Modelo entidad-relación - Reglas de Normalizacion




Terminología Equivalente

 Trabajo (Código, Nombre, Posición, Salario), donde Código es la Clave Primaria.
Relación = tabla
Registro = registro, o tupla
Atributo = columna o campo
Clave = llave o código de identificación
Clave Candidata = superclave mínima
Clave Primaria = clave candidata elegida
Clave Externa = clave ajena o clave foránea
Clave Alternativa = clave secundaria
Dependencia Multivaluada = dependencia multivalor
RDBMS = Del inglés Relational Data Base Management System que significa, Sistema Gestor de Bases de Datos Relacionales.
1FN = Significa, Primera Forma Normal o 1NF del inglés First Normal Form.
Los términos Relación, Tupla y Atributo derivan del álgebra y cálculo relacional, que constituyen la fuente teórica del modelo de base de datos relacional.



Todo atributo en una tabla tiene un dominio, el cual representa el conjunto de valores que el mismo puede tomar. Una instancia de una tabla puede verse entonces como un subconjunto del producto cartesiano entre los dominios de los atributos. Sin embargo, suele haber algunas diferencias con la analogía matemática, ya que algunos RDBMS permiten filas duplicadas, entre otras cosas. Finalmente, una tupla puede razonarse matemáticamente como un elemento del producto cartesiano entre los dominios.

CLAVES

Una clave primaria es el conjunto mínimo de columnas que identifica unívocamente a cada fila. La clave primaria es un identificador que va a ser siempre único para cada fila. Se acostumbra a poner la clave primaria como la primera columna de la tabla pero es más una conveniencia que una obligación. Muchas veces la clave primaria es numérica auto-incrementada, es decir, generada mediante una secuencia numérica incrementada automáticamente cada vez que se inserta una fila.

En una tabla puede que tengamos más de una columna que puede ser clave primaria por sí misma. En ese caso se puede escoger una para ser la clave primaria y las demás claves serán claves candidatas.

Una clave ajena (foreign key o clave foránea) es aquella columna que existiendo como dependiente en una tabla, es a su vez clave primaria en otra tabla.

Una clave alternativa es aquella clave candidata que no ha sido seleccionada como clave primaria, pero que también puede identificar de forma única a una fila dentro de una tabla. Ejemplo: Si en una tabla clientes definimos el número de documento (id_cliente) como clave primaria, el número de seguro social de ese cliente podría ser una clave alternativa. En este caso no se usó como clave primaria porque es posible que no se conozca ese dato en todos los clientes.

Una clave compuesta es una clave que está compuesta por más de una columna.

La visualización de todas las posibles claves candidatas en una tabla ayudan a su optimización. Por ejemplo, en una tabla PERSONA podemos identificar como claves su DNI, o el conjunto de su nombre, apellidos, fecha de nacimiento y dirección. Podemos usar cualquiera de las dos opciones o incluso todas a la vez como clave primaria, pero es mejor en la mayoría de sistemas la elección del menor número de columnas como clave primaria.


Propiedades de la dependencia funcional



Existen tres axiomas de Armstrong:

Dependencia funcional reflexiva
Si "y" está incluido en "x" entonces x {\displaystyle \rightarrow } \rightarrow  y

A partir de cualquier atributo o conjunto de atributos siempre puede deducirse él mismo. Si la dirección o el nombre de una persona están incluidos en el DNI, entonces con el DNI podemos determinar la dirección o su nombre.

Dependencia funcional Aumentativa
{\displaystyle x\rightarrow y} {\displaystyle x\rightarrow y} entonces {\displaystyle xz\rightarrow yz} {\displaystyle xz\rightarrow yz}

DNI {\displaystyle \rightarrow } \rightarrow  nombre

DNI,dirección {\displaystyle \rightarrow } \rightarrow  nombre,dirección

Si con el DNI se determina el nombre de una persona, entonces con el DNI más la dirección también se determina el nombre y su dirección.




Dependencia funcional 


Una dependencia funcional son conexiones entre uno o más atributos. Por ejemplo si conocemos el valor de FechaDeNacimiento podemos conocer el valor de Edad.

Las dependencias funcionales se escriben utilizando una flecha, de la siguiente manera:

FechaDeNacimiento->Edad

Aquí a FechaDeNacimiento se le conoce como un determinante. Se puede leer de dos formas FechaDeNacimiento determina a Edad o Edad es funcionalmente dependiente de FechaDeNacimiento. De la normalización (lógica) a la implementación (física o real) puede ser sugerible tener éstas dependencias funcionales para lograr mayor eficiencia en las tablas.

Dependencia funcional transitiva Supongamos que los estudiantes solo pueden estar matriculados en un solo curso y supongamos que los profesores solo pueden dar un curso. ID_Estudiante -> Curso_Tomando Curso_Tomando -> Profesor_Asignado ID_Estudiante -> Curso_Tomando -> Profesor_Asignado

Entonces tenemos que ID_Estudiante determina a Curso_Tomando y el Curso_Tomando determina a Profesor_Asignado, indirectamente podemos saber a través del ID_estudiante el Profesor_Asignado. Entonces tenemos una dependencia transitiva.

REGLAS DE NORMALIZACIÓN

1.

Cada fila o tupla de una tabla debe representar una entidad y deben ser únicas, se debe establecer un atributo / columna que identifique de forma única cada registro de la tabla por medio de una clave primaria.

Los atributos de una tabla deben ser atómicos es decir indivisible.
El orden de los datos no deben ser relevantes.

2

Toda columna que no sea llave primaria debe guardar relación directa con su clave principal o primaria

3
No deben existir dependencias transitivas y los nuevos atributos deben ser llevados a una nueva entidad


 1FN  (1FN o forma mínima)

1. No hay orden de arriba-a-abajo en las filas.
2. No hay orden de izquierda-a-derecha en las columnas.
3. No hay filas duplicadas.
4. Cada intersección de fila-y-columna contiene exactamente un valor del dominio aplicable (y nada más).
5. Todas las columnas son regulares [es decir, las filas no tienen componentes como IDs de fila, IDs de objeto, o timestamps ocultos].
—Chris Date, "What First Normal Form Really Means", pp. 127-84
La violación de cualesquiera de estas condiciones significaría que la tabla no es estrictamente relacional, y por lo tanto no está en 1FN.

Algunos ejemplos de tablas (o de vistas) que no satisfacen esta definición de primera forma normal son:

Una tabla que carece de una clave primaria. Esta tabla podría acomodar filas duplicadas, en violación de la condición 3.
Una vista cuya definición exige que los resultados sean retornados en un orden particular, de modo que el orden de la fila sea un aspecto intrínseco y significativo de la vista.5 Esto viola la condición 1. Las tuplas en relaciones verdaderas no están ordenadas una con respecto de la otra.
Una tabla con por lo menos un atributo que pueda ser nulo. Un atributo que pueda ser nulo estaría en violación de la condición 4, que requiere a cada campo contener exactamente un valor de su dominio de columna. Sin embargo, debe observarse que este aspecto de la condición 4 es controvertido. Muchos autores consideran que una tabla está en 1FN si ninguna clave candidata puede contener valores nulos, pero se aceptan éstos para atributos (campos) que no sean clave, según el modelo original de Codd sobre el modelo relacional, el cual hizo disposición explícita para los nulos.


2NF


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 una clave primaria y cualquier atributo que no sea un constituyente de la clave primaria, el atributo no clave depende de toda la clave primaria en vez de solo de una parte de ella.

3NF


una tabla está en 3NF si y solo si las tres condiciones siguientes se cumplen:

La tabla está en la segunda forma normal (2NF)
Ningún atributo no-primario de la tabla es dependiente transitivamente de una clave primaria
Es una relación que no incluye ningún atributo clave

La Forma Normal de Boyce-Codd (o FNBC) 


es una forma normal utilizada en la normalización de bases de datos. Es una versión ligeramente más fuerte de la Tercera forma normal (3FN). La forma normal de Boyce-Codd requiere que no existan dependencias funcionales no triviales de los atributos que no sean un conjunto de la clave candidata

 La 4NF


 se asegura de que las dependencias multivaluadas independientes estén correctas 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).

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