NULL, un dato especial que debemos saber tratar

Cuando hablamos de datos, uno de los conceptos más interesantes y a menudo malinterpretados es el tratamiento del valor NULL. Nosotros, como DBAs, debemos comprender en profundidad cómo manejar estos valores especiales para asegurar la integridad y eficiencia de nuestras bases de datos. En este artículo, quiero profundizar en cómo SQL Server y las bases de datos SQL de Azure tratan los valores nulos, sus implicaciones y las mejores prácticas para su gestión. Por último compararemos este comportamiento con otros sistemas de gestión de bases de datos (SGBD) como PostgreSQL, MySQL y Oracle.

¿Qué significa NULL?

En el estándar SQL, NULL representa un valor desconocido o no aplicable. A diferencia de otros lenguajes de programación o de fórmulas, NULL no es igual a cero ni a una cadena vacía, en resumen, es simplemente la ausencia de un valor. Esta distinción es crucial, debemos interiorizarla y no olvidarla jamás, hazle un hueco en tu cerebro junto al recuerdo del gol de Iniesta en el minuto 116 de la final del Mundial de Sudáfrica 2010. Y no digo esto porque si, este comportamiento afecta a la forma en que las consultas se construyen y ejecutan. En entornos como SQL Server y Azure SQL, manejar correctamente los valores nulos puede marcar la diferencia entre una base de datos coherente y una llena de inconsistencias.

Tratamiento del valor NULL en SQL Server y Azure SQL

Lo primero que debemos recordar es que NULL no representa ningún valor y como tal no se va a comportar como un valor típico. En SQL Server, cualquier comparación lógica con NULL (por ejemplo, =, <, >, etc.) dará como resultado otro NULL. Esto se debe a que, al ser un valor desconocido, no se puede determinar con certeza si es igual o diferente a otro valor. Tenemos que pensar en que a la lógica de verdadero o falso (sí o no) se le va a sumar una tercera posibilidad, desconocido. Desconocido no es ni verdadero ni falso, ni sí ni no. Por esta razón, debemos utilizar el operador IS NULL o IS NOT NULL para verificar su existencia.

Efectos de NULL en las consultas

Cuando escribimos consultas, el manejo de los nulos es crucial. Vamos a verlo con un ejemplo, supongamos que tenemos una tabla Empleados y queremos encontrar a los que no tienen un jefe asignado. Podriamos pensar que esta consulta va a funcionar:

SELECT * FROM Empleados WHERE JefeID = NULL;

Sin embargo, esta consulta no devolverá ningún resultado, porque JefeID = NULL siempre es falso. La consulta correcta es:

SELECT * FROM Empleados WHERE JefeID IS NULL;

Funciones de manejo de NULL

Para poder salvar estas limitaciones SQL Server y Azure SQL ofrecen varias funciones para tratar los valores nulos de manera efectiva. Algunas de las más útiles incluyen:

ISNULL(): Esta función reemplaza NULL con un valor especificado. Por ejemplo, para mostrar «N/A» en lugar de NULL en un campo de teléfono, usaríamos:

SELECT Nombre, ISNULL(Telefono, 'N/A') AS Telefono FROM Empleados;

COALESCE(): Hemos visto que ISNULL() es una función que acepta dos valores y devuelve el primero que no sea NULL. Coalesce es igual, pero acepta múltiples argumentos y devuelve el primero que no sea NULL. Esto es especialmente útil cuando trabajamos con varias columnas que podrían contener valores nulos:

SELECT Nombre, COALESCE(Telefono1, Telefono2, Telefono3, 'N/A') AS Telefono FROM Empleados;

Tratamiento de NULL en funciones agregadas

Las funciones agregadas como SUM(), AVG(), MAX(), y MIN() directamente ignoran los valores nulos en sus cálculos. Esto es importante para evitar resultados inesperados. Por ejemplo, si queremos calcular el salario promedio de nuestros empleados, SQL Server excluirá automáticamente los valores nulos de la columna y podremos hacer esta consulta simple sin miedo a errores o resultados inesperados:

SELECT AVG(Salario) FROM Empleados;

Tratamiento de NULL en Dynamic Data Masking (DDM)

DDM nos permite enmascarar la información sensible de nuestra base de datos y, en ocasiones, la propia ausencia de información es sensible en sí. Sin embargo, y esto es algo mejorable a mi parecer, DDM no nos permite ocultar valores NULL sensibles en nuestras tablas. Es decir, DDM solo enmascara datos conocidos, mostrando un valor NULL real a los usuarios sin privilegios igual que a los que sí tienen permiso de desenmascarar.

Implicaciones de NULL en índices y claves

Al definir índices y claves, debemos tener en cuenta cómo los valores nulos afectan a estas estructuras. Por ejemplo, en SQL Server, un índice único permite múltiples valores nulos, lo cual puede ser útil pero también peligroso si no se entiende y maneja correctamente. Veamos ahora 

Claves Primarias

Las claves primarias (PK) no admiten valores nulos. Esto es lógico, una clave primaria debe identificar de manera única cada fila en una tabla, y un valor nulo, al ser desconocido, no puede cumplir con esta restricción de unicidad. Por lo tanto, al diseñar nuestras tablas, debemos asegurarnos de que las columnas definidas como clave primaria siempre contengan valores no nulos. Realmente, SQL Server hará esto por nosotros y solo nos dejará definir como campos clave de una PK aquellas columnas definidas como NOT NULL, es decir, que no admiten valores nulos. 

CREATE TABLE Empleados ( 
EmpleadoID INT NOT NULL PRIMARY KEY,
Nombre NVARCHAR(50),
JefeID INT NULL
);

En el ejemplo anterior, EmpleadoID no puede contener valores nulos, garantizando así la unicidad y la identificabilidad de cada registro. Gracias a esa restricción podemos definir la columna como clave primaria.

Claves Foráneas

Las claves foráneas (FK), por el contrario, sí pueden admitir valores nulos. Un valor nulo en una clave foránea indica que no hay una relación con la tabla referenciada. Esto puede ser útil para representar situaciones donde una relación no es obligatoria. Por ejemplo, si un empleado no tiene un jefe designado, el campo JefeID puede ser NULL.

ALTER TABLE Empleados ADD CONSTRAINT FK_Empleados_Jefe FOREIGN KEY (JefeID) REFERENCES Empleados(EmpleadoID);

En este caso, JefeID puede ser nulo, lo que indica que un empleado no tiene jefe.

Mejores prácticas para manejar NULL

Para mantener la integridad y eficiencia de nuestras bases de datos, debemos seguir algunas mejores prácticas en el uso y control de nulos. Siempre que sea posible, definiremos valores por defecto en nuestras columnas para evitar NULL. Por ejemplo, en lugar de permitir NULL en una columna de estado, podríamos definir «Desconocido» como valor por defecto. Los valores por defecto son aquellos que se van a poner en nuestra base de datos cuando insertamos un registro y no especificamos manualmente otra cosa. Por ejemplo:

ALTER TABLE Empleados ADD CONSTRAINT DF_Estado DEFAULT 'Desconocido' FOR Estado;

No solo los nulos pueden ser un problema, también es posible que un dato técnicamente válido no tenga sentido de negocio. Para estos casos podemos utilizar restricciones CHECK y NOT NULL para asegurarnos de que nuestras columnas contengan siempre valores válidos. Por ejemplo, la siguiente restricción se asegura de que el salario de un empleado siempre sea un número mayor que 0. Como hemos visto antes, esta restricción también invalidará los valores NULL de forma intrínseca.

ALTER TABLE Empleados ADD CONSTRAINT CK_Salario CHECK (Salario > 0);

Por último, debemos documentar claramente cuándo y por qué permitimos nulos en nuestras tablas y asegurarnos de que todos los desarrolladores sigan las mismas buenas prácticas a la hora de crear tablas.

Comparación con otros SGBD

Como este tema es importante vamos a ver el comportamiento de NULL cuando trabajamos con otros de los principales motores de base de datos presentes en el mercado.

• PostgreSQL maneja los valores nulos de manera similar a SQL Server. Al igual que en SQL Server, las comparaciones directas con NULL siempre devuelven NULL, y se utilizan IS NULL y IS NOT NULL para verificar la existencia de valores NULL. PostgreSQL también soporta funciones como COALESCE() y NULLIF() para manejar NULL. Una diferencia notable es que PostgreSQL permite definir restricciones más avanzadas usando expresiones booleanas, lo que puede ser útil para controles más complejos sobre los valores NULL.
• MySQL, el manejo de nulos es también bastante similar. Las comparaciones directas con NULL resultan en NULL, y se usan IS NULL y IS NOT NULL para las verificaciones. MySQL proporciona las funciones IFNULL() y COALESCE() para manejar valores NULL. Un aspecto distintivo de MySQL es que, en ciertos modos de SQL, puede comportarse de manera más laxa con los valores nulos en índices únicos, permitiendo múltiples entradas NULL, lo cual es similar a SQL Server.
• Oracle maneja los nulos de manera muy coherente con el estándar SQL. Las comparaciones con NULL devuelven NULL, y se utilizan IS NULL y IS NOT NULL. Oracle también ofrece funciones como NVL() (que es equivalente a ISNULL() en SQL Server) y COALESCE(). Una característica única de Oracle es su uso de NULLS FIRST y NULLS LAST en las cláusulas ORDER BY, permitiendo un control más granular sobre el orden de los valores NULL en los resultados de las consultas.

Comparación con DAX

Ya hemos hablado de DAX (Data Analysis Expressions) en el blog. DAX es un lenguaje de fórmulas utilizado en Power BI, Analysis Services y Power Pivot para realizar cálculos y consultas de datos. DAX tiene su propia forma de manejar valores nulos, conocida como BLANK. En DAX, el equivalente de NULL es BLANK. El manejo de valores BLANK en DAX difiere de los NULL en SQL en varios aspectos clave

Comparaciones

En DAX, una comparación directa con BLANK no devuelve BLANK. En lugar de eso, BLANK es tratado como 0 (cero) en comparaciones numéricas y como una cadena vacía en comparaciones de texto. Por ejemplo:

IF([Valor] = BLANK(), "Es nulo", "No es nulo")

Funciones de manejo de BLANK

DAX proporciona varias funciones para manejar valores BLANK, incluyendo BLANK(), ISBLANK(), y COALESCE(). La función COALESCE() en DAX es similar a su homóloga en SQL, devolviendo el primer valor que no sea BLANK.

COALESCE([Columna1], [Columna2], 0)

Impacto en cálculos agregados

Las funciones agregadas en DAX, como SUM(), AVERAGE(), MAX(), y MIN(), manejan los valores BLANK de manera similar a SQL, ignorándolos en los cálculos. Sin embargo, es importante saber que en DAX, un BLANK en una medida puede tener implicaciones diferentes dependiendo del contexto del cálculo. Supongamos que tenemos una tabla de ventas en Power BI y queremos calcular el total de ventas, tratando los valores nulos en la columna Cantidad como ceros:

TotalVentas := SUMX(Ventas, COALESCE(Ventas[Cantidad], 0))

En este ejemplo, la función SUMX recorre cada fila en la tabla Ventas y utiliza COALESCE para tratar los valores BLANK en la columna Cantidad como 0.

Diferencias clave DAX vs SQL

Como hemos visto el tratamiento de los valores nulos en DAX difiere del de SQL. Podríamos resumir las diferencias así:

• Manejo en comparaciones: Mientras que en SQL, NULL no se puede comparar directamente y cualquier comparación devuelve NULL, en DAX el valor BLANK se trata como 0 o una cadena vacía, dependiendo del contexto.
• Funciones específicas: DAX tiene funciones específicas para trabajar con BLANK, y estas funciones son esenciales para manejar datos en contextos de análisis y cálculos complejos.
• Contexto de cálculo: En DAX, el contexto de cálculo puede afectar cómo se manejan los valores BLANK, especialmente en modelos de datos complejos donde se utilizan múltiples tablas y relaciones.

Conclusión

El manejo de valores nulos es una característica fundamental  cuando trabajamos con datos, ya sea en SQL Server, Azure SQL, otros SGBD como PostgreSQL, MySQL y Oracle o con herramientas de BI como Power BI. Aunque las diferencias en el comportamiento son sutiles, cada SGBD ofrece herramientas y funciones específicas para tratar con valores NULL de manera eficiente. 

Comprender estas diferencias y mejores prácticas es imprescindible para diseñar y gestionar nuestras bases de datos de manera más efectiva, asegurando la integridad y eficiencia de nuestros sistemas. 

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