Normalização de banco de dados, diretrizes de qualidade de um modelo relacional, análise de anomalias a serem evitadas em um banco de dados, dependências funcionais, projeto de normalização no Sheets.
- Normalização de Dados
- Dependências, 1FN e 2FN
- 3FN e Boyce-Codd
- Quarta Forma Normal - 4FN
- Quinta Forma Normal - 5FN
Saiba mais sobre o curso aqui ou acompanhe minhas anotações abaixo. ⬇️
O Clube do Livro está disponível agora no e-commerce. Além de livros, vende equipamentos de informática. Com essa expansão, o sistema e o banco de dados que foram feitos de forma básica, para que atendessem as demandas temporariamente, passaram a sofrer alguns problemas de armazenagem.
Problema principal:
Espaço em disco cheio.
Problema de manutenção:
Mistura e redundância de dados.
Causa:
Anomalias de inserção, remoção e alteração tornam as tabelas do banco pesadas.
Conjunto de regras que ajudam a identificar a qualidade de um projeto de banco de dados.
- Semântica clara com esquemas fáceis de explicar: Compatibilidade na interpretação entre os atributos de uma mesma relação (cada esquema de relação deve representar um tipo de entidade ou de relacionamento);
- Evitar informações redundantes nas relações: Tornar inexistentes as anomalias de inserção, remoção e alteração dos dados na atualização das relações no banco de dados;
- Impossibilitar valores NULL nas tuplas: Valores nulos causam desperdício de espaço de armazenamento, gerando problemas de entendimento de significado dos atributos e do resultado de operações:
3.1. O atributo não se aplica;
3.2. O valor do atributo é desconhecido;
3.3. O valor do atributo está ausente (não foi registrado); - Atenção ao surgimento de tuplas falsas: Para que as operações de junção possam ser formuladas por meio de condições de igualdade definidas sobre atributos que sejam chaves primárias ou estrangeiras, deve-se impossibilitar valores ilegítimos ao se recompor relações decompostas, evitando perdas.
Anomalias são mudanças em dados que podem gerar Inconsistências dentro de um banco de dados relacionais. A inconsistência se refere a valores que deveriam ser iguais, mas que estão diferentes.
| CPF | nome_colaborador | end_colaborador | cod_depto | nome_depto |
|---|---|---|---|---|
| 123456 | Marta | Rua das Flores | 15 | Tecnologia |
| 147896 | Robledo | Rua Pio XXI | 23 | Vendas |
| 965537 | Helena | Rua ABC | 15 | Tecnologia |
Inserçãolevam a repetição dos dados dentro do banco relacional (redundância)
A tabela acima contém dados que se repetem (redundância) e que na inserção de novos dados podem ocorrer entradas nulas (NULL), no caso de inserir colaborador sem departamento ou departamento sem colaborador.
Sendo a chave primária o CPF que corresponde ao colaborador, não ao departamento, o correto seria manter os dados do colaborador e criar uma nova tabela apenas para o departamento.
Definindo então uma chave estrangeira do código do depatarmento na tabela de colaborador.
Alteraçãolevam a inconsistências e exigem esforço maior para atualização dos dados
Ao alterar um departamento, teria que alterar todos os registros também, o que geraria retrabalho e uma inconsistência dentro do banco de dados.
Remoçãocausa remoção de um dado necessário na tabela que não deveria ser removido
Ao remover um departamento ou colaborador, deve-se remover uma tupla inteira. Isso gera uma inconsistência de dados pela ausência (perda) deles no registro.
Dependências Funcionais são restrições aplicadas sobre os atributos da tabela, ou seja, quando um atributo depende de outro para que a sua existência faça sentido. A dependência funcional estabelece uma relação de atributos na tabela. Por exemplo, a chave primária que é um ID e define outra coluna na tabela.
- Determinante: CPF
- Dependente: nome e endereço do colaborador
| CPF | nome_colaborador | end_colaborador |
|---|---|---|
| 123456 | Marta | Rua das Flores |
| 147896 | Robledo | Rua Pio XXI |
| 965537 | Helena | Rua ABC |
| 437627 | Marta | Rua Floriano Peixoto |
As formas normais satisfazem as propriedades de uma dependência, então:
- A
primeira forma normaldeve satisfazer as propriedades baseadas na dependência funcional. - A
segunda forma normaldeve satisfazer as propriedades baseadas na dependência funcional parcial. - A
terceira forma normaldeve satisfazer as propriedades baseadas na dependência transitiva. - A
forma normal de Boyce-Codddeve satisfazer as propriedades baseadas na dependência funcional trivial. - A
quarta forma normaldeve satisfazer as propriedades baseadas na dependência Multivalorada. - A
quinta forma normaldeve satisfazer as propriedades baseadas na dependência junção.
Uma tabela está na 1FN quando ela não possui: Atributos multivalorados e atributos compostos.
Quais cuidados devem ser tomados para que uma tabela esteja na primeira forma normal?
Evitar ter mais de um assunto em uma tabela;
Não admitir repetições ou campos que tenham mais de um valor.
Procedimentos para aplicar a regra da 1FN
Identificar a chave primária da tabela;
Identificar o grupo repetitivo e removê-lo da tabela.
O objetivo da primeira forma normal é eliminar o aninhamento de tabelas para que cada tabela tenha informações de um único assunto e sem campos com valores multivalorados.
Na dependência funcional parcial os atributos que não possuem chave dependem de parte da chave primária. No exemplo abaixo, C depende de A e B para existir.
(A) cod_colaborador 🔑 | (B) cod_projeto 🔑 | (C) qtd_horas_trabalhadas
Na dependência funcional total os atributos que não possuem chave dependem totalmente da chave primária. No exemplo abaixo, C depende apenas de B para existir.
(A) cod_colaborador 🔑 | (B) cod_projeto 🔑 | (C) nome_projeto
Uma tabela está na 2FN quando ela já está a 1FN e quando não existe dependência funcional parcial.
Quando uma tabela está na segunda forma normal?
Quando ela já está na primeira forma normal;
Quando os atributos que não possuem chave, dependem da chave composta em sua totalidade.
Procedimentos para aplicar a regra da 2FN
Identificar se a tabela tem chave primária composta;
Identificr os atributos que dependem parcialmente dessa chave e criar uma nova tabela com eles.
Esse é o momento de dividir a tabela em duas, aplicando as regras e separando o que está relacionado a cada uma. Mantendo a chave estrangeira que irá relacionar as duas tabelas.
Tabela de ALOCAÇÃO:
cod_colaborador 🔑 | cod_projeto 🔑 | qtd_horas_trabalhadas
Tabela de PROJETO:
cod_projeto 🔑 | nome_projeto
A Dependência Funcional Transitiva ocorre quando um atributo não-chave não depende da chave primária, nem parcialmente, mas depende de outro atributo não-chave.
Um atributo é dependente funcional transitivo quando ele é dependente de outro atributo (que não é a chave primária) e este é dependente da chave primária.
(A) cod_colaborador 🔑 | (B) nome_colaborador | (C) adm_colaborador | (D) col_projeto | (E) fim_projeto
No exemplo acima, a data de término do projeto (E) depende apenas do colaborador do projeto (D) e este do código do colaborador (A).
Tabela de COLABORADOR:
cod_colaborador 🔑 | nome_colaborador | adm_colaborador | col_projeto
Tabela de PROJETO:
col_projeto 🔑 | fim_projeto
Quando há
dependência transitiva, pelo menos um atributo depende de outro que não seja chave primária.Quando há
dependência parcial, os atributos dependem parcialmente da chave primária composta.
Uma tabela está na 3FN quando ela já está a 2FN e quando nenhuma coluna possui dependência transitiva em relação a outra coluna que não participe da chave primária.
Quando uma tabela está na terceira forma normal?
Quando ela já estiver na segunda forma normal;
Quando não existir dependência funcional transitiva entre atributos não chave.
Procedimentos para aplicar a regra da 3FN
Identificar todos os atributos que são funcionalmente dependentes de outros atributos não chave e removê-los.
Dada a tabela abaixo, para aplicar a terceira forma normal, deve-se:
| Numero_pedido | Codigo_produto | Quantidade | Valor_unitario | Subtotal |
|---|---|---|---|---|
| 0001 | 12348 | 5 | 350,00 | 1.750,00 |
| 0002 | 58269 | 3 | 350,00 | 765,00 |
| 0003 | 45623 | 1 | 350,00 | 110,00 |
| 0004 | 75264 | 4 | 350,00 | 580,00 |
| 0005 | 88526 | 5 | 350,00 | 2.000,00 |
Remover o atributo subtotal, pois ele depende de outros atributos não-chave da tabela. O subtotal é resultado da multiplicação dos atributos Quantidade X Valor_unitario.
Uma tabela de banco de dados está no BCNF se, e somente se, não houver dependências funcionais não triviais de atributos em algo que não seja um superconjunto de uma chave candidata.
Quando uma tabela está na Boyce-Codd forma normal?
Quando ela já estver na terceira forma normal;
Todos os dados dependem apenas da chave primária e não de outro campo da tabela.
Procedimentos para aplicar a regra da FNBC
Identificar todos os atributos que sejam determinados por outro atributo que não seja uma chave candidata,removê-los e levar para outra tabela.
Dependência funcional não trivialleva em consideração todas as chaves candidatas em uma relaçãoSuperconjunto de uma chave candidataatributo determinado por outros que não sejam chave candidata
Para deixar uma tabela na FNBC podemos aplicar o conceito de decomposição sem perdas. Uma decomposição é sem perdas se for possível reconstruir a tabela original fazendo a junção das novas tabelas criadas.
A dependência multivalorada é uma extensão da dependência funcional. Visto que na dependência funcional o valor de uma atributo determina o valor de outro atributo. Na dependência multivalorada, o valor de um atributo determina um conjunto de valores de outro atributo.
- A dependência funcional é representada por
X -> Y(X determina Y) - A dependência multivalorada é representada por
X ->> Y(X determina múltiplos Y)
Exemplo de dependência funcional:
CPF -> Nome (um nome por cpf)
Exemplo de dependência multivalorada:
CPF ->> Nome Dependente (pode ter vários dependentes por pessoa)
CPF ->> Idade Dependente (dependentes têm idades diferentes)
Uma tabela está na 4FN quando ela já está a 3FN e quando não pode existir dependência multivalorada.
Quando uma tabela está na quarta forma normal?
Quando já está na terceira forma normal;
Quando não possui dependência multivalorada.
Procedimentos para aplicar a regra da FNBC
Identificar se existe um atributo multi determinante que aponte para mais de um multi dependente;
Identificar se existe independência entre esses multi dependentes.
Na tabela abaixo é possível identificar que o CPF é um atributo independente, pois não depende do código do fornecedor, nem do código do produto.
| cod_fornecedor | cod_produto | cpf |
|---|---|---|
| 2 | 7 | 315264 |
| 1 | 1 | 842679 |
| 4 | 5 | 214786 |
| 5 | 4 | 975631 |
| 1 | 1 | 214786 |
Para normalizar na quarta forma, pode-se dividir a tabela em duas, com ambas herdando o código do fornecedor:
Tabela de produto:
cod_fornecedor 🔑 | cod_produto
Tabela de cpf:
cod_fornecedor 🔑 | cpf
A dependência de junção utiliza os conceitos de decomposição sem perdas da 4FN e de junção. As tabelas podem ser decompostas em mais de duas, sem perda de informação (denominado tabela n-decomponível, onde “n” é maior que dois). - Bráulio Ferreira de Carvalho, Devmedia
Importante saber:
A dependência de junção não existe quando não temos a restrição cíclica. E é cíclico quando todos os passos se conectam, por exemplo:
- Se a loja A vende o carro B;
- A loja A representa a montadora C;
- E a montadora C fabrica o carro B;
- Então a loja A vende o carro B da montadora C.
A dependência de junção ocorre quando realizamos a decomposição de uma tabela em outras três relações. Tais relações são novamente compostas, caso não sejam geradas tuplas falsas, isto é, quando os dados originais são preservados na tabela.
Uma tabela está na 5FN quando ela já está a 4FN e quando não há dependência de junção.
Quando uma tabela está na quinta forma normal?
Quando já está na quarta forma normal;
Quando não há decomposição sem perda, nem de junção.
Procedimentos para aplicar a regra da FNBC
Identificar se existe dependência de junção;
Reconstruir a partir de informações menores combinadas.
Para aplicarmos a quinta forma normal, precisamos conhecer os conceitos de decomposição sem perdas e de junção. Levando assim a ser conhecida como a forma normal de projeção-junção.
⬆️ Voltar ao topo ⬆️