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Normalização de Banco de Dados

O que é?

A normalização se baseia em dois pilares:

				     Formalização
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│          Menos           │          Menos            │
│        Dependência       │        Redundância        │
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Ou seja, a normalização de uma base de dados (tabelas) visa deixar o banco menos:

redundante => muitas informações iguais
dependência => menos dependência entre atributos
Assim devemos fazer a verificação (ou seja, a normalização) no modelo lógico.

Dependências

As dependências são importantes conceitos que deve ser entendido e se trata daquela musica que o Cirilo canta: "Não existo longe de você";
É a mesma coisa que acontece quando um campo tem dependência em outro

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Dependência Funcional

É dito quando tenho um atributo A e um B, tal que o B depende funcionalmente

Nessa dependência um atributo faz com que todos os outros sejam dependentes dele, por exemplo, em uma dependência funcional (DF) de uma entidade (ou tabela) alunos temos:

Matricula \to Nome

Matricula \to Sexo

Matricula \to Celular

Assim, precisamos saber a matricula para saber os atributos Nome, Sexo e Celular do Aluno

O inverso não funciona, já que sexo, celular e nem nome identifica a matricula do aluno
❗Lembre-se que a Matricula é um identificador que consegue identificar outros atributos

Dependência Funcional Parcial

É quando temos uma chave composta e os atributos tem uma dependência por parte da chave.

Por exemplo, para os dados de médicos:

$CRM + SinglaEstado \to Nome, Sexo, EstadoEmissor$

Note que a chave composta é: CRM + SiglaEstado. E o campo EstadoEmissor depende parcialmente da chave composta já que só precisa da SiglaEstado

💡 Quando temos apenas uma chave primaria simples, ela não terá dependência funcional parcial

Dependência Funcional Transitiva

É definido como uma dependência de um atributo não chave com outro atributo não chave.

Exemplo de DFT com dados de alunos:

$Matricula \to Nome, CodCurso, NomeCurso$

Tal que o campo não chave NomeCurso depende diretamente do campo não chave CodCurso
O campo chave neste exemplo é a Matricula

Formas

Existem cinco formas e elas são um conjunto de passos para aplicar nas tabelas (modelo lógico).

💡A 4FN e a 5FN não são usadas muito

Antes de tudo

Vamos praticar com um exemplo de um sistema para uma universidade

	Departamento
PK	COD_DEPARTAMENTO	NUMERO
	NOM_DEPARTAMENTO	CARACTERE

	Professor
PK	COD_PROFESSOR	NUMERO
	NOME_PROFESSOR	CARACTERE
	SOBRENOME_PROFESSOR	CARACTERE
	STATUS	BOOLEAN
FK	COD_DEPARTAMENTO	NUMERO

No campo COD_DEPARTAMENTOdependendo dos requisitos pode ser que um professor faça parte de um ou mais departamento, logo teríamos um atributo multivalorado e esse tipo de atributo não respeita a primeira forma, assim teria que aplicar a 1FN

	Turma
PK	COD_TURMA	NUMERO
	PERIODO	CARACTERE
	NUMERO_ALUNOS	NUMERO
	DATA_INICIO	DATA
	DATA_FIM	DATA
FK	COD_CURSO	NUMERO

Na turma também temos uma questão dependendo do requisito, podemos ter vários valores para as datas, assim teríamos um campo multivalorado e como bem sabe deveríamos então aplicar a 1FN neste campo, isto se nossa regra de negocio pedisse, mas ela não pede então deixaremos, assim como no campo COD_DEPARTAMENTO

	Curso
PK	COD_CURSO	NUMERO
	NOME_CURSO	CARACTERE
FK	COD_DEPARTAMENTO	NUMERO

Em geral tabelas menores costumam já estar na 1FN

	Aluno
PK	RA	NUMERO
	NOME_ALUNO	CARACTERE
	SOBRENOME_ALUNO	CARACTERE
	NOME_RUA	CARACTERE
	NUMERO_RUA	NUMERO
	CEP	CARACTERE
	STATUS	BOOLEAN
	FILIACAO	CARACTERE
	SEXO	CARACTERE
	CONTATO	CARACTERE
	CPF	CARACTERE
	TELEFONE	CARCTERE
FK	COD_CURSO	NUMERO
FK	COD_TURMA	NUMERO

💡 Tabelas maiores tem mais chances de não estarem nas formas normais

	Curso_Disciplina
PK, FK	COD_DISCIPLINA	NUMERO
PK, FK	COD_CURSO	NUMERO

	Historico
PK	COD_HISTORICO	NUMERO
	PERIODO_REALIZACAO	DATA
FK	RA	NUMERO

	Disciplina
PK, FK	COD_DISCIPLINA	NUMERO
	NOME_DISCIPLINA	CARACTERE
	DESCRICAO	CARACTERE
	NUMERO_ALUNOS	NUMERO
	CARGA_HORARIA	NUMERO
FK	COD_DEPARTAMENTO	NUMERO

	Aluno_Disciplina
PK, FK	RA	NUMERO
PK, FK	COD_DISCIPLINA	NUMERO

	Disciplina_Historico
PK, FK	RA	NUMERO
PK, FK	COD_DISCIPLINA	NUMERO
	NOTA	NUMERO
	FREQUENCIA	NUMERO

Forma 1

🥇 Para estar no 1FN:
Tem que ter um atributo único -> cada tabela deve ter sua PK

Não aceitamos fragmentados -> não ter campos multivalorados ou compostos e se tiver é só desmembrar os campos
✍️ É como dizia Jack Estripador: Corte sempre em picadinhos

Para um tabela atingir a primeira forma normal, deve-se seguir as regras:

EXISTE uma chave primaria
Somente POSSUI valores atômicos (atributos simples)
As relações também NÃO possui os atributos multivalorados ou relações aninhadas
- relações aninhadas são tabela dentro de outras tabelas
Relação NÃO possui atributos compostos

Aplicando

Tabela Aluno

Como na tabela Aluno temos o campo FILIACAOque por sua vez é um capo que pode guardar mais de um valor, ou seja, filiação diz de quem você é filho e isso resulta em ter um pai e uma mãe => dois valores (a menos que seja um chiquititas).

Logo precisamos desmembrar o campo FILIACAO -> por ele ser um campo multivalorado
Assim deixaremos a tabela na 1FN

E temos o mesmo na tabela Aluno no campo CONTATOque pode receber tanto email, ou whatsapp ou outra forma de contato.

No campo TELEFONEacontece o mesmo. Já que teremos o telefone residencial e celular

Assim a nova tabela ficara:

	Aluno
PK	RA	NUMERO
	NOME_ALUNO	CARACTERE
	SOBRENOME_ALUNO	CARACTERE
	NOME_RUA	CARACTERE
	NUMERO_RUA	NUMERO
	CEP	CARACTERE
	STATUS	BOOLEAN
	NOME_MAE	CARACTERE
	NOME_PAI	CARACTERE
	SEXO	CARACTERE
	EMAIL	CARACTERE
	WHATSAPP	CARACTERE
	CPF	CARACTERE
	TELEFONE_RESIDENCIAL	CARCTERE
	TELEFONE_CELULAR	CARCTERE
FK	COD_CURSO	NUMERO
FK	COD_TURMA	NUMERO

Tabela Historico

Agora se olharmos para a tabela Historico temos o campo PERIODO_REALIZACAO que se refere a data de inicio e fim, ou seja, um campo com dois valores.

Assim a nova tabela ficara:

Tiramos o campo PERIODO_REALIZACAO e adicionamos dois campos:
- DATA_INICIO
- DATA_FIM

	Historico
PK	COD_HISTORICO	NUMERO
	DATA_INICIO	DATA
	DATA_FIM	DATA
FK	RA	NUMERO

Forma 2

🥈 Para estar no 2FN tem que:
Ser dependente do Spotify PK (Chave Primaria) -> caso contrario está fora

Regras da 2FN:

Estar na 1FN
Todos os atributos simples são funcionalmente dependentes de todas as partes da chave primaria
Não deve existir dependência parcial => ou seja. depende da PK e de outro campo
Atributos não dependem de chaves candidatas

Caso isso não estiver sendo atingido devemos fazer então uma nova tabela para os dados.

Um atributo-chave é um que é uma PK (Chave Primaria) ou é a parte de uma Chave Composta

Aplicando

Para aplicar devemos nos perguntar primeiro:

Tal campo, depende da PK?

Caso positivo, então ta okay

Caso negativo, é cilada bino

Exemplo:

Por exemplo na tabela Professor:

Podemos nos perguntar -> NOME_PROFESSOR, SOBRENOME_PROFESSOR e STATUS depende de COD_PROFESSOR?
- Positivo => logo a tabela Professor está na 2FN

	Professor
PK	COD_PROFESSOR	NUMERO
	NOME_PROFESSOR	CARACTERE
	SOBRENOME_PROFESSOR	CARACTERE
	STATUS	BOOLEAN
FK	COD_DEPARTAMENTO	NUMERO

Só devemos aplicar essa lógica nos atributos não chave (ou seja. em FK ou PK não aplicamos isso)

Aluno

Os campos Nome da Rua, Numero da Rua e CEP, não pendependem do RA do Alunos, eles não variam mesmo se o RA variar.

Se olharmos para Telefone_Residencial temos um problema, já que se mudar o RA pode ter a caso do telefone não mudar, então seria melhor colocar em outra tabela;

❗ Lembrando que podemos ou não fazer, isto é, o que estamos fazendo é uma convenção: é melhor fazer mas não é obrigatório

Telefone

Para obedecermos a 2FN iremos criar uma tabela para telefones dos alunos e para o tipo de telefone

	Telefone_Aluno
PK	COD_TELEFONE_ALUNO	NUMERO
FK	RA	NUMERO
FK	COD_TIPO_TELEFONE	NUMERO
	NUMERO_TELEFONE	NUMERO

	Tipo_Telefone
PK	COD_TIPO_TELEFONE	NUMERO
	TIPO_TELEFONE	CARACTERE

Endereço

Como os campos que são do endereço ficam de forma parcialmente dependente do Aluno logo devemos criar uma tabela para o Endereço.

	Endereco_Aluno
PK	COD_ENDERECO_ALUNO	NUMERO
FK	RA	NUMERO
FK	COD_TIPO_LOGRADOURO	NUMERO
	CEP	CARACTERE
	NUMERO_RUA	NUMERO
	NOME_RUA	CARACTERE
	COMPLEMENTO	CARACTERE

	Tipo_Logradouro
PK	COD_TIPO_LOGRADOURO	NUMERO
	TIPO_LOGRADOURO	CARACTERE

Agora a tabela Aluno ficara assim:

	Aluno
PK	RA	NUMERO
	NOME_ALUNO	CARACTERE
	SOBRENOME_ALUNO	CARACTERE
	STATUS	BOOLEAN
	NOME_MAE	CARACTERE
	NOME_PAI	CARACTERE
	SEXO	CARACTERE
	EMAIL	CARACTERE
	WHATSAPP	CARACTERE
	CPF	CARACTERE
FK	COD_CURSO	NUMERO
FK	COD_TURMA	NUMERO

Forma 3

🥉 Para estar na 3FN tem que:
A pessoa deve ser dependente do estado (PK) e não de outra pessoa, ou seja não podemos ter atributos comuns que dependem de outros atributos comuns -> caso contrario está fora;
Ou então pense em classes, a classe dos operários devem ser dependentes dos patrões e não podem se juntar -> senão vão para outra tabela

Regras:

Estar na 2FN
Não existe dependências transitivas
Nenhuma coluna não chave depender de outra coluna que não é uma chave

Caso não obedeça devemos criar uma nova tabela.

Como na 2FN, devemos nos perguntar, mas agora a pergunta muda um pouco já que devemos questionar se um atributo simples é dependente de um outro atributo simples, ou seja:

Por exemplo na tabela Professor:

Podemos nos perguntar -> NOME_PROFESSOR é dependente de STATUS?
- Vemos que não, já que se o status mudar o nome do professor não muda e vice-versa;

No caso, no exemplo ele já está na terceira forma normal. Então não precisa mexer com mais nada.

Referencias

Fonte: https://dev.to/punkdasilva/formas-normais-bap