2. Modelo Entidad- Relación
Modelo Entidad-Relación El modelo de datos entidad-relación (E-R) se basa en una percepción de un mundo real consistente en un conjunto de objetos básicos llamados entidades, y relaciones entre esos objetos.
Entidades y conjuntos de entidades Entidad: es un objeto que existe y es distinguible de otros objetos. Las entidades pueden ser: concreta, como una persona o un libro, abstracta, como un día festivo o un concepto.
Entidades y conjuntos de entidades (2) Conjunto de entidades: grupo de entidades del mismo tipo, como cuentas, o clientes, etc. Los conjuntos de entidades pueden no ser disjuntos. Entidad cliente, entidad empleado, y entidad persona que puede ser a su vez cliente, y/o cliente, o ninguna. Una entidad está representada por un conjunto de atributos, tales como nombre, calle, ciudad, etc.
Entidades y conjuntos de entidades (2) Dominio: conjunto de valores permitidos para cada atributo. Enteros positivos, cadenas de caracteres, etc. Atributo: una función que asigna un conjunto de entidades a un dominio. Cada entidad se describe por medio de un conjunto de pares (atributo, valor del dato). Ejemplo: una entidad cliente determinada se describe por medio del conjunto [(nombre, Pepe), (seguridad-social,234509823), (calle, Nuyoo), (ciudad, Huajuapan)].
Relaciones y conjuntos de relaciones Relación: es una asociación entre varias entidades. Conjunto de relaciones: grupo de relaciones del mismo tipo. Es una relación matemática de n 2 conjuntos de entidades (que pueden no ser distintos). Si E1, E2,..., En son conjuntos de entidades, entonces un conjunto de relaciones R es un subconjunto de: {(e1, e2,..., en) e1 Є E1, e2 Є E2,..., en Є En } Ejemplos: cuenta-cliente: conjunto de relaciones binarias. cuenta-cliente-sucursal: conjunto de relaciones ternarias. Se puede sustituir un conjunto no binario en varios binarios.
Relaciones y conjuntos de relaciones (2) Papel. Es la función que juega una entidad en una relación. En algunos casos los papeles de las entidades son implícitos, pero en otros se necesita clarificar, como cuando los conjuntos de entidades en la relación no son distintos. Ejemplo: relación trabajar-para. En esta relación se requiere indicar en cada relación quién trabaja para quién.
Relaciones y conjuntos de relaciones (3) Una relación también puede tener atributos descriptivos. Por ejemplo, la relación Cuenta-Cliente entre las entidades cliente: Juan y cuenta 1000 puede tener el par [(fecha, Oct 12 1997)], indicando la última vez que interactuaron las entidades, es decir, la fecha del último acceso del cliente a su cuenta.
Atributos Es importante hacer ver que se puede considerar a algún elemento como atributo de una entidad, o entidad relacionable con otra entidad. Por ejemplo, para el conjunto de entidades empleado, podemos tener como atributo teléfono. Sin embargo, si tiene varios teléfonos, solo podría registrarse uno. Otra manera de resolverlo es definir el conjunto de entidades teléfono, de manera que se puedan establecerse relaciones empleado-teléfono, donde cada empleado puede estar relacionado con uno, varios o ningún teléfono. De esta manera también puede indicarse cuando un teléfono es compartido por varios empleados.
Restricciones de asignación Cardinalidades de asignación: restricciones que expresan el número de entidades con las que puede asociarse otra entidad mediante un conjunto de relaciones. Para un conjunto de relaciones binarias R entre los conjuntos de entidades A y B, la cardinalidad de asignación debe ser una de las siguientes: Una a una. Una entidad en A está asociada a lo sumo con una entidad en B, y viceversa. Una a muchas. Una entidad en A está asociada con un número cualquiera en B, mientras que una entidad en B puede estar asociada a lo sumo con una entidad en A. Muchas a una. Una entidad en A está asociada a lo sumo con una entidad en B, mientras que una entidad en B puede estar asociada con cualesquiera entidades en A. Muchas a muchas. Una entidad en A está asociada con un número cualquiera de entidades en B, y una entidad en B puede estar asociada con un número cualquiera de entidades en A.
Restricciones de asignación (2) Dependencia de existencia: restricción que establece que si se suprime una entidad, otra entidad con la que está relacionada debe también ser suprimida. A la primera se le llama entidad dominante, y a la otra entidad subordinada. Ejemplo: cuenta - transacción.
Claves o llaves Por definición, las entidades deben poder distinguirse entre sí. Desde el punto de vista de la Base de Datos, son los atributos lo que harán que las entidades puedan distinguirse.
Claves o llaves (2) Superclave (o superllave): es un conjunto de uno o más atributos que, considerados conjuntamente, nos permiten identificar de manera única a cada entidad dentro del conjunto de entidades. Ejemplo: El atributo seguro-social del conjunto de entidades cliente es suficiente para distinguir una entidad cliente de otra, por lo que el atributo seguridad-social es superclave. nombre-cliente no puede serlo, porque puede ser que haya dos personas con el mismo nombre. Si K es una superclave, también lo será cualquier super conjunto de K.
Claves o llaves (3) Claves candidatas: superclaves mínimas, es decir, que ningún subconjunto de atributos sea superclave. Es posible que varios conjuntos de atributos sirvan como claves candidatas. Ejemplo: {nombre-cliente, calle}, y {seguridad-social}
Claves o llaves (4) Clave primaria: es una clave candidata elegida por el diseñador como medio principal para distinguir una entidad de otra.
Claves o llaves (5) Conjunto de entidades débil: un conjunto de entidades que no tiene atributos propios suficientes para formar una clave primaria. Conjunto de entidades fuerte: que sí tiene atributos propios para formar una clave primaria. Ejemplo: conjunto de entidades transacción: {númerotransacción, fecha, cuenta }. Para que un conjunto de entidades débil sea significativo, debe ser parte de un conjunto de relaciones una a muchas (del lado de 'muchas').
Claves o llaves (6) En una relación fuerte-débil de dos conjuntos de entidades, el conjunto débil tiene la restricción de dependencia de existencia del conjunto fuerte. Aun cuando un conjunto de entidades débil no tiene una llave primaria propia, debe haber alguna manera de distinguir sus entidades. Discriminador: conjunto de atributos propios que sirven para distinguir entre las diferentes entidades asociadas con una entidad del conjunto del cual depende. Ejemplo: número-transacción.
Clave primaria de un conjunto de relaciones Sea R un conjunto de relaciones que implica a los conjuntos de entidades E1, E2,..., En. Sea (Ei) la clave primaria que denota al conjunto de atributos que forma la clave primaria para el conjunto de entidades Ei. Supongamos que R no tiene atributos propios. Entonces los atributos que describen las relaciones individuales del conjunto R, denotados por (R) son: clave-primaria(e1) U clave-primaria(e2) U... U clave-primaria(en). Si R tiene atributos descriptivos propios, sean {a1, a2,...,am}, entonces el conjunto atributo (R) consta de: clave-primaria(e1) U... U clave-primaria(en) U {a1, a2,...,am}.
Clave primaria de un conjunto de relaciones (2) Si el conjunto de relaciones R no tiene atributos asociados, entonces el conjunto atributo (R) forma una superclave. Esta superclave es una clave primaria si la cardinalidad de asignación es muchas a muchas. Ejemplo: conjunto de relaciones CtaCli. Si el conjunto de relaciones es muchas a muchas, la clave primaria es {RFC, ncuenta}. Si es muchas a una, la clave primaria es {RFC}.
Diagrama Entidad-Relación Este diagrama consta de los siguientes componentes: Rectángulos, que son los conjuntos de entidades. Elipses, que son los atributos. Rombos, que son los conjuntos de relaciones. Líneas, que enlazan atributos a conjuntos de entidades, y conjuntos de entidades a conjuntos de relaciones. Si la línea que une conjuntos de entidades con conjuntos de relaciones no tiene flecha, indica que el conjunto de entidades está en una relación una a algo, mientras que si tiene flecha, está en relación muchas a algo.
Diagrama Entidad-Relación Los papeles de las relaciones se indican etiquetando las flechas que unen las relaciones con los conjuntos de entidades. Los conjuntos de entidades débiles se indican con un rectángulo de doble contorno. Un conjunto de relaciones no binarias se representa con un número de líneas mayor a 2 uniendo uniendo un conjunto de relaciones con varios conjuntos de entidades.
Reducción de los diagramas E-R a tablas Una base de datos que se ajusta a un diagrama E-R puede representarse por medio de una colección de tablas. Por cada conjunto de entidades y por cada conjunto de relaciones existe una tabla única. Cada tabla tiene un número de columnas con nombres únicos.
Reducción de los diagramas E-R a tablas (2) Componentes principales: Rectángulo: conjuntos de entidades. Elipses: atributos. Rombos: relaciones. Líneas: unen atributos con conjuntos de entidades, y conjuntos de entidades con conjuntos de relaciones. También existen otros símbolos como son: Elipses dobles, elipses discontinuas, líneas dobles, rectángulos dobles, pero de momento no serán considerados.
Modelo Entidad-Relación Extendido Para ayudar al diseñador del esquema a mejorar el modelo y que éste sea manejable y entendible, se han desarrollado extensiones al modelo E-R básico. El modelado extendido tiene amplias semejanzas con la programación orientada a objetos, y no es casualidad. Las semejanzas se irán observando.
Modelo Entidad-Relación Extendido (2) Especialización Un conjunto de entidades puede incluir un subgrupo de entidades que se diferencian de otros subgrupos, pues pueden poseer atributos que otros subgrupos no tienen.
Modelo Entidad-Relación Extendido (3) Especialización Por ejemplo, suponga que existe el conjunto de entidades persona con atributos que caracteriza a cualquier persona: nombre, calle, ciudad, etc. Pero además, la persona se puede clasificar como cliente o empleado. Cada subgrupo tiene sus atributos: cliente podría tener: antigüedad, tasa-crédito, agente, etc; mientras que empleado podría a su vez subdividirse en oficial, cajero, secretaria, y cada subgrupo con sus atributos. oficial tendría número-despacho; cajero tendría número-decaja y horas-trabajadas; y secretaria tendría horas-trabajadas.
Modelo Entidad-Relación Extendido (4) Especialización La especialización en los conjuntos de entidades se representa con un triángulo invertido, descendiendo hacia las especializaciónes desde la generalización.
Modelo Entidad-Relación Extendido (5) Generalización La generalización viene siendo el proceso invertido de la especialización. Si el diseñador primero observa el caso general y va identificando las diferencias de los sub-grupos, se le llama especialización. Si, por el contrario, primero observa conjuntos especializados y va observando los atributos que tienen en común, el proceso de unirlos es conocido como generalización.
Modelo Entidad-Relación Extendido (6) Herencia de atributos Si ya se conoce la programación orientada a objetos, es fácil comprender el mecanismo de herencia de atributos: Se dice que los atributos de los conjuntos de entidades de nivel superior son heredados por los conjuntos de entidades de nivel más bajo. De esta manera, podemos decir que cliente se describe por antigüedad, tasa-crédito y agente, a los que se añaden nombre, calle, ciudad.
Modelo Entidad-Relación Extendido (7) Restricciones sobre las generalizaciones En el diseño de base de datos se pueden definir restricciones en las especializaciones, para determinar qué entidades corresponden a qué subgrupos. Las restricciones se pueden definir de diferentes maneras.
Modelo Entidad-Relación Extendido (8) Restricciones sobre generalizaciones Determinar qué entidades pertenecen a un conjunto Determinar si las entidades pueden pertenecer a más de un conjunto Restricciones de completitud
Modelo Entidad-Relación Extendido (9) Restricciones sobre generalizaciones Determinar qué entidades pertenecen a un conjunto Definido por condición. En los conjuntos de entidades de nivel más bajo, la pertenencia se define si una entidad satisface una condición. Definido por usuario. El usuario que registra la información decide la pertenencia a un conjunto de entidades.
Modelo Entidad-Relación Extendido (9) Restricciones sobre generalizaciones Determinar si las entidades pueden pertenecer a más de un conjunto: Disjunto: Que una entidad no pertenezca a más de un conjunto de entidades de nivel más bajo. Solapado: Que una entidad pueda pertenecer a varios conjuntos de entidades de nivel más bajo.
Modelo Entidad-Relación Extendido (10) Restricciones sobre generalizaciones Restricción de completitud: Especialización total: Cada entidad de nivel más alto debe pertenecer a un conjunto de entidades de nivel más bajo. Especialización parcial: Algunas entidades de nivel más alto pueden no pertenecer a algún conjunto de nivel más bajo.
Transformación de modelo E-R a tablas A partir de un esquema bien diseñado, se puede obtener la definición de las tablas que conforman una base de datos.ormación de modelo E-R a tablas.
Transformación de modelo E-R a tablas Conjuntos de entidades fuertes Puesto que cuenta con sus propios atributos descriptivos, el nombre del conjunto define el nombre de la tabla, y sus atributos definen las columnas con sus respectivos dominios. La superclave sigue siendo la clave candidata elegida.
Transformación de modelo E-R a tablas Conjuntos de entidades débiles Puesto que estos conjuntos no cuentan con atributos propios para distinguirse, su clave primaria está conformada por los atributos ajenos de los cuales depende, cada uno de ellos con su propia columna. El resto de atributos propios conforman cada uno una columna.
Transformación de modelo E-R a tablas Conjuntos de relaciones En principio, cada conjunto de relaciones conforma una tabla, conformando su clave primaria el conjunto de atributos que conforman las claves primarias de los conjuntos de entidades que relacionan, cada uno de ellos con su columna. Se añaden columnas adicionales por los atributos propios descriptivos que pudieran tener. Sin embargo, considerando una relación muchos-a-uno, donde del lado de muchos hay una doble línea, significando que cada entidad del lado de muchos de tener una y solo una relación al lado de uno, entonces se puede omitir la tabla de la relación, y establecer como atributo de la tabla del muchos la clave primaria de la tabla del uno. En el caso de una relación uno-a-uno, la relación se puede combinar con cualquiera de las dos tablas.
Transformación de modelo E-R a tablas