MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO

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1 CAPITULO 9 MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO Una vez analizado el modelo básico de Chen (Capítulo anterior), nos parece interesante profundizar en otros aspectos que aportan aún más significado y relevancia a esta herramienta, tan fundamental en la fase de diseño conceptual. Como ya hemos señalado, varios autores han considerado diversas extensiones al modelo E/R definido por Chen, dando lugar a lo que algunos denominan modelo E/R extendido (EE/R), aunque en realidad se trata más bien de una familia de modelos E/R que tienen en común la forma gráfica de representación del modelo básico de Chen. A continuación se exponen las extensiones más interesantes por su utilidad práctica. Hemos añadido y adaptado conceptos semánticos ajenos en principio al modelo E/R, como la jerarquización, la herencia, la exclusividad, etc., además de proponer un método común de representación del modelo y de sus extensiones.. SEMANTICA DE LAS INTERRELACIONES El contenido semántico de las interrelaciones se ha completado con conceptos tales como las cardinalidades, la dependencia en existencia y la abstracción de generalización, que pasamos a estudiar a continuación.

2 208 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9: MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO Cardinalidades de un tipo de entidad Se define como el número máximo y mínimo de ocurrencias de un tipo de entidad que pueden estar interrelacionadas con una ocurrencia del otro, u otros tipos de entidad que participan en el tipo de interrelación. Su representación gráfica es una etiqueta del tipo (0,), (,), (0,n) o (,n), según corresponda. El concepto de cardinalidad, tal y como se ha definido aquí, no coincide exactamente con el propuesto en Tardieu et al. (979), el cual contempla la cardinalidad como el número mínimo y máximo de ocurrencias de cada tipo de entidad que intervienen en una interrelación, y que aparecen en la representación gráfica intercambiadas con respecto a nuestra definición. Tratando los tipos de interrelación como aplicaciones entre los tipos de entidad, tenemos la siguiente definición: sea R el tipo de interrelación, y E l y E 2 los tipos de entidad. Si no se impone restricción alguna a las aplicaciones definidas (R :E -E2, /R:E2-.E), cualquier número de entidades, ninguna o varias a la vez, de E l pueden estar relacionadas con una entidad de E2 y viceversa. Se utilizará la notación R(E(0,n)) :E2(0,n)) para denotar esta clase de aplicaciones. En esta notación, E (0,n) indica que las cardinalidades mínima y máxima de la aplicación de E2 en E l son 0 y n, respectivamente. Esto significa que un elemento de E 2 puede estar relacionado con 0,,2,...,n entidades de E. El razonamiento es análogo para E 2(0,n). Se puede observar que el tipo de correspondencia definido por Chen coincide con la cardinalidad máxima, razón por la cual hemos preferido esta notación que es también utilizada por otros autores, a la de Tardieu. Una aplicación donde la cardinalidad mínima de E 2 sea, es decir R(E(0,n)) :E2(,n), no requiere que toda ocurrencia de E l esté aplicada en al menos un objeto de E2, pero sí que toda ocurrencia de E, esté aplicada en una de E. En términos matemáticos se dice que la aplicación es total con respecto a E. Cuando la cardinalidad máxima de una aplicación es, la correspondencia es una función en el sentido matemático, (ver Figura 9.). Se denomina entonces correspondencia funcional. Figura 9.. Representación de una correspondencia funcional Storey y Goldstein (988) demuestran matemáticamente que un tipo de interrelación :N no puede tener atributos asociados. En efecto, si partimos del tipo de interrelación A/B (ver Figura 9.2), en el cual las cardinalidades máxima y mínima de A son (0,n) o (,n) y las de B son (,), y además este tipo de interrelación tiene un atributo X, éste será función del tipo de interrelación y, en consecuencia, de los tipos de entidad A y B; es decir, X = f (A,B) Por otro lado, ya que existe un valor de A, y sólo uno, para cada valor de B, se tiene que : o lo que es lo mismo : A = g(b), luego X = f(g (B), B) X = h(b)

3 20 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 2 Con lo que se demuestra que en realidad el atributo es del tipo de entidad B. Figura 9.3. Ejemplo de tipo de interrelación : con un atributo Figura 9.2. Tipo de interrelación :N con un atributo X A pesar de que matemáticamente la demostración es correcta, semánticamente, sin embargo, puede ser de interés conservar el atributo dependiendo de la interrelación. Este es el caso, por ejemplo, del esquema de la Figura 9.3, donde tenemos el tipo de interrelación matrimonio entre HOMBRE y MUJER de tipo : que tiene un atributo fecha (del matrimonio). Se ha supuesto que la Base de Datos recoge sólo la información de sólo los matrimonios actualmente vigentes. Por lo tanto, para cada par (Hombre, Mujer) existe una sola fecha válida de la celebración del matrimonio, fecha que no es una propiedad de ninguna de las dos entidades, sino del hecho de la unión entre ellas ; es decir, de la interrelación..2. Dependencia en existencia y en identificación Como en el caso de los tipos de entidad, los tipos de interrelación se clasifican también en regulares y débiles, según estén asociando dos tipos de entidad regulares, o un tipo de entidad débil con un tipo de entidad regular, respectivamente. Aunque Chen no hace diferencia, parece interesante distinguir dentro del tipo de interrelación débil la dependencia en existencia y la dependencia en identificación. Se dice que hay dependencia en existencia cuando las ocurrencias de un tipo de entidad (entidad débil) no pueden existir si desaparece la ocurrencia de la entidad regular de la cual dependen (véase Figura 9.4). La dependencia es en identificación cuando además de cumplirse la condición anterior, las ocurrencias del tipo de entidad débil no se pueden identificar únicamente mediante los atributos propios de la misma y exigen añadir la clave del tipo de entidad regular del cual dependen (ver, por ejemplo, el esquema de la Figura 9.5). Según Ferg (984), un tipo de entidad depende en identificación cuando las ocurrencias no pueden ser identificadas por los valores de sus propios atributos y tienen que serlo por sus interrelaciones con otras entidades. Se ve claramente que una dependencia en identificación es siempre una dependencia en existencia (no ocurre lo contrario).

4 22 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9: MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 23 Figura 9.4. Dependencia en existencia Figura 9.5. Dependencia en identificación Si la dependencia es en identificación, el rombo que representa la interelación va etiquetado con ID, y con una E (o sin etiqueta) en caso de que la dependencia sea sólo en existencia. En la Figura 9.4 se puede observar que los datos acerca de los familiares de un empleado sólo tendrán sentido si éste permanece en la base de datos, con lo que hay una dependencia en existencia. Por otro lado, en la Figura 9.5 tenemos que un ejemplar está identificado con la clave del libro del cual depende más un código propio, habiendo, por tanto, una dependencia en identificación..3. Interrelaciones exclusivas Decimos que dos o más tipos de interrelación son exclusivos cuando cada ocurrencia de un tipo de entidad sólo puede pertenecer a un tipo de interrelación. Por ejemplo, en la Figura 9.6 se observan las interrelaciones publica y aparece son exclusivas, ya que se ha supuesto que en una determinada biblioteca, los artículos se tienen o publicados en revistas o en recopilaciones, pero no en ambos. En la figura aparece la convención para su representación.

5 24 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 25 REVISTA l EMPLEADO SUPERTIPO ARTICULO aparece RECOPILACION i CLASE DE TRABAJO O Figura 9.6. Ejemplo de tipo de interrelación "exclusiva " (0,) (Q) DOCENTE NO DOCENTE SUBTIPOS 2. GENERALIZACION Y HERENCIA La descomposición de tipos de entidad en varios subtipos es una necesidad muy habitual en el modelado de bases de datos. En el mundo real se pueden identificar varias jerarquías de entidades. La interrelación que se establece entre un supertipo y sus subtipos corresponde a la noción de "es-un" (en inglés, "IS-A") o, más exactamente, "es-un-tipo-de". Este tipo de interrelación tiene su origen en el campo de la inteligencia artificial. Introducido por Quillian (968) en las redes semánticas ha sido adoptado en multitud de modelos de datos. Proponemos para su representación utilizar un triángulo invertido, con la base paralela al rectángulo que representa el supertipo y conectado a los subtipos, tal como se indica en la Figura 9.7. Esta interrelación tiene la característica de que toda ocurrencia de un subtipo es una ocurrencia del supertipo, aunque no sucede lo contrario, con lo que las cardinalidades serán siempre (,) en el supertipo y (0,) o (,) en los subtipos. Figura 9.7. Ejemplo de abstracción de generalización Otra característica muy importante de esta clase de interrelaciones es la herencia, ya que en principio todo atributo del supertipo pasa a ser un atributo de los subtipos ; así, por ejemplo, podemos establecer una asociación de este tipo entre la entidad EMPLEADO y las entidades DOCENTE y NO DOCENTE, en el sentido de que tanto los docentes como los no docentes son (o son tipos de) empleados, por lo que heredarán todas las características de la entidad EMPLEADO (código, nombre, dirección, sueldo, etc.). Esta es una importante característica que la diferencia de la clasificación, donde los subtipos (es decir, las ocurrencias), al heredar los atributos del supertipo lo hacen tomando valores para cada uno de los atributos heredados, mientras que en la generalización propiamente dicha se heredan los atributos, pero sin realizarse instanciación de los mismos. En este tipo de abstracción los atributos comunes a todos los subtipos (incluidos los identificadores) se asignan al supertipo, mientras que los atributos específicos se asocian al subtipo correspondiente. Del mismo modo, las interrelaciones que afectan a todos los subtipos se asocian al supertipo,

6 26 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 27 dejándose para los subtipos las interrelaciones específicas en las que el correspondiente subtipo, pero sólo él, participa. La división en subtipos (especialización) puede venir determinada por una condición predefinida (por ejemplo, en función de los valores de un atributo), en cuyo caso se representará la condición (o el atributo discriminante) asociada al triángulo que representa la interrelación. Si no interesa considerar ninguna condición predefinida, deberá ser el usuario, en el momento de insertar una ocurrencia en la base de 3atos, quien especifique a cuál de los subtipos pertenece. En la Figura 9.8 se muestra una división de la entidad LIBRO en dos jerarquías distintas, según el tema de que trata y otra el idioma. Como se señala en Hidalgo (99), se pueden distinguir cuatro clases de generalización, atendiendo a si los subtipos se solapan o son disjuntos, y a si la unión de los subtipos recubre o no el supertipo (generalización total o parcial). Esto es, si una misma ocurrencia puede pertenecer a más de un subtipo (solapamiento) o si toda ocurrencia del supertipo tiene que pertenecer a algún subtipo (totalidad). La combinación de ambas posibilidades da lugar a cuatro tipos de jerarquías, donde representaremos por un arco el hecho de que los subtipos sean disjuntos y con un círculo la presencia de una jerarquía total, como puede observarse en la Figura 9.9, en la cual se presenta una jerarquía total de subtipos disjuntos, ya que: Tanto un docente como un no docente son empleados. Un mismo empleado no puede ser a la vez docente y no docente, como su nombre indica (exclusividad). Todo empleado tiene que ser obligatoriamente un docente o un nodocente (totalidad). Figura 9.8. Ejemplo de jerarquías múltiples Figura 9.9. Ejemplo de generalización total sin solapamiento En la Figura 9.0 se puede observar como el supertipo DOCUMEN- TO y los subtipos LIBRO y ARTICULO forman una jerarquía disjunta y parcial que se traducirá en lo siguiente :

7 28 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9: MODELO ENTI D AD/INTERRELACION EXTENDIDO 29 DOCUMENTO CLASE O (0,) (0. ) LIBRÓ ARTICULO Figura 9.. Ejemplo de generalización total con solapamiento Figura 9.0. Ejemplo de generalización parcial sin solapamiento Tanto un artículo como un libro son documentos. Un mismo documento no puede ser a la vez un artículo y un libro (exclusividad). Un documento puede no ser ni un artículo ni un libro (parcialidad). La Figura 9. presenta un ejemplo en el que aparece una jerarquía total con solapamiento: Tanto un empleado como un estudiante son personas. Una misma persona puede ser estudiante a la vez que empleado (solapamiento). Toda persona en nuestra base de datos tiene que ser obligatoriamente un estudiante y/o un empleado (totalidad). Por lo que respecta a jerarquías parciales de subtipos solapados, en la Figura 9.2 se presenta el siguiente ejemplo : FUNCION O EMPLEADO v DOCENTE INVESTIGADOR Figura 9.2. Ejemplo de generalización parcial con solapamiento

8 220 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 22 Tanto un docente como un investigador son empleados. Un mismo empleado puede ser, y en general lo es, docente a la vez que investigador (solapamiento). Un empleado puede no ser ni un docente ni un investigador (parcialidad). Como se puede observar, combinando la parcialidad o totalidad de la jerarquía con el hecho de que los subtipos puedan o no ser disjuntos es posible expresar muy claramente las situaciones más corrientes del mundo real. Hay que destacar que la parcialidad de la jerarquía significa la admisión de nulos en el atributo discriminante, mientras que el solapamiento implica que el atributo discriminante sería un grupo repetitivo. Se puede profundizar más en este estudio de los subtipos [véase, por ejemplo, Davis y Bonnell (990)] estableciendo una relación de necesidad entre los subtipos. En la Figura 9.3 se presenta un ejemplo de lo que los autores anteriores denominan IP Integrity y que representan, como se muestra en la Figura, con una flecha hacia la entidad RECOPILACION, que expresa lo siguiente: Tanto un libro como una recopilación son documentos. Un documento puede no ser ni un artículo ni un libro (parcialidad). Un documento es una recopilación sólo si es también un libro. Figura 9.4. Solución alternativa al ejemplo de la figura 9.3 Figura 9.3. Ejemplo de "IP Integrity"

9 PU 222 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 223 En definitiva, un libro puede ser una recopilación o no, pero toda recopilación, por el hecho de serlo, es también un libro. Realmente, se trata de una jerarquía a tres niveles (ver Figura 9.4), ya que podemos distinguir en primer lugar el supertipo DOCUMENTO con el subtipo LIBRO, y en un segundo nivel, el supertipo LIBRO respecto al subtipo RECOPILACION, siendo ambas interrelaciones parciales. De esta forma expresamos que: Un libro es un documento. Un documento puede no ser un libro. combinaciones permitidas (a) Ib) Ic TIPO DE ENTIDADES LIBRO INFORMATICA DERECHO INGLES ESPAÑOL 0 jerarquia - A A B B definida como RAIZ D/P D/T D/T D/T definida sobre - TEMA TEMA IDIOMA IDIOMA hereda de - LIBRO LIBRO LIBRO LIBRO Una recopilación es un libro. Un libro puede no ser una recopilación. lo que es equivalente al caso que se planteaba en la Figura 9.3. En caso de ser una jerarquía total, la integridad IP no tiene mucho sentido; así, por ejemplo, si en el caso anterior la jerarquía fuera total, un documento tendría que ser siempre un libro, aunque podría no ser una recopilación, en cuyo caso las entidades LIBRO y DOCUMENTO serían la misma y el resultado sería una jerarquía de un solo nivel entre las entidades LIBRO y RECOPILACION. Una forma alternativa, o más bien complementaria, de representar una abstracción de generalización ha sido propuesta en Wagner (988), y consiste en tablas jerárquicas, que permiten representar la herencia, con todas sus características, de manera clara y concisa, sobre todo en el caso de existir varias jerarquías de un mismo supertipo. Estas tablas, de las que se muestra un ejemplo en la Figura 9.5 (relativo a la jerarquía de la Fig. 9.8), se representan mediante "" las combinaciones posibles de "es-un". Además, en la parte inferior de la tabla se refleja la jerarquía a la que pertenecen las entidades (que cuando se trate de una raiz estará vacía); el tipo de jerarquía (D-disjunta, S-solapada, P- parcial, T-total), que para las raíces se escribirá "RAIZ", aparece en la entrada que tiene como etiqueta "definida como" ; el atributo sobre el que se define la jerarquía y la entidad de la que el subtipo hereda tienen también sus correspondientes entradas. Figura 9.5. Tabla de representación de jerarquías de generalización Así, en el ejemplo se especifica claramente que sólo pueden darse las siguientes posibilidades: libros de informática en inglés libros de informática en español libros de derecho en español siendo cualquiera de las otras posibilidades (como libros de derecho en inglés) errónea en nuestro universo del discurso. Es interesante analizar las reglas de inserción y borrado que se dan en una jerarquía de generalización, reglas que no pueden ser violadas sin dar lugar a una pérdida de integridad. Por esta razón debería ser el sistema que soporte el modelo de datos que admite este tipo de abstracción el que se ha de preocupar de poner en marcha los mecanismos necesarios para conseguir una inserción y borrado acordes con la semántica de estas abstracciones. Dichas reglas son las siguientes:

10 224 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 225 a) Insertar una entidad en un supertipo implica que se ha de insertar de forma automática en todos los subtipos para los que se ha definido un predicado o condición que la entidad satisface. PERSONA i b) Insertar una, entidad en un supertipo de una jerarquía total implica que la entidad debe insertarse por lo menos en uno de los subtipos. Si la jerarquía es de subtipos disjuntos se ha de insertar únicamente en uno, y sólo uno, de los subtipos. c) Borrar una ocurrencia de entidad de un supertipo implica borrarla automáticamente de los subtipos a los que pertenece. d) Borrar una ocurrencia de entidad de un subtipo implica borrar la ocurrencia correspondiente del supertipo en caso de:. subtipos disjuntos y generalización total 2. subtipos solapados y generalización total, si es el último subtipo del tipo correspondiente. EMPLEADO i En los demás casos, el borrado del subtipo no puede dar como resultado una pérdida de integridad, por lo que el sistema sólo borra la ocurrencia del subtipo, y le corresponde al usuario borrar la del supertipo, si así lo desea, siempre y cuando no se atente contra la integridad. DOCENTE i NO DOCENTE BECARIO Hasta ahora hemos considerado que siempre se formaban jerarquías al asociar distintos tipos de entidades mediante la abstracción de generalización, pero puede suceder que un subtipo tenga más de un supertipo, formándose un verdadero retículo o red de generalización (véase Figura 9.6). En este caso, la herencia ya no es simple, sino que se convierte en múltiple, pudiéndose presentar conflictos a la hora de heredar atributos. Existen modelos de datos que en caso de conflicto definen, en realidad dejan que el usuario defina, un orden de prioridad en la herencia ; otros, por el contrario, permiten heredar atributos iguales de dos supertipos distintos pero teniendo que renombrar alguno de ellos. CATEDRATICO Figura 9.6. Ejemplo de red de generalización

11 226 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES : MODELO ENTIDAD/NTERRELACION EXTENDIDO 227 CAPITULO 9 En el caso de jerarquías como las del ejemplo anterior, la utilización de tablas como notación complementaria se convierte en imprescindible para delimitar con precisión la semántica de nuestro uiverso del discurso. Así, por ejemplo, en la tabla de la Figura 9.7 la entrada "e" representa la exis- 7 Z I I, I I I o m W r tencia de becarios que son empleados pero no estudiantes ; la entrada "f" o indica que un mismo becario puede ser estudiante y empleado a la vez, y la "g", que hay becarios que son estudiantes, pero no empleados. Por Q, I a o " I o o o ' ' o 2 medio de las combinaciones permitidas en la tabla podemos delimitar con mucha precisión nuestro universo del discurso. C Q G y 0m p o E W a O Otra diferencia que se suele dar en el concepto de herencia en los distintos modelos es, como se señala en Mattos (988), la existente entre herencia por defecto y herencia estricta. La herencia por defecto trata los supertipos como prototipos, por lo que los subtipos heredan los atributos del supertipo siempre que no se encuentren redefinidos en los subtipos. La herencia que hemos descrito hasta ahora, y que es la adoptada por la ma- W q m O O 2 O o~ O Q,a I a a o I 0 0 : ^ I ~ ~ W yoría de los modelos en bases de datos, es una herencia estricta, en el sentido de que todos los atributos del supertipo deben ser heredados por los subtipos. c.) O O ~- 0 0 O m «0 = En algunos modelos también se permite inhibir la herencia de determinados atributos en la generalización. O W.0 W t i i o o o m E V W 0 ' W En cuanto estas últimas características, nosotros proponemos sopor- 4 tar en el modelo E/R extendido las siguientes:.. Ó a I - Los subtipos, como regla general, heredarán los atributos de los y I I I I N supertipos; sin embargo, se podrán modificar ciertos atributos en los subtipos simplemente redefiniéndolos en el nivel correspondiente ó y I I I I de la jerarquía. También se permitirá inhibir la herencia de un atributo. ~ I I I I I Q m I W D u 0 W 0 t W Se permitirá la herencia múltiple, es decir, los subtipos podrán tener E O N O N O W Y más de un supertipo, formándose redes, pero en caso de con- W 9 y a 9 W E ;~ ~ 9 S W flicto el usuario podrá optar por renombrar los atributos de los su- E g ú E á pertipos que entren en conflicto o por inhibir la herencia de dichos v é atributos. En la Figura 9.8 se muestra un ejemplo de red de generalización donde se tiene un supertipo PERSONA que posee como atributos un código y el nombre (que serán heredados por todos los demás subtipos de enti-. Tabla de representación de jerarquías del ejemplo de la figura 9.6 Figura 9.7

12 228 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 229 dad), que tiene dos subtipos EMPLEADO y ESTUDIANTE. Ambos tienen como atributo jornada (laboral o de estudio), que, al tratarse de atributos distintos, hemos definido en cada tipo de entidad. Además, la entidad EMPLEADO tiene como atributo el sueldo, que heredarán tanto los DOCENTES como los NO_DOCENTES y los BECARIOS. En este último tipo de entidad se presenta un conflicto en la herencia del atributo jornada, por lo que tenemos que especificar qué jornada hereda el tipo de entidad BECARIO o si hereda las dos, en el ejemplo se ha supuesto que sólo hereda como jornada la que proviene de la entidad EMPLEADO. 3. DIMENSION TEMPORAL EN EL MODELO E/R Otra de las extensiones que se proponen para el modelo E/R es la inclusión de la dimensión temporal en el mismo. [Ferg (985), Kloprogge (983)]. El tratamiento de la dimensión temporal en las bases de datos es un tema complejo sobre el cual hay una intensa labor de investigación en estos momentos. Su estudio en el marco del modelo E/R es poco habitual y nosotros lo vamos a tratar muy brevemente. Es indudable la necesidad de establecer un método semántico y gráfico que recoja de alguna forma en el esquema conceptual el transcurso del tiempo y su influencia en la variación de los datos. La aproximación más simple la constituyen atributos de tipo FECHA que aparecen asociados a algunas entidades (ver Figura 9.9). En este caso, la fecha de nacimiento de un socio o la fecha en la que se editó un libro son datos temporales recogidos en el esquema, pero se trata sólo de atributos que han de recibir un tratamiento especial en cuanto a las operaciones, y no se puede considerar realmente una aproximación semántica a la dimensión temporal. AUTOR LIBRO (.) (O,n) Figura 9.8. Ejemplo de herencia de atributos Figura 9.9. Primera aproximación a la dimensión temporal en un esquema conceptual E/R Por otro lado, podemos analizar si los datos que se pretende almacenar van a constituir una base de datos histórica o, si por el contrario, sólo nos interesa el estado actual de los datos. La diferencia entre estos tipos de esquemas se puede apreciar en la Figura 9.20, donde en la parte a tene-

13 230 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9: MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 23 mos el esquema conceptual de todas los préstamos que se han realizado en la biblioteca, recogiendo, además, el periodo de tiempo que duraron; por el contrario, el esquema de la Figura 9.20b sólo se refiere a los préstamos actuales, y una vez finalizado el préstamo la correspondiente información desaparece de la base de datos ; es decir, no existe fichero histórico. En caso de tratarse de datos históricos, los tipos de entidad o de interrelación correspondientes tendrán asociados siempre atributos de tipo fecha. Para sucesos puntuales, es decir, sin duración, bastará con un sólo atributo de este tipo, mientras que para poder almacenar hechos que transcurren en un periodo de tiempo determinado necesitaremos una fecha_inicio y una fecha_fin. En la mayoría de los casos de bases de datos históricas en las que una interrelación entre dos ocurrencias concretas se pueda repetir en el tiempo, el AIP del tipo de interrelación estará compuesto por la concatenación de los AIP de los tipos de entidad interrelacionados concatenados con la fecha_inicio. Si hubiéramos incluido el tiempo como un tipo de entidad, estaría caracterizado por una serie de atributos del tipo fecha_inicio, hora_inicio, fecha_fin, hora fin, duración, etc., según lo que interese recoger en el esquema. El AIP de este tipo de interrelación (ver Figura 9.2) será la concatenación de los AIP de los tres tipos de entidad, por lo que el resultado será el mismo que en el caso de que el tiempo se recoja como un atributo. A veces interesa representar la evolución de un tipo de entidad a lo largo del tiempo y aparece la noción de estado. Figura 9.2. Representación del tipo de entidad TIEMPO Figura Introducción de la dimensión temporal en un esquema conceptual E/R Por ejemplo, podemos necesitar reflejar si un libro está en la biblioteca o se encuentra prestado. Para ello añadiremos al tipo de entidad un atributo que denominamos estado, que indicará en qué estado concreto se encuentra la entidad y que en muchos casos lleva asociado otro atributo, que es la fecha en la que se ha producido el cambio de estado ; es también habitual en este tipo de aplicaciones que se desee tener constancia de la evolución de los estados, en cuyo caso, y para evitar la aparición de un grupo repetitivo, en lugar de los atributos estado y fecha se podría crear una nueva entidad, como SITUACION, que tendría como atributos, entre otros

14 232 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9: MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 233 posibles, estado y fecha. Observando el mundo real de los sistemas de información nos damos cuenta de que este mecanismo se utiliza sobre todo en la gestión de expedientes. el atributo calificado como derivado, almacenando la regla de derivación en el diccionario de datos. Otra forma de evolución de una entidad puede ser el hecho de convertirse en ocurrencia de otro tipo de entidad distinta a la que pertenece en un momento determinado. En la Figura 9.22 observamos que alguna ocurrencia del tipo de entidad PRESTAMO se puede transformar en una ocurrencia de PRESTAMO FINALIZADO. Para mayor información sobre el tratamiento de la dimensión temporal en una base de datos remitimos al lector interesado a Palominos (99). Figura Ejemplo de atributo derivado PRESTAMO s_un PRESTAMO FINALIZADO F_fin Incluir en el esquema conceptual atributos derivados, a pesar de que pueden ser generados a partir de otros ya existentes, tiene a veces interés por razones semánticas ; aunque también podría haber motivos de eficiencia para hacerlo, sólo por esta causa no se deberían incluir dichos atributos en el esquema conceptual, sino en el lógico, o mejor aún en el físico. Figura Aparición de un nuevo tipo de entidad en sustitución del atributo de estado 4. ATRIBUTOS DERIVADOS Una extensión más del modelo E/R es la representación gráfica de los atributos derivados. Entendemos por atributos derivados aquellos que aunque son redundantes no pueden dar lugar a incoherencias, ya que se calculan a partir de otros ya existentes. En la Figura 9.23 tenemos el atributo número de ejemplares, que puede ser calculado a partir de las ocurrencias de ejemplares mediante la interrelación tiene. Para indicarlo gráficamente utilizaremos la etiqueta D i en EJERCICIOS 9.) Construya el esquema conceptual en el modelo E/R ampliado, que refleje toda la información necesaria para la gestión de las líneas de metro de una determinada ciudad. Los supuestos considerados son los siguientes: a) Una línea está compuesta por una serie de estaciones en un orden determinado, siendo muy importante recoger la información de ese orden. b) Cada estación pertenece al menos a una línea, pudiendo pertenecer a varias.

15 234 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO 235 c) Una estación nunca puede dejar de pertenecer a una línea a la que anteriormente pertenecía (por ejemplo, Portazgo, que pertenece a la línea, nunca podrá dejar de pertenecer a esa línea). d) Cada estación puede tener varios accesos, pero consideramos que un acceso sólo puede pertenecer a una estación. e) Un acceso nunca podrá cambiar de estación. f) Cada línea tiene asignada una serie de trenes, no pudiendo suceder que un tren esté asignado a más de una línea, pero sí que no esté asignado a ninguna (por ejemplo, si se encuentra en reparación). g) Cada línea tiene asignados como mínimo tantos trenes como estaciones tenga y como máximo el doble del número de estaciones. h) Algunas estaciones tienen asignadas cocheras, y cada tren tiene asignada una cochera. i) Un tren puede cambiar de cochera asignada, pero no quedar sin ella. j) Interesa conocer todos los accesos de cada línea. 9.2) Realice el esquema E/R para una base de datos en la que se desea almacenar la información relativa a algunos aspectos del campeonato mundial de fútbol considerando los siguientes supuestos: a) Un jugador pertenece a un único equipo y no hay dos jugadores con el mismo nombre. b) Un jugador puede actuar en varios puestos distintos, pero en un determinado partido sólo puede jugar en un puesto. c) En cada partido intervienen 3 colegiados : un juez de línea para la banda derecha, otro para la izquierda y un árbitro. d) Un colegiado puede realizar una función en un partido y otra distinta en otro partido. e) Cada partido involucra a 2 equipos. f) Es obligatorio en todo momento que un jugador pertenezca a un equipo determinado y no podrá cambiar de equipo a lo largo del mundial. 9.3) Describa el modelo relacional (relaciones, atributos, vistas y claves) en el modelo Entidad/Interrelación. Recuérdese que las claves pueden ser candidatas o ajenas, y que las primeras se dividen, a su vez, en claves primarias y claves alternativas. Se deben recoger en el esquema E/R los principales conceptos relacionales, al menos el grado, cardinalidad, valores nulos, integridad de entidad, integridad referencial con sus opciones...; si alguno de estos conceptos no se hubiese recogido, indíquese. Los nombres de los atributos pueden repetirse en distintas relaciones, por lo que un atributo deberá identificarse con el nombre del atributo junto con el de la correspondiente relación. 9.4) Se describe a continuación una base de datos que contiene la información relativa a una empresa que se dedica a la fabricación de motores. Dicha empresa tiene interés en mantener información sobre los distintos tipos de motores que fabrica. Se pide construir el diagrama E/R correspondiente. La empresa está dividida en secciones a las que están asignados obligatoriamente los empleados, los cuales tienen que pertenecer a una sola sección. A cada sección se le puede asignar la fabricación de uno o varios tipos de motores, existiendo secciones generales (departamento de administración, de proceso de datos, etc.) que no tienen asignado ningún tipo de motor en concreto ; nunca un tipo de motor puede ser fabricado por más de una sección, ni ésta puede cambiar una vez que se le ha asignado la fabricación de un determinado motor. Entre los empleados que trabajan en un tipo de motor siempre habrá un responsable, siendo esta información de interés para la empresa. Un empleado puede estar trabajando en más de un tipo de motor. Los empleados pueden tener familiares a su cargo, cuyos datos conviene guardar en la base. La empresa utiliza piezas y desea conocer las estructuras del producto (explosión/implosión). A estos efectos un motor es una pieza.

16 236 CONCEPCION Y DISEÑO DE BASES DE DATOS RELACIONALES CAPITULO 9 : MODELO ENTIDAD/INTERRELACION EXTENDIDO ) Se desea crear una base de datos de investigaciones en curso. Las entidades y supuestos semánticos que definen el problema son:. Proyecto de investigación (nombre, objetivos, areas científicas,...). 2. Investigador (nombre, domicilio,...). 3. Entidad colaboradora (nombre, razón social,...). Además de los supuestos semánticos del mundo real se suponen los siguientes: a) Un proyecto puede formar parte de otro más complejo. b) Un investigador puede trabajar en varios proyectos a la vez, y en cada proyecto puede tener una función diferente (investigador principal, consultor,...). últimos, así como de los satélites que tienen o del sistema al que pertenecen. Los astros pertenecientes a estos sistemas también son de interés. La agencia dispone de una flota de naves espaciales de distintos tipos que realizan vuelos entre dos fechas en cada una de las misiones. Estas naves son manejadas en una fecha concreta por tripulantes espaciales de dos tipos distintos, astronautas o androides mecánicos. Una vez finalizada una misión se pretende almacenar sus conclusiones y la fecha de finalización. 9.7) Analizar los ejercicios del capítulo 8, viendo si la aplicación de algunas de las extensiones estudiadas en el presente capítulo permitiría recoger más semántica que la que se tiene en la solución dada anteriormente. c) Para cada proyecto debe existir un investigador principal único. d) Un mismo investigador no puede hacer la función de investigador principal en dos proyectos a la vez. e) Las entidades colaboradoras pueden ser de dos tipos : Patrocinadoras (las que financian los proyectos aportando una subvención) y de Colaboración científica (aquellas a las que pertenecen los investigadores). 9.6) Se trata de diseñar la base de datos de una agencia aeroespacial. En ella se pretende almacenar toda la información referente a sus empleados técnicos, astronautas y científicos, además de los familiares que dependen de éstos. Los empleados participan en una serie de misiones en un periodo determinado de tiempo, dato que es de interés recoger, pero como máximo, a lo largo de su estancia en la agencia pueden participar en diez misiones. Cada misión es propuesta por un científico en una fecha determinada, aunque hay algunas de estas misiones que constan de otras propuestas por otros científicos. Estas misiones están desarrolladas con vistas al estudio de uno o varios planetas. Es por ello que interesa recoger la información referente a éstos