Normalizacion (Modelamiento de Base de Datos)

1. CONTENIDO.

·       Definición:

Un modelo de base de datos es un tipo de modelo de datos que determina la estructura lógica de una base de datos y de manera fundamental determina el modo de almacenar, organizar y manipular los datos. Entre los modelos lógicos comunes para bases de datos se encuentran: 

·       Tipos:

Modelo Jerárquico. Un modelo de datos jerárquico es un modelo de datos en el cual los datos son organizados en una estructura parecida a un árbol. La estructura permite a la información que repite y usa relaciones padre/Hijo: cada padre puede tener muchos hijos pero cada hijo sólo tiene un padre. Todos los atributos de un registro específico son catalogados bajo un tipo de entidad.

Modelo de Red. Una base de datos de red es una base de datos conformada por una colección o set de registros, los cuales están conectados entre sí por medio de enlaces en una red. El registro es similar al de una entidad como las empleadas en el modelo relacional.

Modelo Relacional: El modelo relacional, para el modelado y la gestión de bases de datos, es un modelo de datos basado en la lógica de predicados y en la teoría de conjuntos.

Tras ser postuladas sus bases en 1970 por Edgar Frank Codd, de los laboratorios IBM en San José (California), no tardó en consolidarse como un nuevo paradigma en los modelos de base de datos.

Modelo Entidad Relación: Un diagrama o modelo entidad-relación (a veces denominado por sus siglas en inglés, E-R "Entity relationship", o del español DER "Diagrama de Entidad Relación") es una herramienta para el modelado de datos que permite representar las entidades relevantes de un sistema de información así como sus interrelaciones y propiedades.

Modelo orientada a Objetos: En una base de datos orientada a objetos, la información se representa mediante objetos como los presentes en la programación orientada a objetos. Cuando se integra las características de una base de datos con las de un lenguaje de programación orientado a objetos, el resultado es un sistema gestor de base de datos orientada a objetos(ODBMS, object database management system). Un ODBMS hace que los objetos de la base de datos aparezcan como objetos de un lenguaje de programación en uno o más lenguajes de programación a los que dé soporte. Un ODBMS extiende los lenguajes con datos persistentes de forma transparente, control de concurrencia, recuperación de datos, consultas asociativas y otras capacidades.

Modelo de Datos Documental: Una base de datos documental está constituida por un conjunto de programas que almacenan, recuperan y gestionan datos de documentos o datos de algún modo estructurados. Este tipo de bases de datos constituyen una de las principales subcategorías dentro de las denominadas bases de datos NoSQL. A diferencia de las bases de datos relacionales, estas bases de datos están diseñadas alrededor de una noción abstracta de "Documento".

Modelo Esquema Estrella: En las bases de datos usadas para data warehousing, un esquema en estrella es un modelo de datos que tiene una tabla de hechos (o tabla fact) que contiene los datos para el análisis, rodeada de las tablas de dimensiones. Este aspecto, de tabla de hechos (o central) más grande rodeada de radios o tablas más pequeñas es lo que asemeja a una estrella, dándole nombre a este tipo de construcciones.

·       Formas de Normalización:

Existen seis tipos de formas normales estas formas normales se derivan y dependen una de la otra de esta forma 1FN-2FN-3FN-4FN-5FN y se definen de la siguiente forma:

1FN PRIMERA FORMA NORMAL

La primera forma normal (1FN o forma mínima) es una forma normal usada en normalización de bases de datos Una tabla de base de datos relacional que se

adhiere a la 1FN es una que satisface cierto conjunto mínimo de criterios. Estos criterios se refieren básicamente a asegurarse que la tabla es una representación fiel de una relación y está libre de "grupos repetitivos".

 Sin embargo, el concepto de "grupo repetitivo", es entendido de diversas maneras por diferentes teóricos. Como consecuencia, no hay un acuerdo universal en cuanto a qué características descalificarían a una tabla de estar en 1FN. Muy notablemente, la 1FN, tal y como es definida por algunos autores excluye "atributos relación-valor" (tablas dentro de tabla)

2 FN SEGUNDA FORMA NORMAL

La segunda forma normal (2NF) es una forma normal usada en normalización de bases de datos.Una tabla que está en la primera forma normal (1NF) debe satisfacer criterios adicionales para calificar para la segunda forma normal. Específicamente: una tabla 1NF está en 2NF si y solo si, dada cualquier clave candidata y cualquier atributo que no sea un constituyente de la clave candidata, el atributo no clave depende de toda la clave candidata en vez de solo una parte de ella.

En términos levemente más formales: una tabla 1NF está en 2NF si y solo si ninguno de sus atributos no-principales son funcionalmente dependientes en una parte (subconjunto propio) de una clave candidata. (Un atributo no-principal es uno que no pertenece a ninguna clave candidata).

3 FN TERCERA FORMA NORMAL

La tercera forma normal (3NF) es una forma normal usada en la normalización de bases de datos. La 3NF fue definida originalmente por E.F. Codd[1] en 1971. La definición de Codd indica que una tabla está en 3NF si y solo si las dos condiciones siguientes se mantienen:

La tabla está en la segunda forma normal (2NF)

Ningún atributo no-primario de la tabla es dependiente transitivamente de una clave candidata

Un atributo no-primario es un atributo que no pertenece a ninguna clave candidata. Una dependencia transitiva es una dependencia funcional X → Z en la cual Z no es inmediatamente dependiente de X, pero sí de un tercer conjunto de atributos Y, que a su vez depende de X. Es decir, X → Z por virtud de X → Y e Y → Z.

4 FN CUARTA FORMA NORMAL

 La cuarta forma normal (4NF) es una forma normal usada en la normalización de bases de datos. La 4NF se asegura de que las dependencias multivaluados independientes estén correcta y eficientemente representadas en un diseño de base de datos. La 4NF es el siguiente nivel de normalización después de la forma normal de Boyce-Codd (BCNF).

5 FN QUINTA FORMA NORMAL

La Quinta Forma Normal: (5FN), también conocida como forma normal de proyección-unión (PJ/NF), es un nivel de normalización de bases de datos designado para reducir redundancia en las bases de datos relacionales que guardan hechos multi-valores aislando semánticamente relaciones múltiples relacionadas. Una tabla se dice que está en 5NF si y sólo si está en 4NF y cada dependencia de unión (join) en ella es implicada por las claves candida

·       Ejemplos:

Formas Normales: 1FN, 2FN, 3FN, 4FN, 5FN

1. Enuncie la primera forma normal (1NF)

Una relación R se encuentra en 1FN si y solo sí por cada renglón columna contiene valores atómicos.

2. Qué debe cumplir una relación en su primera forma normal.

Debe cumplir lo siguiente:

-Las celdas de las tablas poseen valores simples y no se permiten grupos ni arreglos repetidos como valores, es decir, contienen un solo valor por cada celda.
-Todos los ingresos en cualquier columna(atributo) deben ser del mismo tipo.
-Cada columna debe tener un nombre único, el orden de las columnas en la tabla no es importante.
-Dos filas o renglones de una misma tabla no deben ser idénticas, aunque el orden de las filas no es importante.

3. Muestre un ejemplo E-R en su primera forma normal.

4. Enuncie la segunda forma normal (2NF)

Una relación R está en 2FN si y solo si está en 1FN y los atributos no primos dependen funcionalmente de la llave primaria.

5. Represente funcionalmente la 2NF

6. Enuncie la tercera forma normal (3NF)

Una relación R está en 3FN si y solo si esta en 2FN y todos sus atributos no primos dependen no transitivamente de la llave primaria.

7. Represente funcionalmente la 3NF

8. Represente funcionalmente la forma normal de Boyce Codd (NFBC)

9. Enuncie la cuarta forma normal (4NF)

Un esquema de relaciones R está en 4FN con respecto a un conjunto D de dependencias funcionales y de valores múltiples sí, para todas las dependencias de valores múltiples en D de la forma X->->Y, donde X<=R y Y<=R, se cumple por lo menos una de estas condiciones:

* X->->Y es una dependencia de valores múltiples trivial.

* X es una superllave del esquema R.

10. Muestre un ejemplo de 4NF

11. Enuncie la 5NF

Un esquema de relaciones R está en 5FN con respecto a un conjunto D de dependencias funcionales, de valores múltiples y de producto, si para todas las dependencias de productos en D se cumple por lo menos una de estas condiciones:
* (R1, R2, R3, ... Rn) es una dependencia de producto trivial.

* Toda Ri es una superllave de R.
La quinta forma normal se refiere a dependencias que son extrañas. Tiene que ver con tablas que pueden dividirse en subtablas, pero que no pueden reconstruirse.

2. RESUMEN  

 Un modelo de base de datos es un tipo de modelo de datos que determina la estructura lógica de una base de datos y de manera fundamental determina el modo de almacenar, organizar y manipular los datos. La normalización es el proceso de organizar los datos de una base de datos. Se incluye la creación de tablas y el establecimiento de relaciones entre ellas según reglas diseñadas tanto para proteger los datos como para hacer que la base de datos sea más flexible al eliminar la redundancia y las dependencias incoherentes. 

Los datos redundantes desperdician el espacio de disco y crean problemas de mantenimiento. Si hay que cambiar datos que existen en más de un lugar, se deben cambiar de la misma forma exactamente en todas sus ubicaciones. Un cambio en la dirección de un cliente es mucho más fácil de implementar si los datos sólo se almacenan en la tabla Clientes y no en algún otro lugar de la base de datos. 

¿Qué es una "dependencia incoherente"? Aunque es intuitivo para un usuario mirar en la tabla Clientes para buscar la dirección de un cliente en particular, puede no tener sentido mirar allí el salario del empleado que llama a ese cliente. El salario del empleado está relacionado con el empleado, o depende de él, y por lo tanto se debería pasar a la tabla Empleados. Las dependencias incoherentes pueden dificultar el acceso porque la ruta para encontrar los datos puede no estar o estar interrumpida. 

Hay algunas reglas en la normalización de una base de datos. Cada regla se denomina una "forma normal". Si se cumple la primera regla, se dice que la base de datos está en la "primera forma normal". Si se cumplen las tres primeras reglas, la base de datos se considera que está en la "tercera forma normal". Aunque son posibles otros niveles de normalización, la tercera forma normal se considera el máximo nivel necesario para la mayor parte de las aplicaciones. 

Al igual que con otras muchas reglas y especificaciones formales, en los escenarios reales no siempre se cumplen los estándares de forma perfecta. En general, la normalización requiere tablas adicionales y algunos clientes consideran éste un trabajo considerable. Si decide infringir una de las tres primeras reglas de la normalización, asegúrese de que su aplicación se anticipa a los problemas que puedan aparecer, como la existencia de datos redundantes y de dependencias incoherentes. 

 3.SUMMARY:

              A database model is a type of data model that determines the logical structure of a database and fundamentally determines how to store, organize and manipulate data. Normalization is the process of organizing data in a database. creating tables and establishing relationships between them according to rules designed both to protect the data to make the database more flexible by eliminating redundancy and inconsistent dependencies are included.

Redundant data wastes disk space and creates maintenance problems. If you have to change data that exists in more than one place they must be changed in exactly the same way in all locations. A change in the direction of a client is much easier to implement if that data is stored only in the Customers table and not somewhere else in the database.

What is an "inconsistent dependency"? While it is intuitive for a user to look in the Customers table to find the address of a particular customer, it may not make sense to look there the salary of the employee who calls on that customer. The employee's salary is related to the employee or dependent on him, and therefore should be moved to the Employees table. Inconsistent dependencies can make access because the path to find the data can not be missing or broken.

There are some rules in the normalization of a database. Each rule is called a "normal form." If the first rule is observed, it is said that the database is in "first normal form." If the first three rules are observed, the database is considered to be in "third normal form." Although other levels are possible normalization, the third normal form is considered the highest level necessary for most applications.

As with many other formal rules and specifications, real world scenarios do not always perfectly standards are met. In general, normalization requires additional tables and some customers consider this considerable work. If you decide to violate one of the first three rules of normalization, make sure that your application anticipates any problems that may occur, such as the existence of redundant data and inconsistent dependencies.

4. RECOMENDACIONES:

Ø  Objetivos
Ø  Modelo de datos: niveles existentes
Ø  Modelo de datos lógico
Ø  Normalización
Ø  Desnormalización
Ø  Tratamiento de valores inaplicables o faltantes
Ø  Restricciones de integridad
Ø  Creación de dominios
Ø  Identificación de elementos
Ø  Nomenclatura de campos
Ø  Formato de campos
Ø  Codificación de los ficheros de datos

5. CONCLUSIONES:

Para saber más a fondo todo sobre el Modelamiento de una Base de Datos es necesario saber lo básico que es y cómo funciona el Modelamiento de una Base de Datos, entendiendo eso podremos saber cómo utilizarla.

6. APRECIACION CRÍTICA

 Para este trabajo de investigación fue sencillo ya que conté con material específicamente sobre el tema e investigue un poco más en Internet, espero te ayude.

7. GLOSARIO O TÉRMINOS

 Redundancia: Empleo de palabras innecesarias para expresar una idea o concepto por estar ya expresado con otras palabras o por sobreentenderse sin ellas.

8. BIBLIOGRAFIA O LINCOGRAFIA 

Ver aquí Diapositivas
https://www.slideshare.net/secret/cGDUoCdMRkVV9q