La normalización elimina redundancias e incoherencias en los datos. Por ejemplo, en una escuela, sería lógico mirar una tabla de estudiantes para actualizar las direcciones, pero también sería redundante e improductivo enumerar todas las clases de los estudiantes en esa misma tabla; estas deben enumerarse en una tabla de clases separada. Esto permitiría que los profesores y administradores vieran y analizaran fácilmente los datos relacionados con los estudiantes.
Este es esencialmente el poder de la normalización de los datos, lo que significa que facilita el consumo y el análisis de los datos, al garantizar que todos los datos que entran en su sistema están “limpios”, en el sentido de que no son redundantes o no estructurados. Si bien es más fácil decirlo que hacerlo en la era de la expansión de los datos, hay cosas que puede hacer para ayudar a garantizar la normalización de los datos.
Veamos qué es la normalización de los datos y por qué es importante, los formularios de normalización de los datos, los beneficios de la normalización de los datos y los retos que plantea la normalización de los datos.
¿Qué es la normalización de datos?
La normalización de los datos, como se ha indicado anteriormente, es simplemente el acto de «normalizar» sus datos, asegurándose de que no sean redundantes o no estructurados, lo que hace que sea mucho más difícil de gestionar y usar, porque es más difícil de organizar. El proceso de normalización consiste en dividir tablas grandes en tablas más pequeñas relacionadas para reducir la duplicación de datos.
La normalización de los datos es una parte clave de la integridad y la higiene de los datos. Cuando se trata de la higiene de datos, piense en la normalización como el hecho de cepillarse los dientes todas las mañanas y todas las noches para evitar tener que ir al dentista. Cuanto más limpios estén sus dientes, menos dinero gastará en cuidarlos y más eficiente podrá ser con los diversos recursos que utiliza para limpiarse los dientes, como la pasta de dientes, el hilo dental y el agua.
Formularios de normalización comunes
Los formularios de normalización de datos son básicamente reglas clasificadas en niveles. Los datos deben cumplir las reglas del primer nivel antes de poder aplicar las reglas del segundo nivel y las reglas del segundo nivel antes de aplicar las reglas del tercer nivel, etc.
Hay varios formularios de normalización, cada uno con requisitos específicos:
Primera forma normal (1NF)
La forma más básica de normalización de datos, 1NF, garantiza que no haya entradas repetidas en un grupo. Esto significa que cada celda solo tiene un valor único y que cada registro es único.
Segunda forma normal (2NF)
2NF se basa en las reglas de 1NF , lo que exige que todas las entradas cumplan todos los requisitos de 1NF y que también se aplique una clave principal. La regla clave principal requiere que se cree una tabla separada para cada subconjunto de datos. Los datos de cada tabla pueden vincularse con etiquetas de clave externa.
Tercera forma normal (3NF)
3NF exige que todas las entradas cumplan todos los requisitos de 2NF y también exige que si se realiza cualquier cambio en la clave principal, todos los datos afectados deben colocarse en una nueva tabla.
Forma normal de Boyce-Codd (3,5NF)
El formulario normal de Boyce-Codd, también conocido como BCNF o 3,5NF, es una tabla 3NF que no tiene claves candidatas superpuestas. Garantiza que cada factor determinante es una clave candidata y elimina las redundancias relacionadas con las dependencias funcionales.
Cuarta forma normal (4NF)
4NF exige el cumplimiento de BCNF y aborda las dependencias multivalor, lo que garantiza que los datos no se dupliquen en múltiples filas.
Quinta forma normal (5NF)
5NF trata casos en los que existen múltiples relaciones superpuestas y garantiza que las relaciones superpuestas se representen en tablas separadas.
Ventajas de la normalización de los datos
La normalización de los datos ofrece numerosas ventajas, que incluyen:
Optimización del almacenamiento de datos
Una de las principales ventajas de la normalización de los datos es que libera espacio de almacenamiento, lo que significa que le permite refinar sus análisis de datos para adaptarlos a un conjunto de datos específico. Menos espacio significa una recuperación de datos más rápida. Su base de datos tiene menos fundamentos para cubrir sus sistemas de gestión de datos, lo que hace que sea mucho más fácil encontrar información. Esto también significa que tiene más espacio para almacenar otros datos que desea guardar más tarde.
Por ejemplo, considere un escenario típico de experiencia del cliente minorista: Alguien está en una tienda a punto de comprar un jersey y quiere darle a este cliente una oferta muy personalizada en un par de pantalones para que vaya con el jersey. Si su sistema de gestión de datos tiene que pasar por un almacén de datos basura para encontrar la oferta utilizable adecuada en función de las preferencias de este cliente, cuando realmente presente esa oferta, es probable que sea demasiado tarde y que el cliente haya salido de la tienda.
Mantenimiento más sencillo
La normalización de los datos también permite un mantenimiento y unas actualizaciones más sencillos. Los cambios suelen localizarse en tablas específicas, lo que reduce el riesgo de errores y facilita el mantenimiento y la actualización del esquema de la base de datos.
Flexibilidad
Las bases de datos normalizadas también son más flexibles y adaptables a los cambios en los requisitos empresariales. La adición de nuevos datos o la modificación de las estructuras existentes pueden realizarse con un menor impacto en el diseño global de la base de datos.
Coherencia
Con la normalización, los datos se almacenan de un modo coherente entre tablas, lo que reduce la probabilidad de que la información entre en conflicto. Esta coherencia mejora la calidad general de los datos.
Retos de la normalización de los datos
Si bien la normalización proporciona muchos beneficios, hay algunas posibles contrapartidas, que incluyen:
Complejidad
A medida que aumenta el nivel de normalización, el esquema de la base de datos se vuelve más complejo. La unión de tablas normalizadas en las consultas puede ser más compleja, lo que puede dar lugar a un aumento de la complejidad de las consultas y del tiempo de ejecución.
Rendimiento de las operaciones de lectura intensiva
En situaciones en las que prevalecen las operaciones de lectura intensiva, las bases de datos normalizadas pueden tener problemas de rendimiento. La unión de múltiples tablas para recuperar datos puede requerir muchos recursos, sobre todo en grandes bases de datos.
Formación y educación
La normalización de los datos puede ser bastante compleja, lo que significa que tendrá que tener ese conocimiento en algún lugar de su equipo o de su empresa. Si aún no lo tiene, tendrá que encontrar una manera de conseguirlo, lo que podría significar gastar dinero en un recurso de terceros.
Riesgo de sobrenormalización
La sobrenormalización, o la aplicación de la normalización más allá de lo necesario, puede generar complejidades innecesarias y problemas de rendimiento. Es importante lograr un equilibrio y normalizar los datos en un grado adecuado en función de los requisitos específicos de la aplicación.
Actualizar anomalías
Si bien la normalización ayuda a eliminar ciertos tipos de anomalías, puede introducir anomalías de actualización. Por ejemplo, la actualización de un dato en una tabla puede requerir actualizaciones en múltiples lugares, lo que puede aumentar la probabilidad de errores e incoherencias.
Mayores requisitos de almacenamiento
En algunos casos, la normalización puede dar lugar a un aumento de los requisitos de almacenamiento. Esto se debe a que las tablas normalizadas pueden requerir un almacenamiento adicional para las relaciones clave primarias y extranjeras, y las ventajas de la optimización del espacio pueden no lograrse totalmente en ciertas situaciones.
Impacto en el rendimiento de escritura
Si bien las operaciones de lectura pueden verse afectadas por la complejidad de las uniones, las operaciones de escritura, como las inserciones y las actualizaciones, también pueden verse afectadas. Las tablas normalizadas pueden requerir múltiples operaciones para mantener la integridad referencial, lo que puede afectar al rendimiento de escritura.
Retos de la optimización de consultas
La optimización de las consultas en bases de datos altamente normalizadas puede requerir una consideración y un ajuste cuidadosos. Es posible que los administradores de bases de datos tengan que crear unos índices adecuados y analizar los planes de ejecución de las consultas para garantizar un rendimiento óptimo.
Desnormalización
Una alternativa a la normalización de los datos es la desnormalización de los datos. Cuando la normalización de los datos implica dividir las tablas más grandes en tablas más pequeñas, la desnormalización fusiona los datos en una única tabla que puede consultarse más rápidamente.
La normalización de los datos suele ser mejor en escenarios con muchas uniones de tablas costosas, mientras que la desnormalización es más útil cuando hay muchas consultas de unión costosas. La normalización proporciona una mejor integridad de los datos y un espacio de disco optimizado y, por lo general, es mejor para mantener la coherencia de los datos y para una inserción y eliminación más rápidas de los datos. La desnormalización suele ser una mejor opción cuando necesita una búsqueda más rápida y quiere optimizar el rendimiento de lectura. La desnormalización también puede reducir los costes generales generados por datos sobrenormalizados o uniones de tablas complicadas.
Es importante encontrar el equilibrio adecuado entre la normalización y la desnormalización. El nivel de normalización debe adaptarse a los requisitos específicos de la aplicación y a los patrones esperados de recuperación y modificación de los datos. Es muy común ver las aplicaciones empresariales en 3NF, ya que eso logra un equilibrio en el rendimiento de las lecturas, las escrituras y los índices de las bases de datos relacionales. En muchos casos, más no es mejor. La normalización adicional puede ralentizar realmente un sistema, ya que provoca lecturas y escrituras excesivas, genera retrasos y un bloqueo excesivo al realizar uniones en tablas.
Conclusión
La normalización de los datos mejora la integridad, la capacidad de búsqueda y el análisis de los datos al aplicar un conjunto específico de reglas sobre cómo se introducen los datos en las bases de datos. Los formularios de datos comunes, que son las reglas que se utilizan para determinar cómo se introducen los datos, son 1NF, 2NF, 3NF , BCNF, 4NF y 5NF .
Si bien la normalización de los datos ofrece ventajas claras, como la flexibilidad, la optimización del almacenamiento y un mantenimiento más sencillo, también tiene posibles inconvenientes, como la complejidad y la disminución del rendimiento de escritura.
Dicho esto, la normalización de los datos es una parte clave del mantenimiento de una base de datos bien estructurada y eficiente y es un paso importante de limpieza de los datos en cualquier canal de datos, lo que añade eficiencia y reduce los costes.
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