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Otimização da Gestão de Dados: Uma Jornada da Desnormalização para a Normalização

Introdução:

No campo do design e gerenciamento de bancos de dados, a arte de estruturar dados é tão crucial quanto os próprios dados. Imagine que você seja encarregado de gerenciar a vasta coleção de livros, autores e editoras de uma biblioteca. Inicialmente, você pode optar por uma tabela simplificada e desnormalizada para capturar todos os dados. No entanto, à medida que sua biblioteca cresce e a demanda por gerenciamento de dados preciso e eficiente aumenta, torna-se evidente que essa abordagem inicial possui suas limitações.

Esta jornada explora a importância da normalização de dados no design de bancos de dados, tomando como exemplo prático um banco de dados de biblioteca. Começamos com uma tabela desnormalizada, fácil de criar, mas logo descobrimos seus problemas intrínsecos relacionados à redundância de dados, anomalias de atualização e anomalias de exclusão. À medida que aprofundamos a compreensão das complexidades do gerenciamento de dados, exploramos o processo de normalização passo a passo, resultando em tabelas separadas e altamente organizadas para livros, autores e editoras.

O que é Normalização no Design de Banco de Dados

A normalização no modelagem de dados é um processo usado para organizar dados em um banco de dados relacional com o objetivo de reduzir a redundância de dados e melhorar a integridade dos dados. O principal objetivo da normalização é eliminar anomalias de dados que podem ocorrer quando os dados são duplicados ou mal organizados em um banco de dados. Ela garante que os dados sejam armazenados de forma eficiente e que as relações entre os elementos de dados sejam mantidas com precisão. A normalização é principalmente aplicada a bancos de dados relacionais, como aqueles gerenciados por meio de SQL (Linguagem de Consulta Estruturada).

O processo de normalização envolve dividir tabelas grandes em tabelas menores e relacionadas, estabelecendo relações entre elas. Isso é alcançado seguindo um conjunto de regras ou formas normais, que foram definidas para orientar o processo de normalização. As formas normais mais comuns são:

  1. Primeira Forma Normal (1FN): Garante que cada coluna em uma tabela contenha apenas valores atômicos (indivisíveis) e que cada linha seja unicamente identificável. Isso elimina grupos repetidos de dados.
  2. Segunda Forma Normal (2FN): Baseando-se na 1FN, esta forma garante que cada atributo não-chave (coluna) seja funcionalmente dependente da chave primária inteira. Ela elimina dependências parciais, em que um atributo depende apenas de parte da chave primária.
  3. Terceira Forma Normal (3FN): Baseando-se na 2FN, esta forma elimina dependências transitivas, ou seja, atributos não-chave não devem depender de outros atributos não-chave dentro da mesma tabela. Esta forma reduz ainda mais a redundância de dados.

Existem formas normais superiores, como a Forma Normal de Boyce-Codd (BCNF) e a Quarta Forma Normal (4FN), que abordam questões mais complexas de integridade de dados. A escolha da forma normal apropriada depende dos requisitos específicos e da complexidade dos dados que estão sendo modelados.

A normalização é essencial para manter a consistência, integridade e precisão dos dados em um banco de dados relacional. No entanto, é importante observar que uma normalização excessiva também pode levar a problemas de desempenho, pois pode exigir consultas mais complexas e junções para recuperar dados. Portanto, encontrar o equilíbrio adequado entre normalização e desnormalização é crucial, dependendo das necessidades específicas do banco de dados e das consultas para as quais ele será utilizado.

Um Estudo de Caso sobre Normalização de Banco de Dados

Vamos considerar um cenário de problema envolvendo o banco de dados de uma biblioteca. Inicialmente, começaremos com uma tabela desnormalizada que contém informações sobre livros, autores e editoras. Em seguida, normalizaremos esses dados para criar tabelas separadas para livros, autores e editoras.

Cenário do Problema – Tabela Desnormalizada:

Suponha que tenhamos uma única tabela desnormalizada chamadaBiblioteca com as seguintes colunas:

  • ID_Livro (Chave Primária)
  • Título
  • Autor
  • Editora
  • Gênero
  • Ano_Publicação

Aqui está um exemplo da tabela desnormalizada com alguns dados de amostra:

ID_Livro Título Autor Editora Gênero Ano_de_Publicação
1 “Livro 1” “Autor 1” “Editora 1” “Ficção” 2020
2 “Livro 2” “Autor 2” “Editora 2” “Mistério” 2019
3 “Livro 3” “Autor 1” “Editora 1” “Ficção” 2021
4 “Livro 4” “Autor 3” “Editora 3” “Ciência” 2022
5 “Livro 5” “Autor 4” “Editora 4” “Fantasia” 2018

Esta tabela denormalizada tem alguns problemas:

  1. Redundância de Dados: Autores e editores são duplicados, o que pode levar a inconsistências e aumento do espaço de armazenamento.
  2. Anomalias de Atualização: Se um autor mudar seu nome, você precisaria atualizar várias linhas.
  3. Anomalias de Exclusão: Se todos os livros de um autor específico forem excluídos, você pode perder informações sobre esse autor.

Agora, vamos normalizar esses dados em tabelas separadas: Livros, Autores, e Editores.

Tabelas Normalizadas:

  1. Livros Tabela:
    ID_Livro Título Gênero Ano_Publicação
    1 “Livro 1” “Ficção” 2020
    2 “Livro 2” “Mistério” 2019
    3 “Livro 3” “Ficção” 2021
    4 “Livro 4” “Ciência” 2022
    5 “Livro 5” “Fantasia” 2018
  2. Autores Tabela:
    ID_Autor Autor
    1 “Autor 1”
    2 “Autor 2”
    3 “Autor 3”
    4 “Autor 4”
  3. Editores Tabela:
    ID_Editora Editora
    1 “Editora 1”
    2 “Editora 2”
    3 “Editora 3”
    4 “Editora 4”

Nesta estrutura normalizada:

  • A redundância de dados é reduzida porque as informações do autor e da editora são armazenadas em tabelas separadas.
  • As anomalias de atualização são minimizadas, pois você precisa atualizar apenas os detalhes do autor ou da editora em um único local.
  • As anomalias de exclusão são evitadas porque você não perderá as informações do autor ou da editora quando os livros forem excluídos.

Ao normalizar os dados, você mantém a integridade dos dados e torna mais fácil gerenciar e consultar o banco de dados de forma eficiente.

Resumo

Nossa jornada da desnormalização para a normalização ilustra o poder transformador de um modelagem de dados cuidadosa. Na tabela desnormalizada, enfrentamos desafios decorrentes de dados duplicados e possíveis armadilhas associadas à atualização e exclusão de dados. Reconhecendo essas limitações, empreendemos uma busca para normalizar os dados, dividindo-os em tabelas distintas para livros, autores e editoras.

A estrutura normalizada não apenas elimina a redundância de dados, mas também protege a integridade dos dados. As atualizações e exclusões tornam-se mais simples, reduzindo o risco de inconsistências e perda de dados. Esta jornada destaca a importância de escolher a abordagem certa de modelagem de dados para atender às necessidades crescentes de gestão de dados.

Em essência, “Otimização da Gestão de Dados: Uma Jornada da Desnormalização para a Normalização” demonstra como o entendimento da normalização de dados pode elevar a eficiência e a confiabilidade do seu banco de dados, tornando-o uma ferramenta indispensável para uma gestão eficaz de dados.

 

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