Database Normalización | Normal Forms 1NF, 2NF, 3NF & Ejemplos

El concepto de normalización de bases de datos se ha convertido en una herramienta fundamental para garantizar la calidad y la eficacia de cualquier proyecto relacionado con la información.

En este artículo, exploraremos en profundidad las diferentes normal forms database, específicamente las primeras tres (1NF, 2NF y 3NF), y cómo estas aplicaciones pueden ayudar a los profesionales a tomar decisiones informadas sobre la estructura de sus bases de datos.

¿Qué es la normalización de bases de datos?

La normalización de bases de datos es un principio fundamental para organizar y mantener datos de manera consistente. Este proceso se enfoca en reducir la redundancia y garantizar la integridad del sistema.

Su objetivo principal es evitar que los datos sean repetidos, lo que lleva a problemas como errores y contradicciones al insertar, eliminar o actualizar datos. Al aplicar las formas normales adecuadas, podemos asegurarnos de que nuestra estructura de bases de datos sea escalable y fiable.

La normalización también implica la eliminación de características poco deseadas asociadas con la inserción, eliminación y actualización de datos. Esto garantiza que nuestro sistema sea fácilmente manejable y mantenable en el largo plazo.

Tipos de normalización: 1NF, 2NF y 3NF

El objetivo principal de la normalización de bases de datos es organizar los datos de manera consistente y evitar la redundancia. A lo largo del tiempo ha habido varios métodos desarrollados para lograr esto, que han llevado a la creación de diferentes tipos o niveles de normal forms database.

• Primera Forma Normal (1NF): La principal característica que se evalúa en esta fase es si todas las filas tienen valores únicos en cada celda y no hay datos redundantes. Esto garantiza que todos los atributos estén correctamente identificados como parte de la clave primaria o como atributos independientes, reduciendo así la probabilidad de duplicidad o inconsistencia.
• Segunda Forma Normal (2NF): En esta fase, es importante evaluar si las tablas tienen una dependencia funcional. Es decir, si en todas las filas el valor principal determina los otros valores, que se llaman atributos secundarios. Si esto es así, entonces la tabla tiene forma segunda normal y no hay duplicidad.
• Tercera Forma Normal (3NF): En esta fase, la evaluación de dependencias funcionales sigue siendo relevante, pero ahora también se consideran los grupos de columnas que se llaman claves candidatas. Si las filas están correctamente organizadas con valores únicos y la clave primaria determina todos los atributos secundarios de una forma independiente y sin redundancia, entonces la tabla tiene forma tercera normal.

Primera Forma Normal (1NF)

La primera forma normal (1NF) es la primera de una serie de formas normales que se utilizan en el diseño de las bases de datos para asegurarla eficiencia y la integridad de la información almacenada. Una base de datos se encuentra en su primera forma normal si cada campo o celda del conjunto de datos contiene solo un valor, sin tener espacios o caracteres vacíos adicionales que puedan afectar el análisis y la interpretación de los datos.

Este principio es fundamental al momento de diseñar las bases de datos, ya que permite una mayor organización y estructura a los conjuntos de datos, evitando así redundancias y facilitando su manipulación en caso de requerir actualizaciones.

Segunda Forma Normal (2NF)

La Segunda Forma Normal es un paso importante en la normalización de bases de datos. Una base de datos se considera en segunda forma normal si ya se encuentra en su primera forma normal, pero no tiene dependencia parcial entre los atributos que no son parte de la clave primaria.

En otras palabras, todas las columnas que no forman parte de la clave principal deben depender completamente de ella. Esto significa que un cambio en una columna de la clave principal debe afectar solo a esa columna y no a otras. La segunda forma normal es importante para evitar la inconsistencia de los datos y mejorar la integridad del sistema.

Es importante tener en cuenta que la segunda forma normal se aplica después de la primera forma normal, por lo que un conjunto de datos ya debe estar en su primer estado antes de proceder con esta normalización. La aplicación correcta de la Segunda Forma Normal garantiza que la base de datos cumpla con las normal forms database y sea más fácil de mantener, actualizar e interrogar.

Tercera Forma Normal (3NF)

La tercera forma normal es el siguiente paso después del diseño de 2NF. En esta norma, un conjunto de datos debe encontrarse ya en la segunda forma normal. Sin embargo, no puede haber transición de dependencias parciales.

Un atributo que no sea parte de la clave candidata no puede depender de otro atributo que tampoco sea parte de la clave candidata. Esto significa que una tabla solo puede tener dependencia funcional completa. Esto es fundamental para garantizar la coherencia y consistencia de los datos.

Por ejemplo, en un sistema de gestión de restaurantes, si tenemos dos tablas: "Restaurante" con atributos como "Nombre", "Dirección" y "Telefono". Si también tenemos otra tabla llamada "Comida" que tiene atributos como "Nombre de comida" y "Precio", pero el precio también depende del restaurante a la vez, entonces esta tabla debe estar en tercer forma normal.

Ejemplos de normalización en la práctica

La práctica común es tener una tabla de clientes con columnas como nombre, apellido, edad, dirección, teléfono, email y saldo. Sin embargo, esta estructura no cumple las condiciones para estar en la Tercera Forma Normal (3NF) ya que el atributo dirección se repite varias veces. Esto implica un alto nivel de redundancia.

Para evitar esto, la estructura sería mejor si fuera aislada. Un buen diseño de base de datos tiene cada información relacionada con una tabla única. De este modo, si hay alguna necesidad de actualizarla no afectará directamente otras partes del sistema, como ocurre con un mal proyecto que intenta guardar todas las informaciones en una misma base de datos.

En la práctica, normal forms database ayuda a evitar problemas de redundancia y asegurar integridad al organizar los datos. El objetivo principal es mejorar el rendimiento del sistema, hacer que sea más fácil la gestión de todos los proyectos, incluso aquellos grandes en tamaño y complejidad, simplificar la forma de visualizar y mantenerla de manera más organizada.

La siguiente imagen muestra una comparativa entre un diseño sin normal forms database, con muchos atributos repetidos (a) y otro que es óptimo, con cada información almacenada separadamente en distintas tablas (b).

La práctica de almacenar la información en base de datos utilizando las tres primeras normas te ayudará a evitar problemas relacionados con los proyectos, mantenerlos organizados y reducir el tiempo de gestión.

Ventajas de la normalización de bases de datos

La normalización de bases de datos es un principio esencial que ofrece muchas ventajas y mejoras significativas a las aplicaciones informáticas. Algunas de las principales ventajas de la normalización de bases de datos, incluyen:

• Eliminación de redundancia: La normalización reduce la cantidad de información duplicada en la base de datos, lo que resulta en una mayor consistencia y precisión de los datos.
• Reducción de la dependencia de transacción: con las tablas bien diseñadas según las formas normales, es fácil mantener la integridad de la aplicación informática.
• Es más eficiente para buscar o recuperar información, ya que puedes hacerlo en base a varios campos diferentes en una única consulta.

Al aplicar estas técnicas y prácticas de diseño de bases de datos, es posible garantizar que las bases de datos estén optimizadas, bien diseñadas y sean fácilmente escalables.

Desventajas de la normalización de bases de datos

La normalización de bases de datos, un proceso crucial para garantizar la consistencia y eficiencia de una base de datos, puede tener algunas desventajas no bien conocidas.

Reducción de las operaciones: Al normalizar una tabla a partir de una forma suboptima, se pueden perder algunos tipos de consultas en el servidor. Por ejemplo, si tenemos un campo que representa la fecha más reciente de pago de alquileres, puede resultar útil tener este valor como parte del conjunto de datos cuando solicitamos los pagos pendientes o no realizados por el año actual.

Sin embargo, si normalizamos esto a dos columnas (una para cada uno), necesitaríamos realizar una unión en nuestro código SQL cuando queremos obtener los resultados de las mismas.

Conclusión

La normalización de la base de datos es un proceso fundamental para garantizar una estructura sólida y escalable para cualquier aplicación que utilice los datos. Al entender las distintas formas normales (1NF, 2NF y 3NF) y cómo aplicarlas al diseño de nuestras bases de datos, podemos evitar problemas comunes asociados con la redundancia de información y la inconsistencia en el almacenamiento.

Al aplicar estos principios, podemos mejorar significativamente la eficiencia y la integridad del sistema. Esto nos permite centrarnos más en desarrollar soluciones innovadoras que brinden valor a nuestros usuarios, al mismo tiempo que maximizan la utilidad y escalabilidad de nuestro producto.

Por lo tanto, la comprensión de las normas de datos normal forms database no solo es beneficioso para el diseño de bases de datos sino también para todo el ciclo de vida del desarrollo de software.

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