1.2 B. Normalización del modelo relacional, partiendo de una relación universal.

Cuando se diseña una base de datos mediante el modelo relacional, al igual que ocurre en otros modelos de datos, tenemos distintas alternativas, es decir, podemos obtener diferentes esquemas relacionales y no todos son equivalentes, ya que algunos van a representar la realidad mejor que otros.

Es necesario conocer qué propiedades debe tener un esquema relacional para representar adecuadamente una realidad y cuáles son los problemas que se pueden derivar de un diseño inadecuado.

La teoría de la Normalización es un método objetivo y riguroso que se aplica en el diseño de bases de datos relacionales.

Cuando estudiamos la estructura del modelo relacional, nos dimos cuenta que la base de datos puede representarse por medio de un conjunto de objetos (dominios y relaciones) y de un conjunto de reglas de integridad.

El esquema relacional puede obtenerse de dos formas distintas:

• Directamente a partir de la observación de nuestro universo del discurso, en donde especificamos conjuntos de atributos, relaciones y restricciones que corresponden a los observados en el mundo real.

• Realizando el proceso de diseño en dos fases, primero el diseño conceptual (E/R) obteniendo el esquema conceptual y posteriormente transformar éste a un esquema relacional, siguiendo algunas reglas generales, que fueron dadas anteriormente.

Algunos problemas que se pueden presentar son:

• Incapacidad para almacenar ciertos hechos
• Redundancias y por tanto, posibilidad de incoherencias
• Ambigüedades
• Pérdida de información 
• Pérdida de dependencias funcionales, es decir, ciertas restricciones de integridad que dan lugar a interdependencias entre los datos.
• Aparición en la BD de estados no válidos, es decir, anomalías de inserción, borrado y modificación.

Primera forma normal

Se dice que una tabla se encuentra en primera forma normal (1NF) si y solo si cada uno de los campos contiene un único valor para un registro determinado. Supongamos que deseamos realizar una tabla para guardar los cursos que están realizando los alumnos de un determinado centro de estudios, podríamos considerar el siguiente diseño:

Visualmente es un tabla, pero no una tabla relacional (lo que en terminología de bases de datos relacionales se llama relación). No cumple la primera forma normal. Lo cumpliría si:

Segunda forma normal.

La segunda forma normal compara todos y cada uno de los campos de la tabla con la clave definida. Si todos los campos dependen directamente de la clave se dice que la tabla está es segunda forma normal (2NF).

Supongamos que construimos una tabla con los años que cada empleado ha estado trabajando en cada departamento de una empresa:

Tomando como punto de partida que la clave de esta tabla está formada por los campos código de empleado y código de departamento, podemos decir que la tabla se encuentra en primera forma normal, por tanto vamos a estudiar la segunda:

1. El campo nombre no depende funcionalmente de toda la clave, sólo depende del código del empleado.
2. El campo departamento no depende funcionalmente de toda la clave, sólo del código del departamento.
3. El campo años si que depende funcionalmente de la clave ya que depende del código del empleado y del código del departamento (representa el número de años que cada empleado ha trabajado en cada departamento)

Por tanto, al no depender todos los campos de la totalidad de la clave la tabla no está en segunda forma normal, la solución es la siguiente:

Podemos observar que ahora si se encuentras las tres tablas en segunda forma normal, considerando que la tabla A tiene como índice el campo Código Empleado, la tabla B Código Departamento y la tabla C una clave compuesta por los campos Código Empleado y Código Departamento.

Ejemplo:

Suponiendo que el DNI y el número de curso formen una clave principal para esta tabla, sólo la nota tiene dependencia funcional completa. El nombre y los apellidos dependen de forma completa del DNI. La tabla no es 2FN, para arreglarlo:

Tercera forma normal.

Se dice que una tabla está en tercera forma normal si y solo si los campos de la tabla dependen únicamente de la clave, dicho en otras palabras los campos de las tablas no dependen unos de otros. Tomando como referencia el ejemplo anterior, supongamos que cada alumno sólo puede realizar un único curso a la vez y que deseamos guardar en que aula se imparte el curso:

Estudiemos la dependencia de cada campo con respecto a la clave código:

• Nombre depende directamente del código del alumno.
• Curso depende de igual modo del código del alumno.
• El aula, aunque en parte también depende del alumno, está más ligado al curso que el alumno está realizando.

Por esta última razón se dice que la tabla no está en 3NF. La solución sería la siguiente:

Una vez conseguida la segunda forma normal, se puede estudiar la cuarta forma normal.

La Provincia depende funcionalmente del código de provincia, lo que hace que no esté en 3FN. El arreglo sería: