PDF de programación - Normalización de Bases de Datos y Técnicas de diseño

Normalización de Bases de Datos y Técnicas de diseño

Uno de los factores mas importantes en la creación de páginas web dinámicas es el
diseño de las Bases de Datos (BD). Si tus tablas no estan correctamente diseñadas, te
pueden causar un montón de dolores de cabeza cuando
tengas de realizar
complicadísimas llamadas SQL en el código PHP para extraer los datos que necesitas.
Si conoces como establecer las relaciones entre los datos y la normalización de estos,
estarás preparado para comenzar a desarrollar tu aplicación en PHP.

Si trabajas con MySQL o con Oracle, debes conocer los métodos de normalización del
diseño de las tablas en tu sistema de BD relacional. Estos métodos pueden ayudarte a
hacer tu código PHP mas fácil de comprender, ampliar, y en determinados casos,
incluso hacer tu aplicación mas rápida.

Básicamente, las reglas de Normalización están encaminadas a eliminar redundancias e
inconsistencias de dependencia en el diseño de las tablas. Más tarde explicaré lo que
esto significa mientras vemos los cinco pasos progresivos para normalizar, tienes que
tener en cuenta que debes crear una BD funcional y eficiente. Tambien detallaré los
tipos de relaciones que tu estructura de datos puede tener.

Digamos que queremos crear una tabla con la información de usuarios, y los datos a
guardar son el nombre, la empresa, la dirección de la empresa y algun e-mail, o bien
URL si las tienen. En principio comenzarias definiendo la estructura de una tabla como
esta:

Formalización CERO

usuarios

nombre

empresa

direccion_empresa

Joe

Jill

ABC

XYZ

1 Work Lane

1 Job Street

url1

abc.com

abc.com

url2

xyz.com

xyz.com

Diríamos que la anterior tabla esta en nivel de Formalizacion Cero porque ninguna de
nuestras reglas de normalización ha sido aplicada. Observa los campos url1 y url2 --
¿Qué haremos cuando en nuestra aplicación necesitemos una tercera url ? ¿ Quieres
tener que añadir otro campo/columna a tu tabla y tener que reprogramar toda la entrada
de datos de tu código PHP ? Obviamente no, tu quieres crear un sistema funcional que
pueda crecer y adaptarse fácilmente a los nuevos requisitos. Hechemos un vistazo a las
reglas del Primer Nivel de Formalización-Normalización, y las aplicaremos a nuestra
tabla.

Primer nivel de Formalización/Normalización. (F/N)

1. Eliminar los grupos repetitivos de la tablas individuales.
2. Crear una tabla separada por cada grupo de datos relacionados.
3. Identificar cada grupo de datos relacionados con una clave primaria.

¿ Ves que estamos rompiendo la primera regla cuando repetimos los campos
url1 y url2 ? ¿ Y que pasa con la tercera regla, la clave primaria ? La regla tres
básicamente significa que tenemos que poner una campo tipo contador
autoincrementable para cada registro. De otra forma, ¿ Qué pasaria si tuvieramos
dos usuarios llamados Joe y queremos diferenciarlos. Una vez que aplicaramos
el primer nivel de F/N nos encontrariamos con la siguiente tabla:



usuarios

userId

nombre

empresa

direccion_empresa

1

1

2

2

Joe

Joe

Jill

Jill

ABC

ABC

XYZ

XYZ

1 Work Lane

1 Work Lane

1 Job Street

1 Job Street

url

abc.com

xyz.com

abc.com

xyz.com

Ahora diremos que nuestra tabla está en el primer nivel de F/N. Hemos
solucionado el problema de la limitación del campo url. Pero sin embargo vemos
otros problemas....Cada vez que introducimos un nuevo registro en la tabla
usuarios, tenemos que duplicar el nombre de la empresa y del usuario. No sólo
nuestra BD crecerá muchísimo, sino que será muy facil que la BD se corrompa
si escribimos mal alguno de los datos redundantes. Aplicaremos pues el segundo
nivel de F/N:

Segundo nivel de F/N

1. Crear tablas separadas para aquellos grupos de datos que se aplican a varios

registros.

2. Relacionar estas tablas mediante una clave externa.



Hemos separado el campo url en otra tabla, de forma que podemos añadir más
en el futuro si tener que duplicar los demás datos. Tambien vamos a usar
nuestra clave primaria para relacionar estos campos:

usuarios

userId

nombre

empresa

direccion_empresa

1

2

urls

urlId

Joe

Jill

ABC

XYZ

1 Work Lane

1 Job Street

relUserId

url

1

2

3

4

1

1

2

2

abc.com

xyz.com

abc.com

xyz.com

Vale, hemos creado tablas separadas y la clave primaria en la tabla usuarios,
userId, esta relacionada ahora con la clave externa en la tabla urls, relUserId.
Esto esta mejor. ¿ Pero que ocurre cuando queremos añadir otro empleado a la
empresa ABC ? ¿ o 200 empleados ? Ahora tenemos el nombre de la empresa y
su dirección duplicandose, otra situación que puede inducirnos a introducir
errores en nuestros datos. Así que tendrémos que aplicar el tercer nivel de F/N:

Tercer nivel de F/N.

1. Eliminar aquellos campos que no dependan de la clave.

Nuestro nombre de empresa y su dirección no tienen nada que ver con el campo
userId, asi que tienen que tener su propio empresaId:



usuarios

userId

1

2

empresas

nombre

relEmpresaId

Joe

Jill

1

2

emprId

empresa

direccion_empresa

1

2

urls

urlId

1

2

3

4

ABC

XYZ

1 Work Lane

1 Job Street

RelUserId

1

1

2

2

url

abc.com

xyz.com

abc.com

xyz.com

Ahora tenemos la clave primaria emprId en la tabla empresas relacionada con
la clave externa recEmpresaId en la tabla usuarios, y podemos añadir 200
usuarios mientras que sólo tenemos que insertar el nombre 'ABC' una vez.

Nuestras tablas de usuarios y urls pueden crecer todo lo que quieran sin
duplicación ni corrupción de datos. La mayoria de los desarrolladores dicen que
el tercer nivel de F/N es suficiente, que nuestro esquema de datos puede manejar
facilmente los datos obtenidos de una cualquier empresa en su totalidad, y en la
mayoria de los casos esto será cierto.

Pero hechemos un vistazo a nuestro campo urls - ¿ Ves duplicación de datos ?
Esto es perfectamente aceptable si la entrada de datos de este campo es
solicitada al usuario en nuestra apliación para que teclee libremente su url, y por
lo tanto es sólo una coincidencia que Joe y Jill teclearon la misma url. ¿ Pero que
pasa si en lugar de entrada libre de texto usáramos un menú desplegable con 20
o incluso más urls predefinidas ? Entonces tendríamos que llevar nuestro diseño
de BD al siguiente nivel de F/N, el cuarto, muchos desarrolladores lo pasan por
alto porque depende mucho de un tipo muy específico de relación, la relación
'varios-con-varios', la cual aún no hemos encontrado en nuestra aplicación.

Relaciones entre los Datos

Antes de definir el cuarto nivel de F/N, veremos tres tipos de relaciones entre
los datos: uno-a-uno, uno-con-varios y varios-con-varios. Mira la tabla usuarios
en el Primer Nivel de F/N del ejemplo de arriba. Por un momento imaginámos
que ponemos el campo url en una tabla separada, y cada vez que introducimos
un registro en la tabla usuarios tambien introducimos una sola fila en la tabla
urls. Entonces tendríamos una relacion uno-a-uno: cada fila en la tabla usuarios
tendría exactamente una fila correspondiente en la tabla urls. Para los
propósitos de nuestra aplicación no sería útil la normalización.

Ahora mira las tablas en el ejemplo del Segundo Nivel de F/N. Nuestras tablas
permiten a un sólo usuario tener asociadas varias urls. Esta es una relación uno-
con-varios, el tipo de relación más común, y hasta que se nos presentó el dilema
del Tercer Nivel de F/N. la única clase de relación que necesitamos.

La relación varios-con-varios, sin embargo, es ligeramente más compleja.
Observa en nuestro ejemplo del Tercer Nivel de F/N que tenemos a un usuario
relacionado con varias urls. Como dijímos, vamos a cambiar la estructura para
permitir que varios usuarios esten relacionados con varias urls y así tendremos
una relación varios-con-varios. Veamos como quedarían nuestras tablas antes de
seguir con este planteamiento:

usuarios

userId

1

2

empresas

nombre

relEmpresaId

Joe

Jill

1

2

emprId

empresa

direccion_empresa

1

ABC

1 Work Lane

2

urls

urlId

1

2

XYZ

1 Job Street

url

abc.com

xyz.com

url_relations

relationId

relatedUrlId

relatedUserId

1

2

3

4

1

1

2

2

1

2

1

2

Para disminuir la duplicación de los datos ( este proceso nos llevará al Cuarto
Nivel de F/N), hemos creado una tabla que sólo tiene claves externas y primarias
url_relations. Hemos sido capaces de remover la entradas duplicadas en la tabla
urls creando la tabla url_relations. Ahora podemos expresar fielmente la relación
que ambos Joe and Jill tienen entre cada uno de ellos, y entre ambos, las urls.
Así que veamos exáctamente que es lo que el Cuarto Nivel de F/N. supone:

Cuarto Nivel de F/N.

1. En las relaciones varios-con-varios, entidades independientes no pueden ser

almacenadas en la misma tabla.

Ya que sólo se aplica a las relaciones varios-con-varios, la mayoria de los
desarrolladores pueden ignorar esta regla de forma correcta. Pero es muy útil en ciertas
situaciones, tal como esta. Hemos optimizado nuestra tabla urls eliminado duplicados y
hemos puesto las relaciones en su propia tabla.

Os voy a poner un ejemplo prático, ahora podemos seleccionar todas las urls de Joe
realizando la siguiente instrucción SQL:

SELECT nombre, url FROM usuarios, urls, url_relations WHERE
url_relations.relatedUserId = 1 AND usuarios.userId = 1 AND urls.urlId =
url_relations.relatedUrlId

Y si queremos recorrer todas las urls de cada uno de los usuarios, hariamos algo así:

SE