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Una base de datos relacional almacena información y las relaciones entre ellos. La manipulación de esta información se realiza de acuerdo con los principios del álgebra relacional.
El modelo de base de datos relacional es familiar para prácticamente todos los programadores que han trabajado con bases de datos: las bases de datos relacionales son una especie de estándar y se utilizan ampliamente.
En pocas palabras, los datos se dividen en atributos y relaciones y se modelan en tablas para que toda la información se asigne correctamente. Se pueden realizar varias operaciones sobre los datos almacenados de esta manera utilizando un lenguaje de consulta que se basa en el álgebra relacional.
Tablas
En las tablas de la base de datos relacional, la información se almacena línea por línea en registros que están relacionados temáticamente entre sí. En el sistema de control de inventario de una librería, por ejemplo, cada uno tiene su propia mesa para libros, clientes y pedidos.
Atributos
Los atributos contienen toda la información que forma un registro de datos. La cantidad de atributos que contiene un registro de datos se especifica mediante el esquema diseñado previamente. Utilizando el ejemplo de la librería, la tabla Libros podría incluir el título, el número de página, el ISBN y la fecha de publicación de cada libro.
Relaciones
Las relaciones o relaciones describen en una base de datos relacional cómo se relaciona la información almacenada. En la librería, por ejemplo, con cada pedido, es posible registrar cuándo se recibió el pedido, cuándo se procesó por última vez, si se envió y cuándo, pero también qué cliente realizó el pedido y qué libros solicitó.
Álgebra relacional
Los modelos de bases de datos relacionales se basan en los principios básicos del álgebra relacional. Esto proporciona una serie de operaciones con las que se pueden manipular las relaciones, por ejemplo, la selección o conexión de información según criterios previamente definidos. Como usuario, utiliza un lenguaje de consulta como SQL para realizar estas operaciones en la base de datos.
Normalización del esquema de datos
Las anomalías en una base de datos pueden ser problemáticas porque, entre otras cosas, ponen en peligro la coherencia o integridad de los datos. En este contexto, las anomalías representan un desafío que no debe subestimarse, por ejemplo, que al cambiar o eliminar no todas las ocurrencias se manipulan de la manera prevista.
De repente, te enfrentas al problema de que se hacen diferentes declaraciones sobre una situación en diferentes lugares de la base de datos. Una razón por la que esta información se presenta en múltiples lugares puede ser que el esquema de la base de datos aún no se ha simplificado tanto como sea posible.
Desde un punto de vista funcional, las relaciones en una base de datos relacional deben simplificarse hasta que una mayor descomposición ya no sea posible o útil. Se debe tener cuidado de que la simplificación no dé lugar a ninguna pérdida de datos. Este proceso se llama normalización. La normalización también sirve para mejorar la calidad del esquema de la base de datos. En este contexto, se habla de formas normales.
Forma normal (1NF)
Los atributos de una relación deben ser atómicos, es decir, no deben consistir en información compuesta.
Forma normal (2NF)
El modelo de datos 1NF y todos los atributos de una tabla que no son parte de la clave deben depender funcionalmente de la clave (completa). Se habla de dependencia completamente funcional.
Forma normal (3NF)
El modelo está en 2NF y ningún atributo que no sea clave depende transitivamente de un atributo clave en la misma tabla. 3NF a menudo se considera el objetivo de normalización de las bases de datos relacionales. Pero hay otros pasos que se pueden seguir después de 3NF.
Forma normal de Boyce-Codd (BCNF)
3NF con la adición de que, en el caso de una clave compuesta, puede que ya no exista ninguna dependencia funcional entre las partes de la clave.
Forma normal (4NF)
4NF extiende BCNF mediante la regla de que los atributos funcionalmente dependientes no deben contener información redundante.
Forma normal (5NF)
Sigue la 4NF y todas las dependencias son triviales o son candidatos clave. 5NF solo es útil para escenarios especiales porque esta descomposición a pequeña escala también permite encontrar relaciones que son posibles pero que pueden no ser las intencionadas. 5NF es, por ejemplo, utilizado para encontrar explícitamente nuevas relaciones posibles en los datos existentes.
En la práctica, sin embargo, en algunos casos es posible priorizar deliberadamente de manera diferente, de modo que la normalización del esquema de la base de datos juega un papel subordinado. Esto puede resultar en entradas redundantes que luego deben resolverse de alguna otra manera (por ejemplo, en el código del programa). La ventaja de este enfoque es que trabajar con la base de datos se vuelve más eficiente.
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Una normalización demasiado fuerte generalmente provoca más trabajo en forma de más y más tablas para administrar. Además, el rendimiento disminuirá si las consultas tienen que ejecutarse en una gran cantidad de tablas. Entonces aceptas redundancias para poder trabajar de manera más eficiente y con mayor rendimiento con una base de datos menos fuertemente normalizada. Esto puede ser importante, por ejemplo, en las tareas analíticas.