Director_DOB por lo tanto existe una dependencia transitiva.

Por lo tanto, para lograr la 3FN, se descomponen aún más las tablas anteriores en la relación Película, la relación Director, la relación de Emisiones Anuales y la relación Reparto, como se muestra en la Figura 3.



Figura 3 – Convirtiendo a Tercera Forma Normal



En la figura anterior, cada atributo no clave es independiente entre sí y depende completamente sólo de la clave candidata. Así, la descomposición anterior ha producido una relación en 3FN.


4. Forma Normal Boyce-Codd

La forma normal Boyce-Codd es una versión más estricta de la 3FN que se aplica a las relaciones que pueden tener superposición de las claves candidatas.

Una relación se dice que está en la forma normal de Boyce-Codd si está en 3FN y todas las FDs no triviales dadas para esta relación tienen una clave candidata como su determinante. Es decir, por cada X → Y, X es una clave candidata.

Ejemplo.

Considere la posibilidad de una relación Conferencia Magistral para una universidad como se muestra a continuación en la Tabla 2. Suponga que cada profesor enseña sólo una asignatura. Claves Candidatas: {Subject, Lecture_Day}, {Lecture_Day, Teacher}


Forma Normal Boyce-Codd …

Tabla 2 – Relación Conferencia Magistral

En la relación anterior, no hay valores no-atómicos, por tanto, está en 1FN. Todos los atributos son parte de las claves candidatas por lo tanto están en 2FN y 3FN. Una DF, Teacher → Subject existe para la relación anterior. Sin embargo, Teacher por sí sola no es una clave candidata, por lo tanto, la relación anterior no es una FNBC.



Figura 4 – Convirtiendo a la Forma Normal Boyce-Codd

Para convertirla en una relación FNBC, se descomponen en las relaciones Expertos Área Temática y Calendario Conferencia, como se muestra en la Figura 4.



La relación en la Tabla 2 se descompone ahora en laFNBC para la DF no trivial, Teacher → Subject. Teacher es ahora una clave candidata en la figura 4 – (a)Relación Expertos Área Temática.


5. Resumen

En ésta presentación se describe en que consiste la 1FN, 2FN, 3FN y FNBC, presentándose ejemplos de cada una de estas formas normales superiores, progresando de esta manera hacia la obtención de un diseño más óptimo.

ICSI, INSO e INTE 2011-10º

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