Normalización de Bases de Datos: Definición, Niveles y Cómo Aplicarla

<< Entrada Anterior - Siguiente Entrada>>

Temario

---

---

---

La normalización de bases de datos es un proceso esencial en el diseño de bases de datos relacionales, cuyo objetivo principal es organizar los datos de manera eficiente para eliminar redundancias, mejorar la integridad y asegurar la consistencia de los datos. A través de diferentes niveles de normalización, se estructura la información de manera que se minimicen los errores y se optimice la forma en que los datos se almacenan y consultan.

En este artículo, explicaremos qué es la normalización, en qué consiste, cuáles son los diferentes niveles de normalización, y cómo aplicarlos correctamente en la creación y mantenimiento de una base de datos.

 ¿Qué es la Normalización de Bases de Datos?

La normalización es el proceso de estructurar una base de datos de manera que los datos estén organizados en tablas de forma lógica y coherente, minimizando la duplicación de información. Al aplicar la normalización, las bases de datos evitan problemas comunes como anomalías de actualización, inserción y eliminación, y mejoran la integridad referencial.

El proceso de normalización descompone tablas grandes en tablas más pequeñas y relacionadas, de modo que cada tabla almacene datos relacionados con un solo tema. Además, se establecen relaciones entre estas tablas utilizando claves primarias y claves foráneas para mantener la conexión entre los datos.

 ¿En qué Consiste la Normalización?

La normalización se basa en una serie de reglas llamadas formas normales (FN o NF, en inglés "Normal Forms"). Cada forma normal es un nivel de organización de datos que resuelve un conjunto específico de problemas relacionados con la redundancia y la integridad de los datos. A medida que se avanza a formas normales más avanzadas, la estructura de la base de datos se vuelve más eficiente y robusta.

 Diferentes Niveles de Normalización

Existen diferentes niveles de normalización, cada uno de los cuales resuelve un tipo particular de problema en la estructura de la base de datos. Los más utilizados y conocidos son:

1. Primera Forma Normal (1FN o 1NF)

2. Segunda Forma Normal (2FN o 2NF)

3. Tercera Forma Normal (3FN o 3NF)

4. Forma Normal de Boyce-Codd (BCNF)

5. Cuarta Forma Normal (4FN o 4NF)

6. Quinta Forma Normal (5FN o 5NF)

A continuación, explicaremos en detalle cada uno de estos niveles y cómo aplicarlos.

 1. Primera Forma Normal (1FN)

La Primera Forma Normal se alcanza cuando todos los atributos de una tabla contienen valores atómicos, es decir, no se permite que haya valores repetidos o grupos de valores dentro de una celda. Cada celda debe contener un solo valor, y cada columna debe representar un atributo único.

 Requisitos para la 1FN:

- Cada columna debe contener datos del mismo tipo.

- No debe haber celdas con más de un valor (valores atómicos).

- Cada fila debe ser única (no debe haber duplicados en las filas).

 Ejemplo:

Si tienes una tabla de clientes donde en la columna "Teléfonos" aparece más de un número separado por comas, eso violaría la 1FN. Debes separar esos valores en diferentes filas o crear una tabla secundaria para almacenar múltiples números por cliente.

Para normalizar:

 2. Segunda Forma Normal (2FN)

Una tabla está en Segunda Forma Normal si cumple con la 1FN y, además, todos los atributos no clave dependen completamente de la clave primaria. Esto significa que en tablas con claves compuestas, ningún atributo debe depender solo de una parte de la clave primaria.

 Requisitos para la 2FN:

- La tabla debe cumplir con la 1FN.

- Los atributos que no forman parte de la clave deben depender completamente de la clave primaria completa, no de una parte de ella.

 Ejemplo:

Imagina una tabla de "Pedidos" donde la clave primaria es una combinación de "ID Pedido" y "ID Producto", pero el "Nombre del Producto" depende solo del "ID Producto". Esto no cumple con la 2FN.

Para normalizar, debes dividir los datos en dos tablas: una para los pedidos y otra para los productos.

Tabla "Pedidos":

Tabla "Productos":

 3. Tercera Forma Normal (3FN)

La Tercera Forma Normal se alcanza cuando la tabla está en 2FN y, además, ningún atributo no clave depende de otro atributo no clave. Es decir, cada atributo debe depender únicamente de la clave primaria y no de otros atributos.

 Requisitos para la 3FN:

- La tabla debe cumplir con la 2FN.

- No debe haber dependencias transitivas (cuando un atributo no clave depende de otro atributo no clave).

 Ejemplo:

Si tienes una tabla donde el "Código Postal" determina el "Nombre de la Ciudad", entonces tienes una dependencia entre atributos no clave.

Para normalizar, debes separar la tabla en dos: una para los clientes y otra para los códigos postales.

Tabla "Clientes":

Tabla "Códigos Postales":

 4. Forma Normal de Boyce-Codd (BCNF)

La BCNF es una mejora de la 3FN y resuelve algunos casos especiales donde aún puede haber anomalías en la dependencia de atributos. Se alcanza cuando para cada dependencia funcional no trivial (A → B), A es una superclave.

 Requisitos para la BCNF:

- La tabla debe cumplir con la 3FN.

- Para cualquier dependencia funcional A → B, A debe ser una superclave.

 5. Cuarta Forma Normal (4FN)

Una tabla está en Cuarta Forma Normal si cumple con la BCNF y no contiene dependencias multivaluadas, es decir, cuando una columna contiene varios valores independientes para una sola clave primaria.

 Requisitos para la 4FN:

- La tabla debe cumplir con la BCNF.

- No debe haber más de una relación multivaluada entre los atributos.

 6. Quinta Forma Normal (5FN)

La Quinta Forma Normal se alcanza cuando la tabla está en 4FN y no contiene dependencias de unión. La 5FN elimina cualquier redundancia que pueda ocurrir debido a la unión de varias relaciones entre las tablas.

 Requisitos para la 5FN:

- La tabla debe cumplir con la 4FN.

- No debe haber dependencias de unión entre las tablas.

 Cómo Aplicar la Normalización Paso a Paso

1. Identifica las entidades principales y sus atributos.

2. Organiza los datos en tablas siguiendo las reglas de la 1FN, asegurándote de que los valores sean atómicos.

3. Verifica las dependencias completas de la clave primaria para asegurar que cumple con la 2FN.

4. Revisa las dependencias transitivas para aplicar la 3FN y eliminar cualquier dependencia entre atributos no clave.

5. Aplica las reglas avanzadas (BCNF, 4FN, 5FN) según las necesidades de la base de datos, especialmente en casos más complejos o con grandes volúmenes de datos.

 Conclusión

La normalización es un paso crucial en el diseño de bases de datos bien estructuradas y eficientes. Al aplicar correctamente los niveles de normalización, se mejora el rendimiento de la base de datos, se garantiza la integridad de los datos y se minimizan errores comunes como las redundancias y las anomalías. Seguir estos niveles permite crear una base de datos más robusta, optimizada y fácil de mantener a largo plazo.