3.1 Modelación de una base de datos:

3.1 Modelación de una base de datos:

Bajo la estructura de la base de datos se encuentra el modelo de datos: una colección de herramientas conceptuales para describir los datos, las relaciones, la semántica y las restricciones de consistencia. Para ilustrar el concepto de un modelo de datos, describimos dos modelos de datos en este apartado: el modelo entidad-relación y el modelo relacional. Los diferentes modelos de datos que se han propuesto se clasifican en tres grupos diferentes: modelos lógicos basados en objetos, modelos lógicos basados en registros y modelos físicos

• 3.1.1 Modelo Entidad-Relación:

El modelo de datos entidad-relación (E-R) está basado en una percepción del mundo real que consta de unacolección de objetos básicos, llamados entidades, y de relaciones entre estos objetos. Una entidad es una «cosa» u «objeto» en el mundo real que es distinguible de otros objetos. Por ejemplo, cada persona es una entidad, y las cuentas bancarias pueden ser consideradas entidades. Las entidades se describen en una base de datos mediante un conjunto de atributos. Por ejemplo, los atributos número-cuenta y saldo describen una cuenta particular de un banco y pueden ser atributos del conjunto de entidades cuenta. Análogamente, los atributos nombre-cliente, calle-cliente y ciudad-cliente pueden describir una entidad cliente.
Un atributo extra, id-cliente, se usa para identificar unívocamente a los clientes (dado que puede ser posible que haya dos clientes con el mismo nombre, direccribeción y ciudad. Se debe asignar un identificador único de cliente a cada cliente. En los Estados Unidos, muchas empresas utilizan el número de la seguridad social de una persona (un número único que el Gobierno de los Estados Unidos asigna a cada persona en los Estados Unidos) como identificador de cliente*. Una relación es una asociación entre varias entidades. Por ejemplo, una relación impositor asocia un cliente con cada cuenta que tiene. El conjunto de todas las entidades del mismo tipo, y el conjunto de todas las relaciones del mismo tipo, se denominan respectivamente conjunto de entidades y conjunto de relaciones. La estructura lógica general de una base de datos se puede expresar gráficamente mediante un diagrama ER, que consta de los siguientes componentes:

• Rectángulos, que representan conjuntos de entidades.


• Elipses, que representan atributos.


• Rombos, que representan relaciones entre conjuntos de entidades.


• Líneas, que unen los atributos con los conjuntos de entidades y los conjuntos de entidades con las relaciones.

Cada componente se etiqueta con la entidad o relación que representa. Como ilustración, considérese parte de una base de
datos de un sistema bancario consistente en clientes y cuentas que tienen esos clientes





muestra el diagrama E-R correspondiente. El diagrama E-R indica que hay dos conjuntos de entidades cliente y cuenta, con los atributos descritos anteriormente. El diagrama también muestra la relación impositor entre cliente y cuenta. Además de entidades y relaciones, el modelo E-R representa ciertas restricciones que los contenidos de la base de datos deben cumplir. Una restricción importante es la correspondencia de cardinalidades, que expresa
el número de entidades con las que otra entidad se puede asociar a través de un conjunto de relaciones. Por ejemplo, si cada cuenta puede pertenecer sólo a un cliente, el modelo puede expresar esta restricción.

Modelo Relacional

En el modelo relacional se utiliza un grupo de tablas para representar los datos y las relaciones entre ellos. Cada tabla está compuesta por varias columnas, y cada columna tiene un nombre único. En la Figura 1.3 se presenta un ejemplo de base de datos relacional consistente en tres tablas: la primera muestra los clientes de un banco, la segunda, las cuentas, y la tercera, las cuentas que pertenecen a cada cliente.

























La primera tabla, la tabla cliente, muestra, por ejemplo, que el cliente cuyo identificador es 19.283.746 se llama González y vive en la calle Arenal sita en La Granja. La segunda tabla, cuenta, muestra que las cuentas C-101 tienen un saldo de 500 € y la C-201 un saldo de 900 € respectivamente. La tercera tabla muestra las cuentas que pertenecen a cada cliente. Por ejemplo, la cuenta C-101 pertenece al cliente cuyo identificador es 19.283.746 (González), y los clientes 19.283.746 (González) y 01.928.374

(Gómez) comparten el número de cuenta A-201 (pueden
compartir un negocio). El modelo relacional es un ejemplo de un modelo basado en registros. Los modelos basados en registros
se denominan así porque la base de datos se estructura en registros de formato fijo de varios tipos. Cada tabla contiene registros de un tipo particular. Cada tipo de registro define un número fijo de campos, o atributos. Las columnas de la tabla corresponden a los atributos del tipo de registro. No es difícil ver cómo se pueden almacenar las tablas en archivos. Por ejemplo, un carácter especial (como una coma) se puede usar para delimitar los diferentes atributos de un registro, y otro carácter especial (como un carácter de nueva línea) se puede usar para delimitar
registros. El modelo relacional oculta tales detalles de implementación de bajo nivel a los desarrolladores de bases de datos y usuarios. El modelo de datos relacional es el modelo de datos más ampliamente usado, y una amplia mayoría de sistemas
de bases de datos actuales se basan en el modelo relacional.
El modelo relacional se encuentra a un nivel de abstracción
inferior al modelo de datos E-R. Los diseños de bases de datos a menudo se realizan en el modelo E-R, y después se traducen al modelo relacional; el Capítulo 2 describe el proceso de traducción. Por ejemplo, es fácil ver que las tablas cliente y cuenta corresponden a los conjuntos de entidades del mismo nombre, mientras que la tabla impositor corresponde al conjunto de relaciones impositor. Nótese también que es posible crear esquemas en el modelo relacional que tengan problemas tales como información duplicada innecesariamente. Por ejemplo, supongamos que se almacena número-cuenta como un atributo
del registro cliente. Entonces, para representar el hecho de que las cuentas C-101 y C-201 pertenecen ambas al cliente González (con identificador de cliente 19.283.746) sería necesario almacenar dos filas en la tabla cliente. Los valores de nombre-cliente, calle-cliente y ciudad cliente de González estarían innecesariamente duplicados en las dos filas.

3.1.2 Definición De Dato, entidad, y conjunto de entidades, atributos y sus dominios.

Definición de dato:

La palabra datos se deriva del vocablo latín para "dar"; por lo tanto, los datos en realidad son hechos dados, a partir de los cuales es posible inferir hechos adicionales. (Inferir hechos adicionales a partir de hechos dados es exactamente lo que hace el DBMS cuando responde a una consulta de un usuario.) Un hecho dado" corresponde a su vez a lo que en lógica se denomina
proposición verdadera;* por ejemplo, el enunciado "El proveedor V1 se ubica en Londres" podría ser una de estas proposiciones verdaderas. De aquí se desprende que una base de datos es en realidad una colección de tales proposiciones verdaderas

Definición De Entidad:

Una entidad es una «cosa» u «objeto» en el mundo real que es distinguible de todos los demás objetos. Por ejemplo, cada persona en un desarrollo es una entidad. Una entidad tiene un conjunto de propiedades, y los valores para algún conjunto de propiedades pueden identificar una entidad de forma unívoca. Por ejemplo, el D.N.I. 67.789.901 identifica unívocamente una persona particular en la empresa. Análogamente, se puede pensar en los préstamos bancarios como entidades, y un número de préstamo P-15 en la sucursal de Castellana identifica unívocamente una entidad de préstamo. Una entidad
puede ser concreta, como una persona o un libro, o
puede ser abstracta, como un préstamo, unas vacaciones o un concepto.

Definición De Conjunto de Entidades:

Un conjunto de entidades es un conjunto de entidades del mismo tipo que comparten las mismas propiedades, o atributos. El conjunto de todas las personas que son clientes en un banco dado, por ejemplo, se pueden definir como el conjunto de entidades cliente. Análogamente, el conjunto de entidades préstamo podría representar el conjunto de todos los préstamos concedidos por un banco particular. Las entidades individuales que constituyen un conjunto se llaman la extensión del conjunto de entidades. Así, todos los clientes de un banco son la extensión del conjunto de entidades cliente Los conjuntos de entidades no son necesariamente disjuntos. Por ejemplo, es posible definir el conjunto de entidades de todos los empleados de un banco (empleado) y el conjunto de entidades de todos los clientes del banco (cliente). Una entidad persona puede ser una entidad empleado, una entidad cliente, ambas cosas, o ninguna. Una entidad se representa mediante un conjunto de atributos.

Definicion de Atributo y sus dominios:

Los atributos describen propiedades que posee cada miembro de un conjunto de entidades. La designación de un atributo para un conjunto de entidades expresa que la base de datos almacena información similar concerniente a cada entidad del conjunto de entidades; sin embargo, cada entidad puede tener su propio valor para cada atributo. Posibles atributos del conjunto de entidades cliente son id-cliente, nombre-cliente, calle-cliente y ciudad-cliente. En la vida real, habría más atributos, tales como el número de la calle, el número del portal, la provincia, el código postal, y la comunidad autónoma, pero no se incluyen en el ejemplo simple. Posibles atributos del conjunto de entidades préstamo son número-préstamo e importe. Cada entidad tiene un valor para cada uno de sus atributos. Por ejemplo, una entidad cliente en concreto puede tener el valor 32.112.312 para id-cliente, el valor Santos para nombre-cliente, el valor Mayor para calle cliente y el valor Peguerinos para ciudad-cliente. El atributo id-cliente se usa para identificar unívocamente a los clientes, dado que no hay más de un cliente con el mismo nombre, calle y ciudad. En los Estados Unidos, muchas empresas encuentran conveniente usar el número seguridad-social de una persona como un atributo cuyo valor identifica unívocamente a la persona. En general la empresa tendría que crear y asignar un identificador a cada cliente. Para cada atributo hay un conjunto de valores permitidos, llamados el dominio, o el conjunto de valores, de ese atributo. El dominio del atributo nombrecliente podría ser el conjunto de todas las cadenas de texto de una cierta longitud. Análogamente, el dominio del atributo número-préstamo podría ser el conjunto de todas las cadenas de la forma «P-n», donde n es un entero positivo.

Un atributo, como se usa en el modelo E-R, se puede caracterizar por los siguientes tipos de atributo.

• Atributos simples y compuestos. En los ejemplo considerados hasta ahora, los atributos han sido simples;es decir, no están divididos en subpartes. Los atributos compuestos, en cambio, se pueden dividir en subpartes (es decir, en otros atributos). Por ejemplo, nombre-cliente podría estar estructurado como un atributo compuesto consistente en nombre, primer-apellido y segundo-apellido. Usar atributos compuestos en un esquema de diseño es una buena elección si el usuario desea referirse a un atributo completo en algunas ocasiones y, en otras, a algún componente del atributo. Se podrían haber sustituido los atributos del conjunto de entidades cliente, calle-cliente y ciudad-cliente, por el atributo compuesto dirección-cliente, con los atributos calle, ciudad, provincia, y código-postal. Los atributos compuestos ayudan a agrupar los atributosrelacionados, haciendo los modelos más claros. Nótese también que un atributo compuesto puede aparecer como una jerarquía. Volviendo al ejemplo del atributo compuesto dirección-cliente, su componente calle puede ser a su vez dividido en número-calle, nombre-calle y piso.

• Atributos monovalorados y multivalorados. Los atributos que se han especificado en los ejemplos tienen todos un valor sólo para una entidad concreta.


• Atributos derivados. El valor para este tipo de atributo se puede derivar de los valores de otros atributos entidades relacionados. Por ejemplo, sea el conjunto de entidades cliente que tiene un atributo préstamos que representa cuántos préstamos tiene un cliente en el banco. Ese atributo se puede derivar contando el número de entidades préstamo asociadas con ese cliente.

En la siguiente tabla tablaTiene tres cabeceras de columna: número-cuenta, nombre-sucursal y saldo. Siguiendo la terminología del modelo relacional se puede hacer referencia a estas cabeceras como atributos. Para cada atributo hay un conjunto de valores permitidos, llamado dominio de ese atributo. Para el atributo nombre-sucursal, por ejemplo, el dominio es el conjunto de los nombres de las sucursales. Supongamos que D1 denota el conjunto de todos los números de cuenta, D2 el conjunto de todos los nombres de sucursal y D3 el conjunto de los saldos. Como se vio en el Capítulo 2 todas las filas de cuenta deben consistir en una tupla (v1, v2, v3), donde v1 es un número de cuenta (es decir, v1 está en el dominio D1), v2 es un nombre de
sucursal (es decir, v2 está en el dominio D2) y v3 es un
saldo (es decir, v3 está en el dominio D3). En general



cuenta sólo contendrá un subconjunto del conjunto de todas las filas posibles. Por tanto, cuenta es un subconjunto de

D1 × D2 × D3
En general, una tabla de n atributos debe ser un subconjunto de
D1 × D2 × … × Dn – 1 × Dn

3.1.3 Defiicion de Relacion y conjunto de relaciones, relaciones binarias, termarias (aridad).

Como las tablas son esencialmente relaciones, se utilizarán los términos matemáticos relación y tupla en lugar de los términos
tabla y fila. Una variable tupla es una variable que representa a una tupla; en otras palabras, una tupla que representa al conjunto de todas las tuplas

El concepto de relación se corresponde con el concepto de variable de los lenguajes de programación. El concepto de esquema de la relación se corresponde con el concepto de definición de tipos de los lenguajes de programación.

Relaciones Binarias prestatario.

El conjunto de relaciones prestatariopuede ser varios a varios, uno a varios, varios a uno o uno a uno. Para distinguir entre estos tipos, se dibuja o una línea dirigida (→) o una línea no dirigida (—) entre el conjunto de relaciones y el conjunto de entidades en cuestión.

Una línea dirigida desde el conjunto de relaciones prestatario al conjunto de entidades préstamo espevarios, especifica que prestatario es un conjunto de relaciones uno a uno, o bien varios a uno, desde cliente a préstamo; prestatario no puede ser un conjunto de relaciones varios a varios ni uno a varios, desde cliente a préstamo.• Una línea no dirigida desde el conjunto de relaciones prestatario al conjunto de relaciones préstamo especifica que prestatario es o bien un conjunto de relaciones varios a varios, o bien uno a
varios, desde cliente a préstamo.







Ejemplo de Relacion Ternaria.

3.1.4 Cardinalidad y Mapeo:

• Cardinalidad:

La correspondencia de cardinalidades, o razón de cardinalidad,
expresa el número de entidades a las que otra entidad puede estar asociada vía un conjunto de relaciones. La correspondencia de cardinalidades es la más útil describiendo conjuntos de relaciones binarias, aunque ocasionalmente contribuye a la descripción de conjuntos de relaciones que implican más de dos conjuntos de
entidades. Este apartado se centrará en conjuntos de relaciones binarias únicamente.
Para un conjunto de relaciones binarias R entre los conjuntos de entidades A y B, la correspondencia de cardinalidades debe ser una de las siguientes:

• Uno a uno. Una entidad en A se asocia con a los sumo una entidad en B, y una entidad en B se asocia con a lo sumo una entidad en A

• Uno a varios. Una entidad en A se asocia con cualquier número de entidades en B (ninguna o varias). Una entidad en B, sin embargo, se puede asociar con a lo sumo una entidad en A (véase la Figura 2.4b).


• Varios a uno. Una entidad en A se asocia con a lo sumo una entidad en B. Una entidad en B, sin embargo, se puede asociar con cualquier número de entidades (ninguna o varias) en A (véase la Figura 2.5a).


• Varios a varios. Una entidad en A se asocia con cualquier número de entidades (ninguna o varias) en B, y una entidad en B se asocia con cualquier número de entidades (ninguna o varias) en A (véase la Figura 2.5b).

La correspondencia de cardinalidades apropiada para un conjunto de relaciones particular depende obviamente de la situación del mundo real que el conjunto de relaciones modela.



Mapeo:

Una base de datos que se ajusta a un esquema de bases de datos E-R se puede representar por una colección de tablas. Para cada conjunto de entidades de la base de datos y para cada conjunto de relaciones de la base de datos hay una única tabla a la que se asigna el nombre del conjunto de entidades o del conjunto de relaciones correspondiente. Cada tabla tiene varias columnas,
cada una de las cuales tiene un nombre único. Los modelos E-R y el de bases de datos relacionales son representaciones abstractas y lógicas de empresas del mundo real. Debido a que los dos modelos emplean principios de diseño similares, se puede convertir un diseño E-R en un diseño relacional. Convertir
una representación de bases de datos de un diagrama E-R a un formato de tablas es la base para la derivación de un diseño de bases de datos relacional desde un diagrama E-R. Aunque existen diferencias importantes entre una relación y una tabla, una relación se puede considerar informalmente como una tabla de valores. En este apartado se describe cómo se puede representar
un esquema E-R mediante tablas; Las restricciones especificadas en un diagrama E-R, tales como las claves primarias y las restricciones decardinalidad, se corresponden con restricciones sobrelas tablas generadas a partir del diagrama E-R.

BiblioGrafia: Fundamentos De Base De Datos, 4ta EdicionAbraham Silberschatz ,Bell Laboratories Henry F. Korth, Bell Laboratories S. Sudarshan Instituto Indio de Tecnología, Bombay

3.1.5 Dependencia por existencia:

Una entidad tipo débil (weak entity) queda definida siempre a través de una interrelación especial que induce la dependencia de esta entidad de otra de orden superior (que puede ser entidad fuerte o débil). Toda entidad débil tiene una dependencia en existencia de la entidad de orden superior, definiéndose entre ellas una jerarquía de dos niveles.
Una instancia de la entidad tipo débil está vinculada a una instancia de la entidad tipo de orden superior, de modo que no puede existir sin ella; es decir para existir la débil, debe existir
previamente la de orden superior y si desaparece la instancia de orden superior, entonces deben desaparecer todas las instancias de la entidad débil que están vinculadas.

Por ejemplo:

3.1.6 Claves De Acceso ( llaves):

Es necesario tener una forma de especificar cómo las entidades dentro de un conjunto de entidades dado y las relaciones dentro de un conjunto de relaciones dado son distinguibles. Conceptualmente las entidades y relaciones individuales son distintas; desde una perspectiva de bases de datos, sin embargo, la diferencia entre ellas se debe expresar en término de sus atributos. Por lo tanto, los valores de los atributos de una entidad
deben ser tales que permitan identificar unívocamente a la entidad. En otras palabras, no se permite que ningún par de entidades tengan exactamente los mismos valores de sus atributos. Una clave permite identificar un conjunto de atributos suficiente para distinguir las entidades entre sí. Las claves también ayudan a identificar unívocamente a las relaciones y así a distinguir las relaciones entre sí.

• Una superclave es un conjunto de uno o más atributos que, tomados colectivamente, permiten identificar de forma única una entidad en el conjunto de entidades. Por ejemplo, el atributo id-cliente del conjunto de entidades cliente es suficiente para distinguir una entidad cliente de las otras.


• El concepto de una superclave no es suficiente para lo que aquí se propone, ya que, como se ha visto, una superclave puede contener atributos innecesarios. Si K es una superclave, entonces también lo es cualquier superconjunto de K. A menudo interesan las superclaves tales que los subconjuntos propios de ellas no son superclave. Tales superclaves mínimas se llaman claves candidatas.

• Las claves candidatas se deben designar con cuidado.Como se puede comprender, el nombre de una persona es obviamente insuficiente, ya que hay mucha gente con el mismo nombre.

• La clave primaria se debería elegir de manera que sus atributos nunca, o muy raramente, cambien. Por ejemplo, el campo dirección de una persona no debería formar parte de una clave primaria, porque probablemente cambiará. Los números de D.N.I., por otra parte, es seguro que no cambiarán. Los identificadores únicos generados por empresas generalmente no cambian, excepto si se fusionan dos empresas; en tal caso el mismo identificador puede haber sido emitido por ambas empresas y es necesario la reasignación de identificadorespara asegurarse de que sean únicos.

3.1.7 Diagramas E-R, simbologia.

Los diagramas son simples y claros, cualidades que pueden ser
responsables del amplio uso del modelo E-R. Tal diagrama
consta de los siguientes componentes principales.

• Rectángulos, que representan conjuntos de entidades.


• Elipses, que representan atributos.


• Rombos, que representan relaciones.


• Líneas, que unen atributos a conjuntos de entidades


• conjuntos de entidades a conjuntos de relaciones.


• Elipses dobles, que representan atributos multivalorados.


• Elipses discontinuas, que denotan atributos derivados.


• Líneas dobles, que indican participación total de una entidad en un conjunto de relaciones.


• Rectángulos dobles, que representan conjuntos de entidades débiles.

Considérese el diagrama entidad-relación de la Figura, que consta de dos conjuntos de entidades, cliente y préstamo, relacionadas a través de un conjunto de relaciones binarias prestatario. Los atributos asociados con cliente son id-cliente, nombre-cliente, calle-cliente, y ciudad-cliente. Los atributos asociados con préstamo son número-préstamo e importe. Como se muestra en la Figura 2.8, los atributos de un conjunto de entidades que son miembros de la clave primaria están subrayados. El conjunto de relaciones prestatario puede ser varios a varios, uno a varios, varios a uno o uno a uno. Para distinguir entre estos tipos, se dibuja o una línea dirigida (→) o una línea no dirigida (—) entre el conjunto de relaciones y el conjunto de entidades en cuestión.

BiblioGrafia: Fundamentos De Base De Datos, 4ta EdicionAbraham Silberschatz ,Bell Laboratories Henry F. Korth, Bell Laboratories S. Sudarshan Instituto Indio de Tecnología, Bombay