Normalização de dados: formas normais
Normalização de dados
Os Objetivos de uma normalização são:
- Reduzir redundâncias indesejadas
- Reduzir anomalias de inserção,remoção e atualização
Resumo
- 1º forma normal: Eliminar atributos aninhados
- 2º forma normal: Eliminar dependência parcial
- 3º forma normal: Eliminar dependência transitiva
- 4º forma normal: Eliminar dependência multivalorada
- 5º forma normal: Encontrar dependência de junção
- Forma normal Boyce-Codd: Qualquer dependência funcional deve ser uma superchave
Primeira forma normal
A primeira forma normal é a definição de relação no modelo relacional básico. Para Uma tabela Está na primeira forma normal, ela não pode conter tabelas aninhadas.
Definição
Todos os atributos de uma relação devem ter valores sobre domínios atômicos, ou seja, os campos de uma tabela não devem ser compostos ou multivalorados
Exemplo Primeira Forma normal
| Nome do empregado | CPF | Carro | Empregado ID |
|---|---|---|---|
| Carlos souza | 123456789 | fiat, Mercedes | 1 |
| Jorge silva | 123456781 | Celta | 2 |
| Rodrigo Goes | 1112222333 | Palio | 3 |
tabela 1: Empregados
Perceba que na Coluna Carro do empregado Carlos souza, possui mais de um valor, ou seja, é multivalorado e que na coluna Nome do empregado o nome dele é composto pelo primeiro nome e sobrenome. Para tornar essa tabela na primeira forma normal temos que transforma nome do empregado em: Primeiro Nome, último sobrenome. Também temos que decompor a coluna Carro, para remover o atributo multivalorado.
| Primeiro Nome | Último sobrenome | CPF | Empregado ID |
|---|---|---|---|
| Carlos | souza | 123456789 | 1 |
| Jorge | silva | 123456781 | 2 |
| Carlos | souza | 123456789 | 3 |
tabela 2: Empregados na primeira forma normal
| Empregado id | tipo Carro |
|---|---|
| 1 | Fiat |
| 1 | Mercedes |
| 2 | celta |
| 3 | Palio |
tabela 3: Carros
Segunda forma normal
Uma tabela está na segunda forma normal quando, ela está na primeira forma normal e seus atributos não chaves poderem ser obtidos a partir da combinação de todos os atributos que formam a chave primária. A segunda forma normal visa resolver o problema da Dependência parcial.
Dependência parcial
Uma relação é tido como dependência composta quando, quando um dos atributos de uma relação composta consegue isoladamente determinar um outro atributo da relação.
Exemplo Segunda Forma normal
Perceba que na tabela 2, as chaves primaria é a tupa: (CPF ,Empregado ID) onde CPF sozinho consegue determinar o: Primeiro Nome, Último Nome, ou seja Primeiro Nome e Último nome depende parcialmente da chave primária. \(\text{CPF} \to \text{Primeiro Nome},\text{Último Nome}\)
Podemos colocar a tabela 2 na segunda forma formal, decompondo ela em mais uma tabela.
| CPF | Empregado ID |
|---|---|
| 123456789 | 1 |
| 123456781 | 2 |
| 123456789 | 3 |
tabela 4: Empregados na segunda forma normal
| Primeiro Nome | Último sobrenome | CPF |
|---|---|---|
| Carlos | souza | 123456789 |
| Jorge | silva | 123456781 |
| Carlos | souza | 123456789 |
tabela 5: Empregados Nome
| Empregado id | tipo Carro |
|---|---|
| 1 | Fiat |
| 1 | Mercedes |
| 2 | celta |
| 3 | Palio |
tabela 3: Carros
Perceba que todos os atributos não chaves só podem ser obtidos a partir da chave primária.
Terceira forma normal
Para uma tabela está na terceira forma normal, ela tem que estar na segunda forma normal e todos os atributos não chaves dependem exclusivamente da chave primária. Perceba que no exemplo da segunda forma normal também ficou na terceira. A terceira forma normal visa resolver o problema da dependência transitiva.
Dependência transitiva
\[PK \to \text{A} \to \text{B}\]Quando um chave primária $PK$ é capaz de determinar um atributo $A$, onde $A$ não é uma chave primária ou candidata, mas $A$ é capaz de determinar $B$, logo temos uma dependência transitiva. Perceba que a partir de $PK$ pode-se recuperar $B$, mas não exclusivamente, pois pode-se recuperar $B$ a partir de $A$.
Exemplo Terceira Forma normal
Imaginemos uma tabela pessoa:
| CPF | Data de Nascimento | Idade | Nome |
|---|---|---|---|
| 123456789 | 27/4/2000 | 23 | Carlos |
| 123456788 | 28/5/2002 | 21 | Jorge |
| 111222781 | 28/5/2002 | 21 | Daniela |
Tabela 6: Pessoa
Perceba que a partir do atributo Data de Nascimento é possível determinar a Idade, ao mesmo tempo que a partir do CPF podemos determinar a Data de Nascimento, ou seja:
\[\text{CPF} \to \text{Data de Nascimento} \to \text{Idade}\]Para removermos essa dependência transitiva, podemos criar uma tabela Idade, ou simplesmente podemos remover essa coluna Idade e caso queiramos recuperar a idade, basta calcular a diferença de datas: (Date.now() - date_of_birth).year(). Evite armazenar Idade no banco dados ou alguma regra relacionada a restrição de idade, como se a pessoa pode beber ou não, pode assistir ao filme ou não, possui idade mínima para dirigir ou não.
Forma normal Boyce-Codd
Semelhante a 3º forma normal, Boyce-Codd busca remover a dependência transitiva, porém todo determinante de uma dependência funcional precisa ser uma chave candidata. Portanto toda tabela que está na forma normal de Boyce-Cood também na terceira forma normal.
A exceção
Para uma tabela está na terceira forma normal, todos os atributos não chaves dependem exclusivamente da chave primária. No entanto e se em uma relação com os atributos: $(A,B,C,D)$ onde a chave primária é formada pelos atributos $A,B$ e $B$ depende funcionalmente de $C$, ou seja:
\[A,B \to C,D\] \[C \to B\]Partindo do pressuposto que:
- $A,B,C,D$ são atributos atômicos, portanto essa relação está na 1º forma normal
- Não existe dependência parcial, pois nem $A$ ou $B$ não é capaz de derivar $C$ ou $D$, portanto essa relação está 2º forma normal
- Como todos os atributos não chaves $(C,D)$ dependem exclusivamente da chave primária $(A,B)$. Portanto essa relação está na 3º forma normal.
Forma normal Boyce-Codd impõe justamente a restrição de que $C \to B$ não pode existir.Portanto: todo determinante de uma dependência funcional precisa ser uma chave candidata. A relação estaria na formal se: \(A,B \to C,D\)
fosse a única dependência funcional.