E ste capítulo abre la Parte 2, dedicada a las bases de datos relacionales. El modelo relacional fue presentado

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1 CAPíTULO 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl E ste cpítulo bre l Prte 2, dedicd ls bses de dtos relcionles. El modelo relcionl fue presentdo por primer vez por Ted Codd, de IBM Reserch, en 1970 en un documento y clásico (Codd 1970), y trjo l tención inmeditmente debido su simplicidd y fundmentción mtemátic. El modelo utiliz el concepto de un relción mtemátic (lgo precido un tbl de vlores) como su bloque de construcción básico, y tiene su bse teóric en l teorí de conjuntos y l lógic del predicdo de primer orden. En este cpítulo bordremos ls crcterístics básics del módulo y sus restricciones. Ls primers implementciones comerciles del modelo relcionl, como SQL/DS del sistem opertivo MVS de IBM y Orcle DBMS, estuvieron disponibles principios de los ños 80. Desde entonces, h sido implementdo en otros muchos. Los DBMS relcionles más populres en l ctulidd (los RDBMS) son DB2 e Informix Dynmic Server (de IBM), Orcle y Rdb (de Orcle) y SQL Server y Access (de Microsoft). Debido l importnci del modelo relcionl, tod l Prte 2 de este libro está dedicd él y sus lengujes socidos. El Cpítulo 6 trt sobre ls operciones del álgebr relcionl e introduce l notción de los cálculos relcionles de dos de sus tipos: tupl y dominio. El Cpítulo 7 se centr en ls estructurs de dtos del modelo relcionl pr l construcción de modelos ER y EER, Y muestr lgoritmos pr el diseño de un esquem de bse de dtos relcionl socindo el esquem conceptul de los modelos ER o EER (consulte los Cpítulos 3 y 4) con un representción relcionl. Ests sociciones están incorpords en muchs heltmients CASE I Y de diseño de bses de dtos. En el Cpítulo 8 se describe el lenguje de consults SQL, que es el estándr de los DBMS relcionles comerciles. El Cpítulo 9 está dedicdo ls técnics de progrmción empleds pr cceder los sistems de bses de dtos y l notción pr conectr con ells trvés de los protocolos estándr ODBC y JDBC. Los Cpítulos 10 y 11, en l Prte 3, presentn otros spectos del modelo relcionl, ls restricciones formles de ls dependencis funcionles y multivlor; ests dependencis se utilizn pr desrrollr un teorí de diseño de bse de dtos relcionl conocid como normlizción. Entre los modelos de dtos nteriores l relcionl podemos citr los jerárquicos y de red. Fueron propuestos principios de los 60 e implementdos posteriormente en ls primers versiones de DBMS finles de l mism décd y principios de l siguiente. Debido su importnci históric y l grn número de usurios de estos DBMS, hemos incluido un resumen de los puntos más importntes de estos modelos en los péndices, 1 CASE son ls sigls de Ingenierí de softwre sistid por computdor (Compuler-Aided Softwre Engineering).

2 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl los cules están disponibles en el sitio web de este libro ( Todos ellos se seguirán utilizndo durnte muchos ños, por lo que hor se los conoce como sistems de bses de dtos hereddos. En este cpítulo nos concentrremos en l descripción de los principios básicos del modelo de dtos relcionl. Empezremos en l Sección 5.1 definiendo los conceptos de modeldo y notción del modelo relcionl. L Sección 5.2 está dedicd ls restricciones relcionles, ls cules están considerds en l ctulidd como un prte imp0l1nte del modelo y están impuests en l myorí de DBMS. L Sección 5.3 define ls operciones de ctulizción del modelo relcionl, el modo de mnipulr ls violciones de ls restricciones de integridd e introduce el concepto de un trnscción. 5.1 Conceptos del modelo relcionl El modelo relcionl represent l bse de dtos como un colección de relciones. Informlmente, cd un de ests relciones se prece un tbl de vlores o, de form lgo más extens, un fichero plno de registros. Por ejemplo, l bse de dtos de ficheros mostrd en l Figur 1.2 es similr l representción del modelo relcionl. Sin embrgo, existen importntes diferencis entre ls relciones y los ficheros plnos, como veremos muy pronto. Cundo un relción está pensd como un tbl de vlores, cd fil represent un colección de vlores relciondos. En el Cpítulo 3 se presentron los tipos de entidd y de relción como conceptos pr el modeldo de dtos reles. En el modelo relcionl, cd fil de l tbl represent un hecho que, por lo generl, se corresponde con un relción o entidd rel. El nombre de l tbl y de ls columns se utiliz pr yudr interpretr el significdo de cd uno de los vlores de ls fils. Por ejemplo, l primer tbl de l Figur 1.2 se llm ESTUDIANTE porque cd fil represent l informción de un estudinte prticulr. Los nombres de column (Nombre, NumEstudinte, Clse y Especilidd) especificn el modo de interpretr los vlores de cd fil en función de l column en l que se encuentren. Todos los dtos de un column son del mismo tipo de dto. En l terminologí forml del modelo relcionl, un fil recibe el nombre de tupl, un cbecer de column es un tributo y el nombre de l tbl un relción. El tipo de dto que describe los vlores que pueden precer en cd column está representdo por un dominio de posibles vlores. Ahor psremos describir con más detlle todos estos términos Dominios, tributos, tupls y relciones Un dominio D es un conjunto de vlores tómicos. Por tómico queremos decir que cd vlor de un dominio es indivisible en lo que l modelo relcionl se refiere. Un form hbitul de especificr un dominio es indicr un tipo de dto desde el que se dibujn los vlores del mismo. Tmbién result útil drle un nombre que yude en l interpretción de sus vlores. Los siguientes son lgunos ejemplos de dominios: NumerosTelefonosFijos. El conjunto de los 9 dígitos que componen los números de teléfono en Espñ. l NumerosTelefonosMoviles. El conjunto de los 9 dígitos que componen los números de teléfono móviles en Espñ. DocumentoNcionlldentidd. El conjunto de documentos ncionles de identidd (DNI) válidos en Espñ. Nombres. El conjunto de crcteres que representn el nombre de un person. MediNotsCurso. Los posibles vlores obtenidos l clculr l medi de ls nots obtenids por un lumno lo lrgo del curso. Debe ser un vlor en punto flotnte comprendido entre 1 y 10. EddesEmpledo. Ls posibles eddes de los empledos de un empres; cd un debe estr comprendid entre 16 y 80. pr

3 5.1 Conceptos del modelo relcionl NombresDeprtmentosAcdemicos. El conjunto de nombres de los deprtmentos cdémicos de un universidd, como Informátic, Económics o Físic. 111 CodigosDeprtmentosAcdemicos. El conjunto de códigos de los deprtmentos, como 'INF', 'ECON' y 'FIS'. Lo expuesto nteriormente se conoce como definiciones lógics de dominios. Pr cd uno de ellos se especific tmbién un tipo de dto o formto. Por ejemplo, el tipo de dtos del dominio Numeros-TelefonosFijos puede declrrse como un cden de crcteres de l form ddddddddd, donde cd d es un dígito numérico (deciml) y los dos, o tres, primeros especificn l provinci del número. El tipo de dtos pr EddesEmpledo es un número entero comprendido entre 16 y 80, mientrs que pr Nombres DeprtmentosAcdemicos, es el conjunto de tods ls cdens de crcteres que representen los nombres de deprtmento válidos. Un dominio cuent, por tnto, con un nombre, un tipo de dto y un formto. Tmbién puede fcilitrse informción dicionl pr l interpretción de sus vlores; por ejemplo, un dominio numérico como Peso Person deberí contr con ls uniddes de medid, como kilogrmos o librs. Un esquem de relción 2 R, denotdo por R(A I, A 2,...,An)' está constituido por un nombre de relción R y un list de tributos Al' A 2,.., An' Cd tributo A es el nombre de un ppel jugdo por lgún dominio D en el esquem de relción R. Se dice que D es el dominio de A y se especific como dom(a ). Un esquem de relción se utiliz pr describir un relción; se dice que R es el nombre de l mism. El grdo (o rity) de un relción es el número de tributos n de l mism. El siguiente es un ejemplo de esquem de relción de siete niveles (describe los estudintes de un universidd): ESTUDIANTE(Nombre, Dni, TlfPrticulr, Dirección, TlfTrbjo, Edd, Mnc) Usndo los tipos de dtos de cd tributo, l definición prece escrit veces como: ESTUDIANTE(Nombre: cden, Dni: cden, TlfPrticulr: cden, Dirección: cden, TlfTrbjo: cden, Edd: entero, Mnc: rel) En este esquem de relción, ESTUDIANTE es el nombre de l mism y cuent con siete tributos. Enl definición de más rrib mostrmos un signción de tipos genéricos los tributos como cden o entero. Bsándonos en los ejemplos de dominios mostrdos nteriormente, estos son los que se corresponden con lguno de los tributos de l relción ESTUDIANTE: dom(nombre) = Nombres; dom(dni) = Documento Ncionlldentidd; dom(tlfprticulr) = NumerosTelefonosFijos,3 dom(tlftrbjo) = NumerosTelefonosFijos y dom(mnc) = MediNotsCurso. Es posible referirse tmbién los tributos de un relción por su posición dentro de l mism; sí, el segundo tributo de ESTUDIANTE es Dni, mientrs que el curto es Dirección. Un relción (o estdo de relción)4 l' del esquem R(A I, Al>...,A n ), tmbién especificdo como r(r), es un conjunto de n-tupls l' = {ti' t 2,..., tm}' Cd tupl t es un list ordend de n vlores t = <VI' V2'..., v n >, donde Vi' 1 ::; i::; n, es un elemento de dom(a ) o un vlor especil NULL (los vlores NULL se trtn más delnte y en l Sección 5.1.2). El -enésimo vlor de l tupl t, que se corresponde con el tributo A, se referenci como t[a ] (o t[i] si utilizmos un notción posicionl). Los términos intensidd de l relción pr el esquem R y extensión de relción del estdo r(r) son tmbién muy utilizdos. L Figur 5.l muestr un ejemplo de un relción ESTUDIANTE que se corresponde con el esquem del mismo nombre recién especificdo. Cd tupl de l relción represent un estudinte en prticulr. 2 Un esquem de relción recibe veces el nombre de diseño de relción. 3 Debido que csi todo el mundo dispone de un teléfono móvil, podrí usrse tmbién NumerosTelefonosMoviles como dominio. 4 Este concepto tmbién h recibido el nombre de instnci de relción, unque no utilizremos este término porque se emple tmbién pr hcer referenci un únic tupl o fil.

4 126 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl Figur 5.1. Los tributos y tupls de un relción ESTUDIANTE. t TUPls~ ~ Nombre de l relción Atributos t -71\~ ESTUDIANTE ~ ~ Nombre Dni TlfPrticulr Dirección TlfTrbjo Edd Mnc Benjmín Byer Cercdo, 3 NULL 19 3,21 An Ortiz El Prdo, 29 NULL 18 2,89 Belén Durán NULL L Suerte, ,53 Mrcelo Gómez Pse del río, ,93 Bárbr Cmpos El Suspiro Verde, 56 NULL 19 3,25 Mostrmos l relción como un tbl en l que cd tupl prece como un fil y cd tributo como un encbezmiento de column que indic l interpretción que hbrá que dr cd uno de los vlores de l mism. Los vlores NULL representn tributos cuyos vlores no se conocen, o no existen, pr un tupl ESTUDIANTE individul. L nterior definición de relción puede ser enuncid más formlmente del siguiente modo. Un relción (o estdo de relción) r(r) es un relción mtemátic de grdo n en los dominios dom(a 1), dom(a 2 ),..., dom(a,,) que es un subconjunto del producto crtesino de los dominios que definen R: r(r) ~ (dom(a 1 ) X dom(a 2 ) X... X dom(a,,» El producto crtesino especific tods ls posibles combinciones de vlores de los dominios subycentes. Por tnto, si especificmos el número totl de vlores, o crdinlidd, de un dominio D como IDI (sumiendo que todos ellos son finitos), el número totl de tupls del producto crtesino es: Idom(A 1)1 X Idom(A 2 )1 X... X Idom(A,JI Este producto de crdinliddes de todos los dominios represent el número totl de posibles instncis, o tupls, que pueden existir en l relción r(r). De tods ests posibles combinciones, un estdo de relción en un momento ddo (el estdo de relción ctul) sólo reflej ls tupls válids que representn un estdo prticulr del mundo rel. En generl, medid que vrí el estdo del mundo rel lo hce tmbién l relción, convirtiéndose en otro estdo de relción diferente. Sin embrgo, el esquem R es reltivmente estático y no cmbi slvo en circunstncis excepcionles (por ejemplo, como resultdo de ñdir un tributo pr representr nuev informción que no se encontrb originlmente en l relción). Es posible pr vrios tributos tener el mismo dominio. Los tributos indicn diferentes ppeles, o interpretciones, pr el dominio. Por ejemplo, en l relción ESTUDIANTE, NumerosTelefonosFijos jueg el ppel de TlfPrticulr y TlfTrbjo Crcterístics de ls relciones L definición nterior de relción implic cierts crcterístics que l hce diferente de un fichero o un tbl. Vmos ver continución lguns de ess crcterístics. Ordención de tupls en un relción. Un relción está definid como un conjunto de tupls. Mtemáticmente, los elementos de un conjunto no gurdn un orden entre ellos; por tnto, ls tupls en un relción tmpoco l tienen. En otrs plbrs, un relción no es sensible l ordenmiento de ls tupls. Sin embrgo, en un fichero, los registros están lmcendos fisicmente en el disco (o en memori), por lo que siempre hy estblecido un orden entre ellos. De form nálog, cundo mostrmos un relción como un tbl, ls fils precen con un cierto orden.

5 5.1 Conceptos del modelo relcionl 127 Figur 5.2. L relción ESTUDIANTE de l Figur 5.1 con un orden de tupls distinto. ESTUDIANTE Nombre Dni TlfPrticulr Dirección TlfTrbjo Edd Mnc Belén Durán NULL L Suerte, ,53 Bárbr Cmpos El Suspiro Verde, 56 NULL 19 3,25 Mrcelo Gómez Pse del río, ,93 An Ortiz El Prdo, 29 NULL 18 2,89 Benjmín Byer Cercdo, 3 NULL 19 3,21 n o Figur 5.3. Dos tupls idéntics cundo el orden de los tributos y los vlores no form prte de l definición de relción. t = «Nombre, Belén Durán),(Dni, ),(TlfPrticulr, NULL),(Dirección, L Suerte, 6),(TlfTrbjo, ),(Edd, 25),(Mnc, 3,53» t = «Dirección, L Suerte, 6),(Nombre, Belén Durán),(Dni, ),(Edd, 25),(TlfTrbjo, ),(Mnc, 3,53),(TlfPrticulr, NULL» o n '- 1, o s r n e L ordención de ls tupls no fonn prte de l definición de un relción porque ést intent representr hechos un nivel lógico o bstrcto. En un relción pueden especificrse muchos órdenes. Por ejemplo, ls tupls en l relción ESTUDIANTE de l Figur 5.1 podrín ordenrse lógicmente por Nombre, Dni, Edd o culquier otro tributo. L definición de un relción no especific ningún orden: no hy un preferenci por un orden con respecto otro. Por consiguiente, ls relciones de ls Figurs 5.1 y 5.2 se considern idéntics. Cundo se implement un relción como un fichero, o se muestr como un tbl, es posible especificr un orden en los registros del primero o ls fils del segundo. Ordención de los vlores dentro de un tupl y definición lterntiv de un relción. Según l definición nterior de relción, un n-tupl es un list ordend de n vlores, por lo que el orden de vlores dentro de un de ells (y por consiguiente de los tributos de un esquem de relción) es importnte. Sin embrgo, nivel lógico, el orden de los tributos y sus vlores no es tn importnte mientrs se mnteng l correspondenci entre ellos. Puede drse un definición lterntiv de un relción que hrí innecesri l ordención de los vlores de un tupl. En est definición, un esquem de relción R = {A l' A 2,.., An} es un conjunto de tributos, y un estdo de relción r(r) es un conjunto finito de signciones r = {ti' t b..., tm}, en el que cd tupl t es un socición desde R hci D, y D es l unión de los dominios de tributos; esto es, D = dom(a I ) U dom(a 2 ) U... U dom(a n ). En est definición, t[a ] debe estr en dom(a ) pr 1 :::; i :::; n pr cd signción ten r. L signción t recibe el nombre de tupl. Según est definición de tupl como un signción, un tupl puede considerrse como un conjunto de prejs «tributo>, <vlor», donde cd un de ells proporcion el vlor de l signción de un tributo A un vlor v de dom(a ). L ordención de tributos no es importnte y que el nombre del mismo prece con su vlor. Según est definición, ls dos tupls de l Figur 5.3 son idéntics. Esto tiene sentido nivel bstrcto o lógico, y que no hy ningún motivo pr preferir que un prej prezc ntes que otr en un tupl. Cundo se implement un relción como un fichero, los tributos están ordendos fisicmente como cmpos dentro de un registro. Por lo generl, usremos l primer definición de relción, en l que los tributos y los

6 128 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl vlores de dentro de ls tupls están ordendos, porque simplific mucho l notción. Sin embrgo, l definición lterntiv ofrecid quí es mucho más generp Vlores y NULLs en ls tupls. Cd vlor en un tupl es un vlor tómico, es decir, no es divisible en componentes dentro del esqueleto del modelo relcionl básico. Por tnto, no están permitidos los tributos compuestos y multivlor (consulte el Cpítulo 3). Este modelo suele recibir veces el nombre de modelo relcionl plno. Un grn plie de l teorí que se esconde trs el modelo relcionl fue desrrolld con este principio en mente, el cul recibe el nombre de principio de primer form norml. 6 Así pues, los tributos multivlor deben representrse en relciones seprds, mientrs que los compuestos lo están sólo por sus tributos de componente simple en el modelo relcionl básico. 7 Un concepto impolinte es el de los vlores NULL (nulo), que se utilizn pr representr los vlores de tributos que pueden ser desconocidos o no ser plicbles un tupl. Pr estos csos, existe un vlor especil llmdo NULL. Por ejemplo, en l Figur 5.1, lguns tupls ESTUDIANTE tienen NULL en sus números de teléfono del trbjo porque no cuentn con un oficin donde loclizrlos. Otros lo tienen en el teléfono prticulr, presumiblemente porque no cuenten con un terminl en su cs o no lo conozcn (el vlor es desconocido). En generl, los vlores NULL pueden tener vrios significdos, como lo de vlor desconocido, vlor existente pero no disponible o tributo no plicble est tupl. Un ejemplo de este último cso ocurrirá si ñdimos un tributo EstdoVisdo l relción ESTUDIANTE que sólo se plicble los estudintes extrnjeros. Es posible ider diferentes códigos pr cd uno de los significdos de NULL. L incorporción de diferentes tipos de vlores NULL en ls operciones de un modelo relcionl (consulte el Cpítulo 6) se h demostrdo que es complej y está fuer del lcnce de nuestr presentción. Los vlores NULL se originron por ls rzones comentds nteriormente (dtos indefinidos, desconocidos o no presentes en un determindo momento). El significdo excto de un vlor NULL control l form en que se comport durnte ls operciones de gregción o comprción ritmétic con otros vlores. Por ejemplo, un comprción de dos vlores NULL provoc mbigüeddes: si los clientes A y B tienen direcciones NULL, signific esto que mbos l comprten? Durnte el diseño de un bse de dtos es preferible evitr los vlores NULL tnto como se posible. Los trtremos de nuevo en los Cpítulos 6 y 8 en el contexto de operciones y consults, y en el 10 en relción con el diseño. Interpretción (significdo) de un relción. El esquem de relción puede interpretrse como un declrción o un tipo de serción. Por ejemplo, el esquem de l relción ESTUDIANTE de l Figur 5.1 firm que, en generl, un entidd estudinte tiene un Nombre, un Dni, un TlfPrticulr, un Dirección, un TlfTrbjo, un Edd y un Mnc. Cd tupl de l relción puede ser interpretd entonces como un hecho o un instnci prticulr de l serción. Por ejemplo, l primer tupl de l Figur 5.1 sever el hecho de que hy un ESTUDIANTE cuyo Nombre es Benjmín Byer, su Dni es , su Edd es 19, etc. Observe que lguns relciones pueden representr hechos sobre entiddes, mientrs que otrs pueden hcerlo sobre relciones. Por ejemplo, un esquem de relción ESPECIALIDAD (DniEstudinte, CodDpto) firm que los estudintes están especilizdos en disciplins cdémics. Un tupl en est relción une un estudinte con su especilidd. Por tnto, el modelo relcionl represent hechos sobre entiddes y relciones uniformemente como relciones. Esto puede comprometer veces l comprensibilidd porque se tiene que divinr si un relción represent un tipo de entidd o de relción. Los procedimientos de signción del Cpítulo 7 muestrn cómo diferentes construcciones de los modelos ER y EER logrn convertirse en rel ClOnes. 5 Como veremos, l definición lterntiv de relción será útil cundo trtemos el procesmiento de sentencis en los Cpítulos 15 y Trtmos con más detlle este supuesto en el Cpítulo Ls extensiones del modelo relcionl eliminn ests restricciones. Por ejemplo, los sistems objeto-relcionl permiten tributos complejos estructurdos, como hce los modelos relcionles fol'm norml no-primer o niddos, tl y como veremos en el Cpítulo 22. dtos

7 5.2 Restricciones del modelo relcionl y esquems de bses de dtos relcionles 129 n s n r Un interpretción lterntiv de un esquem de relción es como un predicdo; en este cso, los vlores de cd tupl se representn como vlores que stisfcen el predicdo. Por ejemplo, el predicdo ESTUDIANTE (Nombre, Dni,... ) se cumple pr ls cinco tupls de l relción ESTUDIANTE de l Figur 5.1. Ests tupls representn cinco proposiciones o hechos diferentes del mundo rel. Est interpretción es poco útil en el contexto de l lógic de los lengujes de progrmción, como Prolog, porque permite que el modelo relcionl se usdo dentro de esos lengujes (consulte l Sección 24.4). L suposición del mundo cerrdo firm que los únicos hechos ciertos en el universo son quéllos presentes dentro de l extensión de l relción o relciones. Culquier otr combinción de vlores hce que el predicdo se flso Notción del modelo relcionl e '- r Usremos l siguiente notción en nuestr presentción: 111 Un esquem de relción R de grdo n se design como R(Al, A2,...,An). 111 Ls letrs Q, R, S especificn nombres de relción. 111 Ls letrs q, r, s especificn estdos de relción. 111 Ls letrs t, u, v indicn tupls. o e 111 En generl, el nombre de un relción como ESTUDIANTE indic tmbién el conjunto rel de tupls de l mism (el estdo ctul de l relción) mientrs que ESTUDIANTE(Nombre, Dni,... ) se refiere sólo su esquem. 111 Un tributo A puede culificrse con el nombre de relción R l cul pertenece usndo l notción de punto, R.A: por ejemplo, ESTUDIANTE.Nombre o ESTUDIANTE. Edd. Esto es sí porque dos tributos en relciones diferentes pueden usr el mismo nombre. Sin embrgo, todos los nombres de tributo en un relción prticulr deben ser distintos. 111 Un n-tupl t en un relción r(r) está designd por t = <VI' V 2 '..., v n >, donde v es el vlor correspondiente l tributo A. L siguiente notción se refiere los vlores componente de ls tupls: '- n o e '- '- r 7 D Tnto t[a ] como t.a (y, veces, tu) hcen referenci l vlor v de t del tributo A. D Tnto t[a", A""...,Az] como t.(a", Al!"...,Az), donde A li, Al!"...,Az es un list de tributos de R, hcen referenci l subtupl de vlores <v"' v""..., v z > de t correspondientes los tributos especificdos en l list. Como ejemplo, considere l tupl t = <'Bárbr Cmpos', ' ', ' ', 'El Suspiro Verde, 56', NULL, 19,3.25> de l relción ESTUDIANTE de l Figur 5.1; tenemos que t [Nombre] = <'Brbr Cmpos'>, y t [Dni, Mnc, Edd] = <' ',3.25,19>. 5.2 Restricciones del modelo relcionl y esquems de bses de dtos relcionles Hst el momento hemos estudido ls crcterístics de ls relciones sencills. En un bse de dtos relcionl, existirán por lo generl muchs relciones, y ls tupls de ls misms estrán relcionds de muy diferentes forms. El estdo de tod l bse de dtos se corresponderá con los estdos de tods sus relciones en un momento de tiempo concreto. Generlmente, existen muchs restricciones, o constrints, en los vlores de un estdo de bse de dtos. Ests restricciones están derivds de ls regls del minimundo que dich bse de dtos represent, tl y como vimos en l Sección En est sección, vmos estudir ls diverss restricciones de dtos que pueden especificrse en un bse de dtos relcionl. Ésts pueden dividirse generlmente en tres ctegorís principles:

8 130 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl 1. Restricciones que son inherentes l modelo de dtos y que reciben el nombre de restricciones implícits o inherentes bsds en el modelo. 2. Restricciones que pueden expresrse directmente en los esquems del modelo de dtos, por lo generl especificándols en el DDL (Lenguje de definición de dtos, Dt Definition Lnguge; consulte l Sección 2.3.1). Ls llmremos restricciones explícits o bsds en el esquem. 3. Restricciones que no pueden expresrse directmente en los esquems del modelo de dtos, y que por consiguiente deben ser expresds e implementds por los progrms. Ls llmremos restricciones semántics, bsds en plicción o regls de negocio. Ls crcterístics de ls relciones que hemos trtdo en l Sección son ls restricciones inherentes del modelo relcionl y pertenecen l primer ctegorí; por ejemplo, l restricción de que un relción no puede tener tupls duplicds en un restricción inherente. Ls restricciones que trtmos en est sección son ls de l segund ctegorí, es decir, ls que pueden ser expresds en el esquem del modelo relcionl trvés del DDL. Ls de tercer ctegorí son más generles, están relcionds con el significdo y con el comportmiento de los tributos, y son dificiles de expresr e implementr dentro del modelo de dtos, rzón por l cul suelen comprobrse dentro de ls plicciones. Otr ctegorí impolinte de restricciones son ls dependencis de dtos, ls cules incluyen ls dependencis fill1cionles y ls dependencis multivlor. Suelen emplerse pr comprobr l corrección del diseño de un bse de dtos relcionl y en un proceso llmdo normlizción, del cul hblmos en los Cpítulos 10yl1. Vmos ver los tipos de restricciones principles que pueden plicrse en el modelo relcionl: ls bsds en esquem. Entre ells se incluyen ls de dominio, ls de clve, ls restricciones en vlores NULL, ls de integridd de entidd y ls de integridd referencil. L Restricciones de dominio Ls restricciones de dominio especificn que dentro de cd tupl, el vlor de un tributo A debe ser un vlor tómico del dominio dom(a). En l Sección y hemos explicdo ls forms en ls que pueden especificrse los dominios. Los tipos de dtos socidos ellos suelen incluir vlores numéricos estándr pr dtos enteros (como entero corto, entero o entero lrgo) y reles (de com flotnte de simple y doble precisión). Tmbién están disponibles tipos de dtos pr el lmcenmiento de crcteres, vlores lógicos, cdens de longitud fij y vrible, fechs, hors y moned. Es posible describir otros dominios como un subrngo de vlores de un tipo de dto, o como un tipo de dto enumerdo en el que todos sus posibles vlores están explícitmente listdos. En lugr de describirlos quí con detlle, en l Sección 8.1 bordremos los que están contenidos en el estándr relcionl SQL Restricciones de clve y restricciones en vlores NULL Un relción está definid como un conjunto de tupls. Por definición, todos los elementos de un conjunto son distintos; por tnto, tods ls tupls en un relción tmbién deben serlo. Esto signific que dos tupls no pueden tener l mism combinción de vlores pr todos sus tributos. Hbitulmente existen otros subconjuntos de tributos de un relción R con l propiedd de que dos tupls en culquier relción r de R no deben tener l mism combinción de vlores pr estos tributos. Supong que designmos uno de estos subconjuntos de tributos de SK; continución, pr dos tupls culesquier distints ti y t2 en un relción r de R, tenemos l restricción: t [SK] * t 2 [SK] Culquier conjunto de tributos SK recibe el nombre de superclve del esquem de relción R. Un superclve especific un restricción de exclusividd por l que dos tupls distints en culquier estdo r de R pue-

9 5.2 Restricciones del modelo relcionl y esquems de bses de dtos relcionles 131 Í- e l- or n e os s e- den tener el mismo vlor pr SK. Cd relción tiene, l menos, un superclve predetermind: el conjunto de todos sus tributos. Sin embrgo, un superclve puede contr con tributos redundntes, por lo que un concepto más importnte es el de clve, que no tiene redundnci. Un clve K de un esquem de relción R es un superclve de R con l propiedd dicionl que eliminndo culquier tributo A de K dej un conjunto de tributos K' que y no es un superclve de R. Por tnto, un clve stisfce dos restricciones: 1. Dos tupls diferentes en culquier estdo de l relción no pueden tener vlores idénticos pr (todos) los tributos de l clve. 2. Es un superclve mínim, es decir, un superclve de l cul no podemos eliminr ningún tributo y seguiremos teniendo lmcend l restricción de exclusividd de l condición l. L primer condición se plic tnto ls clves como ls superclves, mientrs que l segund sólo ls clves. Por ejemplo, considere l relción ESTUDIANTE de l Figur 5.1. El conjunto de tributo {Dni} es un clve de ESTUDIANTE porque dos tupls de estudintes distints no pueden tener el mismo vlor pr el Dni. 8 Culquier conjunto de tributos que incluy el Dni (por ejemplo, {Dni, Nombre, Edd} es un superclve. Sin embrgo, l superclve {Dni, Nombre, Edd} no es un clve de ESTUDIANTE porque l eliminción del Nombre, l Edd, o mbs, del conjunto un no dej un superclve. En generl, culquier superclve formd prtir de un único tributo es tmbién un clve. Un clve con múltiples tributos debe exigir todos ellos pr mntener l condición de exclusividd. El vlor de un tributo clve puede usrse pr identificr de form únic cd tupl en l relción. Por ejemplo, el Dni identific de form inequívoc l tupl correspondiente Benjmín Byer en l relción ESTUDIANTE. Observe que un conjunto de tributos que constituyen un clve son un propiedd del esquem de relción; es un restricción que debe mntenerse en cd estdo de relción válido del esquem. Un clve está determind por el significdo de los tributos, y l propiedd esflj en el tiempo: debe mntenerse cundo insertemos nuevs tupls en l relción. Por ejemplo, no podemos, y no debemos, designr el tributo Nombre de l relción ESTUDIANTE de l Figur 5.1 como un clve porque es posible que dos estudintes con nombres idénticos existiern en lgún punto en un estdo válido. 9 En generl, un esquem de relción puede contr con más de un clve. En este cso, cd un de ells recibe el nombre de clve cndidt. Por ejemplo, l relción COCHE de l Figur 5.4 tiene dos clves cndidts: NumeroPermisoConducir y NumeroBstidor. Es común designr un de ells como l clve principl de l relción, y será l que se utilice pr identificr ls tupls en l relción. Usmos l convención de que los tributos que formn l clve principl de un esquem de relción están subrydos, tl y como puede verse en l Figur 5.4. Observe que cundo un relción cuent con vris clves cndidts, l elección de un de ells como clve principl es lgo rbitrrio; sin embrgo, es preferible elegir un que teng un solo tributo, o un pequeño número de ellos. Otr restricción en los tributos especific si se permiten o no los vlores NULL. Por ejemplo, si cd tupl ESTUDIANTE debe contr con un vlor válido y no nulo pr el tributo Nombre, entonces el Nombre de ESTUDIANTE est obligdo ser NOT NULL. /' Bses de dtos relcionles y esquems de bses de dtos relcionles Ls definiciones y restricciones que hemos visto hst hor se plicn ls relciones individules y sus tributos. Un bse de dtos relcionl suele contener muchs relciones, con tupls que están relcionds de diverss forms. En est sección vmos definir un bse de dtos relcionl y un esquem del mismo 8 Observe que el Dni es tmbién un superclve. or fios ). de de lín- to no n no lb- er e- 9 A veces se utilizn los nombres como clves, pero entonces se utilizn lgunos subterfugios (como l incorporción de un número de orden) pr distinguir entre dos nombres idénticos.

10 132 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl Figur 5.4. L relción COCHE, con dos clves cndidts: NumeroPermisoConducir y NumeroBstidor. COCHE NumeroPermisoConducir NumeroBstidor Mrc Modelo Año Texs ABC-739 A69352 Ford Mustng 02 Florid TVP-347 B43696 Oldsmobile Cutlss 05 New Cork MPO-22 X83554 Oldsmobile Delt 01 Cliforni 432-TFY C43742 Mercedes 190-D 99 Cliforni RSK-629 Y82935 Toyot Cmry 04 Texs RSK-629 U Jgur XJS 04 tipo. Un esquem de bse de dtos relcionl S es un conjunto de esquems de relción S = {Rl, R2>..., RIlJ Y de restricciones de integridd RI. Un estdo de bse de dtos relcionl 10 DB de S es un conjunto de estdo de relción DB = {1'1, 1'2'..., I'm} en el que cd J' es un estdo de R y stisfce ls restricciones de integridd especificds en RI. L Figur 5.5 muestr un esquem de bse de dtos relcionl que llmmos EMPRESA = {EMPLEADO, DEPARTAMENTO, LOCALlZACIONES_DPTO, PROYECTO, TRABAJA_ EN, SUBORDINADO}. Los tributos subrydos representn ls clves primris. L Figur 5.6 muestr un estdo de l bse de dtos que se corresponde con el esquem EMPRESA. Usremos este esquem y el estdo de bse de dtos lo lrgo de este cpítulo y en los que vn del 6 l 9 pr el desrrollo de consults en diferentes lengujes relcionles. En el sitio web de este libro puede encontrr lgunos ejemplos (en inglés) que le servirán pr relizr los ejercicios del finl de los cpítulos. Cundo nos referimos un bse de dtos relcionl, incluimos implícitmente tnto su esquem como su estdo ctul. Un estdo de bse de dtos que no cumple tods sus restricciones de integridd se dice que está en un estdo incorrecto, mientrs que quél que sí ls cumple está en un estdo correcto. En l Figur 5.5, el tributo NumDpto de DEPARTAMENTO y LOCALlZACIONES_DPTO represent el mismo concepto del mundo rel: el número signdo un deprtmento. Este mismo concepto recibe el nombre de Dno en EMPLEADO y NumDptoProyecto en PROYECTO. Los tributos que representn el mismo concepto del mundo rel pueden tener o no los mismos nombres en relciones diferentes. Por otro ldo, los tributos que representn diferentes conceptos pueden tener el mismo nombre en relciones distints. Por ejemplo, podrímos hber usdo el nombre de tributo Nombre tnto pr el NombreProyecto de PROYECTO como pr el NombreDpto de DEPARTAMENTO; en este cso, tendrímos dos tributos con el mismo nombre pero que representrín dos conceptos diferentes: nombres de proyecto y de deprtmento. En lguns de ls primers versiones del modelo relcionl, se presupuso que el mismo concepto del mundo rel, cundo er representdo por un tributo, deberí tener idéntico nombre de tributo en tods ls relciones. Esto cre problems cundo ese concepto se emple en distintos ppeles (significdos) dentro de l mism relción. Por ejemplo, el concepto de Documento Ncionl de Identidd prece dos veces en l relción EMPLEADO de l Figur 5.5: un como el DNI del empledo y otr como el del supervisor. Les dimos distintos nombres de tributo (Dni y SuperDni, respectivmente) pr distinguirlos. Cd DBMS relcionl debe tener un DDL pr l definición del esquem de l bse de dtos relcionl. Los DBMS relcionles ctules utilizn csi en su totlidd SQL pr ello. Veremos este lenguje en ls Secciones de l 8.1 l Un estdo de bse de dtos relcionl suele recibir veces el nombre de instnci de bse de dtos. Sin embrgo, como y se comentó nteriormente, no lo utilizremos porque se plic tmbién ls tupls individules

11 5.2 Restricciones del modelo relcionl y esquems de bses de dtos relcionles 133 Figur 5.5. Digrm del esquem de l bse de dtos relcionl EMPRESA. EMPLEADO DEPARTAMENTO NombreDpto NumeroDpto DniDirector FechlngresoDirector LOCALlZACIONES_DPTO I NumeroDpto UbiccionDpto PROYECTO NombreProyecto NumProyecto UbiccionProyecto NumDptoProyecto DniEmpledo NumProy Hors SUBORDINADO DniEmpledo NombSubordindo FechNc Relción n s) 'U tá o e to s o, o '0 o s 11- Ls restricciones de integridd se especificn en un esquem de bse de dtos y deben cumplirse en cd estdo válido de es bse de dtos. Además del dominio, l clve y ls restricciones NOT NULL, hy otros dos tipos de restricciones que formn prte del modelo relcionl: l integridd de entidd y l referencil Integridd de entidd, integridd referencil y foreign Iceys Ls restricciones de integridd de entidd declrn que el vlor de ningun clve principl puede ser NULL. Esto se debe que dich clve se emple pr identificr tupls individules en un relción. Si se permitier este vlor, significrí que no se podrín identificr cierts tupls. Por ejemplo, si dos o más tupls tuviern NULL en sus clves primris, no serímos cpces de diferencirls si intentásemos hcer referenci ells desde otrs relciones. Ls restricciones de clve y ls de integridd de entidd se especificn en relciones individules. Ls de integridd referencil están especificds entre dos relciones y se utilizn pr mntener l consistenci entre ls tupls de dos relciones. Informlmente, ls restricciones de integridd referencil dicen que un tupl de un relción que hce referenci otr relción debe hcer referenci un tupl existente de es relción. Por ejemplo, en l Figur 5.6, el tributo Dno de EMPLEADO devuelve el número de deprtmento en el que trbj cd empledo; por tnto, su vlor en cd tupl EMPLEADO debe coincidir con el vlor NumeroDpto de lgun tupl de l relción DEPARTAMENTO. Pr expresr de un modo más forml l integridd referencil, primero debemos definir el concepto de un foreign key (clve extern). Ls condiciones de unforeign key, dds más bjo, especificn un restricción de integridd referencil entre dos esquems de relción R, y R 2. Un conjunto de tributos FK en un relción R, es unfol'eigl1 /cey de R, que referenci l relción R 2 si stisfce ls siguientes regls: 1. Los tributos en FK tienen el mismo dominio, o dominios, que los tributos de clve principl PK de R 2 ; se dice que los tributos FK referenci n o hcen referenci l relción R Un vlor de FK en un tupl t, del estdo ctul r,(r,) tmpoco prece como vlor de PK en lgun tupl t 2 del estdo ctul rzcr2) o es NULL. En el cso nterior, tenemos que t, [FK] = t 2 [PK], Y decimos que l tupl t, l"eferenci o hce refel'enci l tupl t 2.

12 134 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl En est definición, R recibe el nombre de relción de referenci y R 2 es relción referencid. Si se mntienen mbs condiciones, se estblece un restricción de integridd referencil de R R 2. En un bse de dtos de muchs relciones, suelen existir muchs de ests restricciones. Pr declrrls, primero debemos tener muy clro el ppel que jueg cd conjunto de tributos en los distintos esquems de relción de l bse de dtos. Ls restricciones de integridd referencil suelen originrse prtir de ls relciones entre ls entiddes representds por los esquems de relción. Por ejemplo, considere l bse de dtos mostrd en l Figur 5.6. En l relción EMPLEADO, el tributo Dno hce referenci l deprtmento en el que éste trbj; por consiguiente, designmos Dno como unforeign key de EMPLEA DO que hce referenci l relción DEPARTAMENTO. Esto implic que un vlor de Dno en culquier tupl t de l relción EMPLEADO debe coincidir con otro de l clve principl de DEPARTAMENTO (el tributo NumeroDpto) en lgun tupl t 2 de l relción DEPARTAMENTO, o puede ser NULL si el empledo no pertenece un deprtmento o será signdo más delnte. En l Figur 5.6, l tupl del empledo 'José Pérez' hce referenci l tupl del deprtmento 'Investigción', lo que nos dice que' José Pérez' trbj en este deprtmento. Observe que unforeign key puede hcer referenci su propi relción. Por ejemplo, el tributo SuperDni de EMPLEADO se refiere l supervisor de un empledo, el cul es su vez otro empledo representdo por un tupl en l mism relción. Por tnto, SuperDni es un foreign key que enlz con l propi relción EMPLEADO. En l Figur 5.6, l tupl de 'José Pérez' está unid l de 'Alberto Cmpos, lo que indic que éste es el supervisor de quél. Podemos mostrr en form de digrm ls restricciones de integridd referencil dibujndo un rco que vy desde cdforeign key l relción l que referenci. Pr clrr los términos, l punt de l flech debe puntr l clve principl de l relción referencid. L Figur 5.7 muestr el esquem de l Figur 5.5 con ls restricciones de integridd referencil expresds de este modo. Figur 5.6. Un posible estdo de bse de dtos pr el esquem relcionl EMPRESA. EMPLEADO Nombre Apellido1 Apellido2 Dni FechNc Dirección i Sexo Sueldo SuperDni Dno José Pérez Pérez Eloy 1,98 H Alberto Cmpos Sstre Avd. Ríos, 9 H Alici Jiménez Cely Grn Ví, 38 M Jun Sinz Orej Cerquills, 67 M Fernndo Ojed Ordóñez Portillo, sin H Auror Oliv Avezuel Antón, 6 M Luis Pjres Morer Enebros, 90 H Edurdo Ocho Predes Ls Peñs, 1 H NULL 1 DEPARTAMENTO LOCALIZACIONES_OPTO NombreDpto NumeroDRto DniDirectqt FechlngresoDirector NumeroDRto UbiccionDRto Investigción Mdrid Administrción Gijón Sede Centrl Vlenci 5 Sevill 5 Mdrid

13 5.2 Restricciones del modelo relcionl y esquems de bses de dtos relcionles 135 Figur 5.6. (Continución). TRABAJA - EN DniEm ; tedo NumPro~ Hors , , , , , , , , , , , , , , , NULL PROYECTO NombreProyecto NumPro~ecto UbiccionProyecto NumDptoProyecto ProductoX Vlenci 5 ProductoY 2 Sevill 5 ProductoZ 3 Mdrid 5 Computción 10 Gijón 4 Reorgnizción 20 Mdrid Comunicciones 30 Gijón 4 SUBORDINADO DniEm ; tedo NombSubordindo Sexo FechNc Relción I Alici M Hij Teodoro H Hijo Luis M Espos Alfonso H Esposo Miguel H Hijo Alici M Hij Elis M Espos

14 136 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl Figur 5.7. Restricciones de integridd referencil mostrds en el esquem relcionl EMPRESA. EMPLEADO DEPARTAMENTO tttt I NombreDpto I NumeroDgto I DniDirector t t LOCALIZACIONES_OPTO I NumeroDgto I UbiccionDgto I I I FechlngresoDirector I I PROYECTO I NombreProyecto I NumPro)lecto I UbiccionProyecto I NumDptoProyecto I TRABAJA_EN I DniEmgledo I NumPro)l I Hors I I I t SUBORDINADO I DniEmQledo I NombSubordindo I Sexo I FechNc I Relción I I Tods ls restricciones de integridd deben estr especificds en el esquem de un bse de dtos relcionl (esto es, definid como prte de l definición) si queremos implementrls en los estdos de l mism. Así pues, el DDL ofrece l form de especificr tods ests restricciones de form que el DBMS pued plicrls utomáticmente. L myorí de DBMSs relcionles soportn ls restricciones de clve y de integridd de entidd, y hcen provisiones pr ofrecer tmbién ls de integridd referencil. Tods ests restricciones se especificn como prte de l definición de los dtos Otros tipos de restricciones I Entre ls nteriores no está incluid un grn clse generl de restricciones, llmds veces restricciones de integridd semántic, que pueden especificrse e implementrse en un bse de dtos relcionl. Como ejemplos de ells podemos citr l de que el slrio de un empledo no debe exceder el de su supervisor y que el número máximo de hors que un empledo puede trbjr l semn es de 40. Ests restricciones pueden implementrse dentro de ls propis plicciones que ctulizn l bse de dtos, o usr un lenguje de especificción de restricciones de propósito generl. Pr ello existen unos mecnismos llmdos tl'iggel's y serciones. En SQL-99 se emple un sentenci CREATE ASSERTION pr este propósito (consulte el Cpítulo 8). Debido l complejidd y l dificultd en el uso de estos lengujes de progrmción (tl y como se verá en l Sección 24.1), es más común comprobr este tipo de restricciones dentro del propio progrm. Existe otro tipo de restricción que es l de dependenci fill1cionl, l cul estblece un relción funcionl entre dos conjuntos de tributos X e Y. Est restricción especific que el vlor de X determin el de Yen todos ti

15 5.3 Actulizciones, trnscciones y negocido de l violción de un restricción 137 los estdos de un relción; está indicd como un dependenci funcionl X --7 Y. Usmos este tipo de dependencis, y otrs más, en los Cpítulos 10 Y 11 como herrmients pr nlizr l clidd de los diseños de relción y pr "normlizr" ls relciones que mejorn su clidd. Ls restricciones que hemos estudido hst hor podrín llmrse de estdo porque definen ls restricciones que un estdo válido de un bse de dtos debe stisfcer. Pueden definirse restricciones de trnsición pr negocir con los cmbios de estdo de l bse de dtos. ll Un ejemplo de este tipo de restricción es: "el sueldo de un empledo sólo puede umentr". Como este tipo de restricción suele estr implementd en ls plicciones o medinte regls ctivs y triggers, ls trtremos con detlle en l Sección Actulizciones, trnscciones y negocido de l violción de un restricción Ls operciones del modelo relcionl pueden clsificrse en recuperciones y ctulizciones. Ls operciones de álgebr relcionl, que puede usrse pr especificr recuperciones, se trtn con detlle en el Cpítulo 6. Un expresión de álgebr relcionl conform un nuev relción un vez plicdos un serie de operdores lgebricos un conjunto de relciones y existente; su uso principl es pr preguntr un bse de dtos. El usurio formul un consult que especific los dtos que le interesn, trs lo cul se estblece un nuev relción, plicndo los operdores relcionles pr recuperr esos dtos. Es relción se convierte entonces en l respuest l pregunt del usurio. El Cpítulo 6 present tmbién el lenguje llmdo cálculo relcionl, el cul se emple pr definir un nuev relción sin indicr un orden específico de operciones. En est sección vmos concentrrnos en ls operciones de modificción o ctulizción de un bse de dtos. Existen tres tipos de operciones de ctulizción básics: inserción, borrdo y modificción. Insert se utiliz pr insertr un nuev tupl o tupls en un relción, Delete se encrg de borrrls y Updte (o Modify) cmbi los vlores de lgunos tributos de ls tupls que y existen. Siempre que se plique culquier de ests operciones, deberán respetrse ls restricciones de integridd especificds en el esquem de l bse de dtos. En est sección se trtn los tipos de restricciones que podrín violrse en cd operción de ctulizción, y ls cciones que se deben tomr en cd cso. Usremos como ejemplo l bse de dtos de l Figur 5.6, y sólo trtremos ls restricciones de clve, ls de integridd de entidd y ls de integridd referencil mostrds en l Figur 5.7. Por cd tipo de ctulizción se mostrrá lgún ejemplo y se bordrá culquier restricción que dich operción pudier violr L operción Insert Insert proporcion un list de los vlores de tributo pr un nuev tupl t que será insertd en un relción R. Est operción puede violr culquier de ls cutro restricciones estudids en l sección nterior: ls de dominio, si el vlor ddo un tributo no prece en el dominio correspondiente; ls de clve, si el vlor de dich clve en l nuev tupl t y existe en otr tupl en l relción r(r); ls de integridd de entidd, si l clve principl de l nuev tupl t es NULL; y ls de integridd referencil, si el vlor de culquierforeign key en t se refiere un tupl que no exist en l relción referencid. Aquí tiene lgunos ejemplos que ilustrn este debte. Operción. Insert <'Cecili', 'Sntos', 'Grcí', NULL, ' ', 'Misericordi, 23', M, 28000, NULL, 4> into EMPLEADO. Ls restricciones de estdo suelen recibir veces el nombre de restricciones estátics, mientrs que ls de trnsición se conocen como restricciones dinámics.

16 13& Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl Resultdo. Est inserción viol l restricción de integridd de entidd (NULL pr l clve principl Dni), por lo que es rechzd. Operción. Insert <'Alici', 'Jiménez', 'Cely', ' ', ' ', 'Cercdo, 38', M, 28000, ' ', 4> into EMPLEADO. Resultdo. Est inserción viol l restricción de clve porque y existe otr tupl en l relción EMPLEADO con el mismo vlor de Dní, por lo que es rechzd. Operción. Insert <'Cecili', 'Sntos', 'Grcí', ' ', ' ', 'Misericordi, 23', M, 28000, ' ', 7> into EMPLEADO. Resultdo.. Est inserción viol l restricción de integridd referencil especificd, en Dno en EMPLEADO porque no existe ningún DEPARTAMENTO cuyo NumeroDpto = 7. Operción. Insert <'Cecili', 'Sntos', 'Grcí', ' ', ' ', 'Misericordi, 23', M, 28000, NULL, 4> into EMPLEADO. Resultdo. Est inserción stisfce tods ls restricciones, por lo que es ceptd. Si un inserción viol un o más restricciones, l opción predetermind es rechzrl. En este cso, resultrí útil que el DBMS explicr el motivo de dicho rechzo. Otr posibilidd es intentr corregir el motivo del rechzo, unque esto no suele ser muy hbitul en inserciones, unque sí en borrdos y ctulizciones. En l primer operción ntes mostrd, el DBMS podrí solicitr l usurio un vlor de Dni y ceptr l inserción en el cso de que éste fuer correcto. En l tercer operción, l bse de dtos podrí sugerir l usurio el cmbio de Dno por otro correcto (o estblecerlo NULL), o podrí permitirle insertr un nuev tupl DEPARTAMENTO con un NumeroDpto = 7 Y ceptr l inserción originl, unque sólo después de que ést últim fuer ceptd. Observe que en este último cso se podrí producir un vuelt trás en EMPLE ADO si el usurio intent insertr un tupl pr el deprtmento 7 con un vlor de DniDirector que no exist en EMPLEADO L operción Delete Delete sólo puede violr l integridd referencil en cso de que l tupl eliminr esté referencid por ls foreign keys de otrs tupls de l bse de dtos. Pr especificr un borrdo, un condición en los tributos de l relción es l que seleccion l tupl (o tupls) eliminr. Aquí tiene lgunos ejemplos: Operción. Borrr l tupl TRABAJA_EN cuyo DniEmpledo = ' ' Y NumProy = 10. Resultdo. Este borrdo se cept, eliminándose sólo un tupl. Operción. Borrr l tupl EMPLEADO cuyo Dni = ' '. Resultdo. Este borrdo no se cept porque existen tupls en TRABAJA_EN que hcen referenci ell. Por tnto, si se elimin l tupl en EMPLEADO, se producirán violciones de l integridd referencil. Operción. Borrr l tupl EMPLEADO cuyo Dni = ' '. Resultdo. Este borrdo provocrá incluso más violciones de integridd referencil, y que l tupl implicd está referencid desde ls relciones EMPLEADO, DEPARTAMENTO, TRABAJA_EN Y SUBORDINADO.

17 L ctulizción de un tributo que no form plteni de un clve principl ni de un foreign key no suele plnter problems; el DBMS sólo tiene que verificr que el nuevo vlor tiene el tipo de dto y dominio correctos. L modificción de un clve principles un operción similr l borrdo de un tupl y l inserción de otr en su lugr, y que usmos est clve principl pr identificr dichs tupls. Por tnto, los problems mostrdos en ls Secciones (Insert) y (Delete) pueden precer. Si unforeign key se modific, l bse de dtos debe segurrse de que el nuevo vlor hce referenci un tupl existente en l relción referencid (o es NULL). Existen opciones similres pr trtr con ls violciones de integridd referencil provqcds por Updte ls comentds pr l operción Delete. De hecho, cundo se especifihttp://libreri-universitri.blogspot.com 5.1 Título sección 131) n n Son vrios los cminos que pueden tomrse si un borrdo provoc un violción. El primero consiste en rechzr el borrdo. El segundo ps por intentr propgr el borrdo eliminndo ls tupls que hcen referenci l que estmos intentdo borrr. Por ejemplo, en l segund operción, el DBMS podd borrr utomáticmente ls tupls de TRABAJA_EN cuyo DniEmpledo = ' '. Un tercer posibilidd es modificr los vlores del tributo referencido que provocn l violción; cd uno de ellos podrí signársele NULL, o modificrlo de form que hg referenci otr tupl válid. Teng en cuent que si el tributo referencido que provoc l violción es prte de l clve principl, no puede ser estblecido NULL; de lo contrrio, podrí violr l integridd de entidd. Son posibles combinciones de ests tres posibiliddes. Por ejemplo, pr evitr que l tercer operción flle, l bse de dtos podrí borrr utomáticmente tods ls tupls de TRABAJA_EN y SUBORDINADO con un DniEmpledo = ' '. Ls tupls de EMPLEADO cuyo SuperDni = ' ' Y l de DEPARTAMEN TO con un DniDirector = ' ' podrín cmbir sus vlores por otros válidos o por NULL. Aunque podrí precer lógico borrr utomáticmente ls tupls de TRABAJA_EN y SUBORDINADO que hcen referenci un tupl EMPLEADO, no lo tendrí en el cso de estr hblndo de EMPLEADO o DEPARTAMENTO. En generl, cundo se especific un restricción de integridd referencil en el DDL, el DBMS permitirá l usurio especificr ls opciones que se plicrán en el cso de producirse un violción de dichs restricciones. En el Cpítulo 8 veremos el modo de hcer esto en el DDL SQL-99. o e L operción Updte Updte (o Modify) se emple pr cmbir los vlores de uno o más tributos de un tupl (o tupls ) de un relción R. Pr seleccionr l informción modificr es necesrio indicr un condición en los tributos de l relción. He quí lgunos ejemplos: Operción. Actulizr el slrio de l tupl EMPLEADO cuyo Dni = ' ' Resultdo. Aceptble. Operción. Actulizr el Dno de l tupl EMPLEADO con Dni = ' ' l. Resultdo. Aceptble. s e y Operción. Actulizr el Dno de l tupl EMPLEADO con Dni = ' ' 7. Resultdo. Inceptble porque viol l integridd referencil. Operción. Actulizr el Dni de l tupl EMPLEADO cuyo Dni = ' ' ' '. Resultdo. Inceptble porque viol l restricción de clve principl repitiendo un vlor que y existe en otr tupl; viol ls restricciones de integridd referencil y que existen otrs relciones que hcen referenci un Dni que y existe.

18 140 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl c un restricción de este tipo en el DDL, el DBMS permitirá que el usurio elij de form seprd ls cciones tomr en cd cso (consulte l Sección 8.2) El concepto de trnscción Un plicción de bses de dtos ejecutándose contr un bse de dtos referencil suele ejecutr un serie de trnscciones. Este proceso implic tnto l lectur desde un bse de dtos como efectur inserciones, borrdos y ctulizciones en los vlores de l mism. Es necesrio dejr l bse de dtos en un estdo coherente; este estdo debe cumplir tods ls restricciones comentds en l Sección 5.2. Un trnscción simple puede implicr culquier número de operciones de recuperción (se comentrá como prte del álgebr relcionl y los cálculos en el Cpítulo 6, y del lenguje SQL en los Cpítulos 8 y 9) que len informción desde l bse de dtos y otrs de ctulizción. Existen un grn número de plicciones comerciles funcionndo contr bses de dtos relcionles en los sistems OLTP (Procesmiento de trnscciones en líne, Olllille Trllsctioll Processillg) que relizn trnscciones velociddes cercns vrios cientos de ells por segundo. Los conceptos de procesmiento de un trnscción, ejecución concurrente de trnscciones y recuperción nte fllos serán trtdos en los Cpítulos del 17 l Resumen En este cpítulo se hn trtdo los conceptos de modeldo, estructurs de dtos y restricciones ofrecids por el modelo relcionl de dtos. Empezmos presentndo l definición de dominios, tributos y tupls. Después definimos un esquem de relción como un list de tributos que describen l estructur de l mism. Un relción, o un estdo de relción, es un conjunto de tupls que se dpt l esquem. Son vris ls crcterístics que diferencin ls relciones de ls tbls corrientes o los ficheros. L primer es que un relción no es sensible l orden de ls tupls. L segund compete l ordención de los tributos en un esquem de relción y l ordención de vlores correspondiente dentro de un tupl. Ofrecimos un definición lterntiv de relción que no requiere ests dos ordenciones unque, por convenienci, seguimos usndo l primer de ells, que precis que los tributos y los vlores de ls tupls estén ordendos. A continución, comentmos los vlores en l tupls y presentmos los vlores NULL pr representr informción desprecid o desconocid, unque centumos tmbién el hecho de que hy que evitr en lo posible el uso de NULL. Clsificmos ls restricciones de l bse de dtos en inherentes bsds en el modelo, explícits bsds en el esquem y bsds en plicción, conocids tmbién ests últims como restricciones semántics o regls de negocio. Seguidmente, explicmos el esquem de restricciones perteneciente l modelo relcionl, empezndo con ls de dominio, siguiendo con ls de clve, incluyendo los conceptos de superclve, clve cndidt y clve principl, y ls restricciones NOT NULL en los tributos. Definimos bses de dtos relcionles y esquems pr ells. Ls restricciones de integridd prohíben que ls clves primris sen de tipo NULL. Describimos l restricción de integridd referencil, que se us pr mntener l coherenci en ls referencis entre tupls de distints relciones. Ls operciones de modificción en el modelo relcionl son Insert, Delete y Updte. Cd un de ells puede violr ciertos tipos de restricción (consulte l Sección 5.3). Siempre que se plic un operción, es necesrio comprobr el estdo de l bse de dtos pr grntizr que no se h violdo ningun restricción. Por último, presentmos el concepto de trnscción, l cul es importnte en los DBMSs relcionles. Pregunts de repso 5.1. Defin los siguientes términos: dominio, tributo, n-tupl, esquem de relción, estdo de relción, grdo de un relción, esquem de bse de dtos relcionl y estdo de un bse de dtos relcionl.

19 Ejercicios 141 r r s s s 1- n o 1- n, Por qué hy tupls sin ordenr en un relción? 5.3. Por qué no están permitids ls tupls duplicds en un relción? 5.4. Cuál es l diferenci entre un clve y un superclve? 5.5. Por qué designmos un de ls clves cndidts de un relción como clve principl? 5.6. Comente ls crcterístics que hcen diferentes ls relciones de ls tbls coltientes y los ficheros Comente ls distints rzones que llevn l prición de vlores NULL en ls relciones Comente ls restricciones de integridd de entidd y referencil. Por qué es importnte cd un de ells? 5.9. Definjoreign key. Pr qué se us este concepto? Qué es un trnscción? En qué se diferenci de un ctulizción? Ejercicios Supongmos que ls siguientes ctulizciones se plicn directmente l bse de dtos mostrd en l Figur 5.6. Comente tods ls restricciones de integridd que se violn en cd un de ells, en cso de que existn, y ls distints forms de hcer que se cumpln.. Insert <'Roberto', 'Flndes', 'Mrtín', ' ', ' ', 'Cmpnills, 189',H, 58000, ' ', 1> into EMPLEADO. b. Insert <'ProductoA', 4, 'Buenos Aires', 2> into PROYECTO. c. Insert <'Producción', 4, ' ', ' '> into DEPARTAMENTO. d. Insert <' ', NULL, '40.0'> into TRABAJA_EN. e. Insert <' ', 'Jun', 'Mltín', ' ', 'Cónyuge'> into SUBORDINADO. f. Borrr ls tupls TRABAJA_EN cuyo DniEmpledo = ' '. g. Borrr l tupl EMPLEADO cuyo Dni = ' '. h. Borrr l tupl PROYECTO cuyo NombreProyecto = 'ProductoX'. i. Modificr DniDirector y FechlngresoDirector de l tupl DEPARTAMENTO cuyo NumeroDpto = 5 por' ' Y ' ', respectivmente. Modificr el tributo SuperDni de l tupl EMPLEADO con Dni = ' ' ' '. j. k. Modificr el tributo Hors de l tupl TRABAJA_EN con DniEmpledo = ' ' Y NumProy = 10 '5.0' Considere el esquem de bse de dtos relcionl LlNEA_AEREA de l Figur 5.8. Cd VUELO está identificdo por un NumVuelo compuesto por uno o más PLAN_VUELO con los NumPln 1,2, 3, etc. Cd PLAN_VUELO tiene progrmds un hor de llegd y de prtid, los eropuertos y un o más INSTANCIA_PLAN (un por cd Fech en l que vij el vuelo). Cd VUELO mntiene un PRECIO_BILLETE. Pr cd instnci de PLAN_VUELO, se mntiene un RESERVA_ASIENTO, sí como el AVION usdo y ls fechs y eropuertos ctules de origen y destino. Un AVION está identificdo por un IdAvion y si es de un TIPO_AVION. PUEDE_ATERRIZAR relcion cd TIPO_AVION con el AEROPUERTO en el que puede terrizr. Un AEROPUERTO está identificdo por un CodAeropuerto. Considere un ctulizción de l bse de dtos LlNEA_AEREA pr introducir un reserv pr un vuelo, o pln de vuelo, concretos en un fech dd.. Relice ls operciones pr llevr cbo est ctulizción. b. Qué tipo de restricciones cree que deberá comprobr?

20 142 Cpítulo 5 El modelo de dtos relcionl y ls restricciones de un bse de dtos relcionl Figur 5.8. El esquem de bse de dtos relcionl LlNEA_AEREA. AEROPUERTO CodAeropuerto Nombre Ciudd Provinci VUELO NumVuelo Aeroline DisSemn NumVuelo NumPln CodAeropuertoSlid HorSlidProgrmd GodAeropuertoUegd HorLlegdProgrmd NuniVuelo NumPln CodAeropuertoSlid HorUegd PRECIO_BILLETE NumVuelo CodTrif Cntidd Restricciones Nombre TipoAvion MxAsientos I Compñi PUEDE_ATERRIZAR NombreTipoAvion CodAeropuerto AViÓN NumTotlAsientos lijpoavion RESERVA_ASIENTO NumVuelo NumAsiento NombreCliente TlfCliente c. Cuáles de ests restricciones son de clve, de integridd de entidd y de integridd referencil, y cuáles no? d. Especifique tods ls restricciones de integridd referencil que existen en el esquem de l Figur Considere l relción CURSO (NumeroCurso, NumeroAreUniversidd, NombreInstructor, Semestre, CodigoEdificio, NumeroSl, PeriodoTiempo, Dis Vcciones, HorsCredito). Est relción represent los cursos imprtidos en un universidd, con un NumeroAreUniversidd único. Indique sus impresiones cerc de ls posibles clves cndidts, y escrib con sus propis plbrs ls restricciones bjo ls que cd un de ls clves cndidts serí válid Considere ls siguientes seis relciones,de un plicción de bse de dtos pr el procesmiento de los pedidos de un empres: