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Normalizar una base de datos es organizar la información con el objetivo de evitar duplicidades innecesarias, garantizar la mayor estabilidad y asegurar la mínima redundancia.
Los datos constituyen hoy en día el auténtico poder para las empresas, ya que en ellos basan gran parte de sus decisiones. Por este motivo, uno de sus mayores retos es conseguir ordenarlos y extraer de ellos la información que precisan de la forma más sencilla. La creación de un sistema que organice y estandarice la información de forma efectiva en las bases de datos es lo que se conoce como normalizar la base de datos, un procedimiento imprescindible para conseguir que estas sean fiables y estables.
El estudio de las bases de datos se aborda en profundidad en formaciones como el Máster en Big Data Online (Oficial) ofrecido por UNIR, que proporciona una de las capacitaciones con mayor demanda y futuro laboral.
La normalización de base de datos
Antes de conocer en qué consiste la normalización de bases de datos, conviene tener claro qué es una base de datos. Podría definirse como cualquier tipo de recopilación de información, pero en su acepción informática, una base de datos sería un conjunto de documentación almacenada en forma de piezas dentro de un sistema informático. Para organizar ese gran volumen de información en las bases de datos se utilizan las tablas.
Normalizar una base de datos implica llevar a cabo toda una serie de acciones con el fin de organizar la estructura de dicha base de datos de una manera eficiente, es decir, eludiendo que se produzcan posibles redundancias de información y evitando que puedan generarse anomalías mientras se manipulan los datos.
Es un trabajo indispensable para profesionales que se dedican al diseño de sistemas y aplicaciones de software, así como para aquellos especializados en big data. Esta tarea se basa en unas reglas llamadas formas normales, a través de las que se establecen criterios que consiguen ordenar correctamente los datos.
Para llevar a cabo la normalización de una base de datos, será preciso dividir las tablas en estructuras más pequeñas, que puedan relacionarse entre ellas. Así, cada tabla habrá de contar con una función específica y contener datos también vinculados entre sí. Este objetivo se consigue mediante la eliminación de redundancias y la reducción de dependencias entre los datos.
Asegurarse de que todos los campos y registros de las tablas se encuentran ordenados y organizados de forma lógica resulta imprescindible cuando se normaliza una base de datos. De esta forma, su uso es más eficiente y se facilita el procedimiento para actualizar los datos.
El uso de bases de datos en big data generalmente se limita a las NoSQL debido al elevado número de fuentes de las que provienen los datos, al distinto tipo de datos utilizados y a su alta volatilidad.
Las formas normales de una base de datos
Las formas normales de una base de datos vendrían a ser como las reglas que fijan la organización de los datos y que tienen por misión ordenar la información.
Cuando se inicia un proceso de normalización de bases de datos, las formas normales son los pasos consecutivos que deben darse necesariamente. Las ventajas que conlleva aplicar las formas normales pasan por:
- Se reduce la redundancia. Se consigue que la información esté ordenada de forma eficiente, por lo tanto, es más sencillo evitar que se dupliquen datos. Así, además de mejorar la consistencia de esos datos, se reduce el espacio de almacenamiento.
- Es más flexible y escalable. Cuando una base de datos está correctamente normalizada, se puede ampliar fácilmente en el momento que así se requiera. También es más sencillo modificarla en caso de ser preciso.
- Aumenta su integridad. El hecho de ampliar las formas normales al proceso de normalización de la base de datos hace que esta cuente con una organización totalmente lógica de la información, haciendo mucho más fácil cualquier búsqueda.
Las formas normales, por tanto, establecen los criterios para la correcta organización de los datos en una base de datos relacional. Cuantos más pasos se dan en las formas normales, más eficiente será la organización de las tablas, garantizando la coherencia y la integridad de los datos.
Tipos de formas normales
Estas son las diferentes formas normales y cómo se aplican para lograr una base de datos bien normalizada:
Forma 1 (1NF)
Es la forma más básica de organización. Esta primera forma normal requiere que cada columna en una tabla de base de datos contenga valores atómicos, es decir, valores que no pueden descomponerse en partes más pequeñas. Además, cada tabla debe tener una clave primaria única que identifique de manera unívoca cada fila.
Por ejemplo, en el caso de una tabla con datos de clientes, cada uno debe tener su propia fila y todos los nombres han de aparecer en una columna separada.
Forma 2 (2NF)
Con esta forma normal se asegura que cada pieza de información se ubique en el lugar adecuado. Cada columna no clave de una tabla debe valerse completamente de la clave primaria. Esto significa que no puede haber dependencias parciales de la clave primaria en ninguna columna no clave.
Por tanto, si una columna no es parte de la clave principal (como un número de identificación único), debe depender de toda la clave principal y no solo de una parte de ella. De esta forma, cada pieza de información de la base de datos se encontrará en el lugar correcto y no estará duplicada en diferentes partes.
Forma 3 (3NF)
En este caso se precisa que todas las columnas no clave de una tabla dependan directamente de la clave primaria y no de otras columnas no clave.
Se trata de asegurar que no haya información innecesaria o redundante en la base de datos. Si una información puede ser determinada por otra pieza de la información que no es la clave principal, entonces no se precisa en la tabla actual.
Por ejemplo, si consta la edad de un estudiante y su fecha de nacimiento, la edad puede calcularse a partir de la fecha de nacimiento, por lo que no es preciso tenerla también en la tabla.
Forma 4 (4NF)
Por medio de la cuarta forma normal se garantiza que la base de datos esté lo más limpia y ordenada posible, asegurándose de que no exista información innecesaria o duplicada. Si hay partes de la información que pueden ser separadas, se dividen para que todo esté bien organizado.
Forma 5 (5NF)
La quinta forma normal es como el nivel experto de la organización de una base de datos porque al utilizarla es posible asegurarse de que no haya ninguna información que pueda dividirse en partes más pequeñas sin perder su significado.
Por ejemplo, en el caso de una lista de libros y autores, con algunos libros que tienen más de un autor. A través de la quinta forma normal, se garantiza que cada relación entre libros y autores sea única y que no pueda dividirse en partes más pequeñas sin perder su sentido.
En términos más simples, la quinta forma normal ayuda a cerciorarse de que la base de datos esté organizada de la manera más eficiente y lógica posible, evitando cualquier redundancia o información innecesaria. Esto permite realizar consultas y análisis de datos de manera más efectiva y precisa.
Cada una de las formas normales establece requisitos específicos para la correcta organización de los datos en una base de datos relacional, lo que garantiza la eficiencia, coherencia e integridad de los datos almacenados.
¿Cómo normalizar una base de datos?
Para normalizar una base de datos se pueden seguir los siguientes pasos:
- Identificar las tablas y las relaciones entre ellas.
- Aplicar la primera forma normal garantizando que cada tabla tenga una clave primaria única y que cada columna contenga valores atómicos.
- Aplicar la segunda forma normal permitiendo que no haya dependencias parciales de la clave primaria en las columnas no clave.
Ejemplo de normalización de base de datos
Como ejemplo de normalización, se propone una base de datos para almacenar información sobre estudiantes en una escuela. Esta es una tabla simple sin normalizar con la información de los estudiantes:
A continuación se muestra cómo es posible normalizar esta tabla a través de cada una de las formas normales:
Primera forma normal (1FN)
En la primera forma normal, es preciso cerciorarse de que cada columna tenga valores atómicos y del mismo tipo de datos. En este caso, todos los valores ya son atómicos y del mismo tipo, así que esa tabla ya se encuentra en 1FN.
Segunda forma normal (2FN)
Para la segunda forma normal, se necesita identificar una clave primaria y verificar que cada atributo dependa completamente de esa clave primaria. En este caso, se puede tomar el ID como clave primaria, ya que es único para cada estudiante. Sin embargo, la columna «Profesor» no depende de la clave primaria. Para corregir esto, es factible crear una tabla separada para los profesores y utilizar un ID único para cada uno.
Tabla de profesores:
Del mismo modo, en la tabla de estudiantes, se reemplaza la columna «Profesor» con el ID del profesor correspondiente para que la tabla se encuentre en 2FN:
Tercera Forma Normal (3FN)
Con la tercera forma normal, se trata de asegurar que no haya dependencias transitivas. La columna «Teléfono» depende del estudiante, pero podría depender de la tabla de profesores si cada estudiante tiene al mismo profesor. Para corregir esto, se puede mover la columna «Teléfono» a la tabla de profesores:
Tabla de profesores (actualizada):
Y la tabla de estudiantes se mantiene igual:
Ahora la tabla está en 3FN.
Este es únicamente un ejemplo simple de cómo normalizar una base de datos. En situaciones más complejas, pueden ser necesarias más formas normales o ajustes adicionales. La normalización es un proceso importante para garantizar que las bases de datos estén bien organizadas y sean eficientes.
Los profesionales de la ciencia de datos y la ingeniería informática saben que la normalización de una base de datos es un proceso esencial para garantizar la integridad y eficiencia de la información que contienen, y las formas normales proporcionan pautas claras para lograr este objetivo. Dominar estas y otras técnicas a través de una sólida base en informática es posible con un Grado en Ingeniería Informática, una de las titulaciones con mayor proyección laboral en el panorama actual.
