Las formas normales en bases de datos son un conjunto de reglas esenciales para diseñar bases de datos relacionales eficientes y libres de redundancias. Estas normas, desarrolladas por Edgar F. Codd en los años 70, buscan organizar los datos de manera que se eviten inconsistencias, duplicaciones y problemas de integridad. En este artículo, exploraremos en detalle qué son las formas normales, para qué sirven, cómo aplicarlas y por qué son fundamentales en el diseño de bases de datos.
Crédito imagen: Wikipedia
¿Qué son las Formas Normales?
Las formas normales son un conjunto de reglas que se aplican a las tablas de una base de datos relacional para garantizar que los datos estén estructurados de manera óptima. Estas reglas se dividen en varios niveles, conocidos como Primera Forma Normal (1FN), Segunda Forma Normal (2FN), Tercera Forma Normal (3FN), y así sucesivamente, hasta la Forma Normal de Boyce-Codd (FNBC) y otras formas avanzadas.
El objetivo principal de las formas normales es:
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- Eliminar la redundancia: Evitar que los mismos datos se almacenen en múltiples lugares.
- Garantizar la integridad de los datos: Asegurar que los datos sean consistentes y precisos.
- Facilitar el mantenimiento: Simplificar la actualización, inserción y eliminación de datos.
Primera Forma Normal (1FN)
La Primera Forma Normal (1FN) es la base de todas las formas normales. Para que una tabla cumpla con la 1FN, debe cumplir con las siguientes condiciones:
- Cada columna debe contener valores atómicos: Esto significa que cada celda debe contener un único valor, no conjuntos o listas.
- No debe haber grupos repetidos: Las columnas no deben contener múltiples valores en una sola celda.
Ejemplo de 1FN
Supongamos que tenemos una tabla llamada Clientes con la siguiente estructura:
| ClienteID | Nombre | Teléfonos |
|---|---|---|
| 1 | Juan | 555-1234, 555-5678 |
| 2 | María | 555-8765 |
Esta tabla no cumple con la 1FN porque la columna Teléfonos contiene múltiples valores. Para normalizarla, debemos dividirla en dos tablas:
Tabla Clientes:
| ClienteID | Nombre |
|---|---|
| 1 | Juan |
| 2 | María |
Tabla Teléfonos:
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| ClienteID | Teléfono |
|---|---|
| 1 | 555-1234 |
| 1 | 555-5678 |
| 2 | 555-8765 |
Ahora, ambas tablas cumplen con la 1FN.
Segunda Forma Normal (2FN)
Una tabla está en Segunda Forma Normal (2FN) si cumple con la 1FN y, además, todos los atributos que no son clave dependen completamente de la clave primaria. Esto significa que no debe haber dependencias parciales, es decir, ningún campo debe depender solo de una parte de una clave compuesta.
Ejemplo de 2FN
Imaginemos una tabla Pedidos con la siguiente estructura:
| PedidoID | ProductoID | NombreProducto | Cantidad | PrecioUnitario |
|---|---|---|---|---|
| 101 | 1 | Lápiz | 10 | 1.50 |
| 101 | 2 | Cuaderno | 5 | 3.00 |
| 102 | 1 | Lápiz | 8 | 1.50 |
En este caso, PedidoID y ProductoID forman una clave compuesta. Sin embargo, NombreProducto y PrecioUnitario dependen solo de ProductoID, no de la clave compuesta. Para normalizar, dividimos la tabla:
Tabla Pedidos:
| PedidoID | ProductoID | Cantidad |
|---|---|---|
| 101 | 1 | 10 |
| 101 | 2 | 5 |
| 102 | 1 | 8 |
Tabla Productos:
| ProductoID | NombreProducto | PrecioUnitario |
|---|---|---|
| 1 | Lápiz | 1.50 |
| 2 | Cuaderno | 3.00 |
Ahora, ambas tablas cumplen con la 2FN.
Tercera Forma Normal (3FN)
Una tabla está en Tercera Forma Normal (3FN) si cumple con la 2FN y, además, no tiene dependencias transitivas. Esto significa que ningún campo que no sea clave debe depender de otro campo que no sea clave.
Ejemplo de 3FN
Consideremos una tabla Empleados:
| EmpleadoID | Nombre | Departamento | UbicaciónDepartamento |
|---|---|---|---|
| 1 | Ana | Ventas | Nueva York |
| 2 | Luis | Marketing | Los Ángeles |
| 3 | Carlos | Ventas | Nueva York |
Aquí, UbicaciónDepartamento depende de Departamento, que no es una clave primaria. Para normalizar, dividimos la tabla:
Tabla Empleados:
| EmpleadoID | Nombre | Departamento |
|---|---|---|
| 1 | Ana | Ventas |
| 2 | Luis | Marketing |
| 3 | Carlos | Ventas |
Tabla Departamentos:
| Departamento | UbicaciónDepartamento |
|---|---|
| Ventas | Nueva York |
| Marketing | Los Ángeles |
Ahora, ambas tablas cumplen con la 3FN.
Forma Normal de Boyce-Codd (FNBC)
La Forma Normal de Boyce-Codd (FNBC) es una versión más estricta de la 3FN. Una tabla está en FNBC si, para toda dependencia funcional X → Y, X es una superclave (una clave única que identifica una fila).
Ejemplo de FNBC
Supongamos una tabla EstudiantesCursos:
| EstudianteID | CursoID | Profesor |
|---|---|---|
| 1 | 101 | Dr. Pérez |
| 2 | 101 | Dr. Pérez |
| 1 | 102 | Dra. Gómez |
Aquí, Profesor depende de CursoID, pero CursoID no es una superclave. Para normalizar, dividimos la tabla:
Tabla EstudiantesCursos:
| EstudianteID | CursoID |
|---|---|
| 1 | 101 |
| 2 | 101 |
| 1 | 102 |
Tabla Cursos:
| CursoID | Profesor |
|---|---|
| 101 | Dr. Pérez |
| 102 | Dra. Gómez |
Ahora, ambas tablas cumplen con la FNBC.
Otras Formas Normales
Además de las formas normales mencionadas, existen otras como la Cuarta Forma Normal (4FN) y la Quinta Forma Normal (5FN), que abordan problemas más complejos como dependencias multivaluadas y de unión. Sin embargo, estas formas son menos comunes en aplicaciones prácticas.
Conclusión
Las formas normales son fundamentales para diseñar bases de datos eficientes y libres de errores. Aplicar estas reglas no solo mejora el rendimiento de la base de datos, sino que también facilita su mantenimiento y escalabilidad. Si estás diseñando una base de datos, asegúrate de seguir estas normas para garantizar la integridad y consistencia de tus datos.