2.1 Definición de modelo de datos De acuerdo a [ Ullman1999 ]: ``Un modelo de datos es un sistema formal y abstracto que permite describir los datos de acuerdo con reglas y convenios predefinidos. Es formal pues los objetos del sistema se manipulan siguiendo reglas perfectamente definidas y utilizando exclusivamente los operadores definidos en el sistema, independientemente de lo que estos objetos y operadores puedan significar. Según Codd, en [ Silberschatz ]: ``Un modelo de datos es una combinación de tres componentes: 1. una colección de estructuras de datos (los bloques constructores de cualquier base de datos que conforman el modelo); 2. una colección de operadores o reglas de inferencia, los cuales pueden ser aplicados a cualquier instancia de los tipos de datos listados en (1), para consultar o derivar datos de cualquier parte de estas estructuras en cualquier combinación deseada; 3. una colección de reglas generales de integridad, las cuales explícita o implícitamente definen un conjunto de estados consistentes --estas reglas algunas veces son expresadas como reglas de insertar-actualizar-borrar. Un modelo de datos puede ser usado de las siguientes maneras: 1. Como una herramienta para especificar los tipos de datos y la organización de los mismos que son permisibles en una base de datos específica; 2. Como una base para el desarrollo de una metodología general de diseño para las bases de datos; 3. Como una base para el desarrollo de familias de lenguajes de alto nivel para manipulación de consultas ( querys ) y datos;
4. Como el elemento clave en el diseño de la arquitectura de un manejador de bases de datos. El primer modelo de datos desarrollado con toda la formalidad que esto implica fue el modelo relacional, en 1969, mucho antes incluso que los modelos jerárquicos y de red. A pesar de que los sistemas jerárquicos y de red como software para manejar bases de datos son previos al modelo relacional, no fue sino hasta 1973 que los modelos de tales sistemas fueron definidos, apenas unos cuantos años antes de que estos sistemas empezaran a caer en desuso. De acuerdo a [ Kroenke ] El modelo de datos es el proceso que implica crear una representación que tienen los usuarios de los datos Si el modelo de datos representa en forma incorrecta la visión que poseen los usuarios de los datos, encontrarán las aplicaciones difíciles de usar, incompletas y por supuesto en el desarrollo de las bases de datos y sus aplicaciones.. Según la página electrónica http://www3.uji.es/~mmarques/f47/apun/node83.html Un modelo de datos es una serie de conceptos que puede utilizarse para describir un conjunto de datos y las operaciones para manipularlos. Hay dos tipos de modelos de datos: los modelos conceptuales y los modelos lógicos. Los modelos conceptuales se utilizan para representar la realidad a un alto nivel de abstracción. Mediante los modelos conceptuales se puede construir una descripción de la realidad fácil de entender. En los modelos lógicos, las descripciones de los datos tienen una correspondencia sencilla con la estructura física de la base de datos. En el diseño de bases de datos se usan primero los modelos conceptuales para lograr una descripción de alto nivel de la realidad, y luego se transforma el esquema conceptual en un esquema lógico. El motivo de realizar estas dos etapas es la dificultad de abstraer la estructura de una base de datos que presente cierta complejidad. Un esquema es un conjunto de representaciones lingüísticas o gráficas que describen la estructura de los datos de interés.
Los modelos conceptuales deben ser buenas herramientas para representar la realidad, por lo que deben poseer las siguientes cualidades: Expresividad : deben tener suficientes conceptos para expresar perfectamente la realidad. Simplicidad : deben ser simples para que los esquemas sean fáciles de entender. Minimalidad : cada concepto debe tener un significado distinto. Formalidad : todos los conceptos deben tener una interpretación única, precisa y bien definida. En general, un modelo no es capaz de expresar todas las propiedades de una realidad determinada, por lo que hay que añadir aserciones que complementen el esquema. Resumen: Un modelo de datos es una serie de conceptos que puede utilizarse para describir un conjunto de datos y las operaciones para manipularlos. Más explícitamente: Un modelo de datos es la combinación de una colección de estructuras de datos, operadores o reglas de inferencia y de reglas de integridad, las cuales definen un conjunto de estados consistentes. El cual puede ser usado como una herramienta para especificar los tipos de datos y la organización de los mismos. Además para la manipulación de consultas y datos, así mismo es el elemento clave en el diseño de la arquitectura de un manejador de BD. El primer modelo de datos fue el relacional en 1969, mucho antes incluso que los modelos jerárquicos y de red.
2.2 Modelo entidad-relación De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Este modelo de datos esta basado en una percepción del mundo real que consta de un conjunto de objetos básicos llamados entidades y de relaciones entre estos objetos. Según [ Kroenke ] El modelo entidad relación (Modelo E-R) fue introducido por Peter Chen. En su informe, Chen estableció las bases del modelo, que a partir de entonces ha sido ampliado y modificado por el mismo Chen y muchos otros. Además, el modelo E-R se ha incorporado a varias herramientas CASE, las cuales también lo han modificado. En la actualidad no hay un solo modelo estandarizado del modelo E-R. Por el contrario, hay estructuras, a partir de las cuales se conforman la mayoría de las variantes E-R.. Según [Elmasri/Navathe] Es un modelo da datos conceptual de alto nivel muy utilizado. Este modelo y sus variaciones se emplean a menudo en el diseño conceptual de aplicaciones de bases de datos, y muchas herramientas de diseño de bases de datos aplican sus conceptos. Este modelo describe los datos como entidades, vínculos y atributos. Según la pagina electrónica http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/basedat2/unidad24.htm
Es uno de los modelos lógicos basados en objetos y por lo tanto se enfoca primordialmente a los niveles conceptual y de visión. Una de las características de este modelo es que permite representar con claridad las limitantes de los datos. El modelo Entidad-Relación es en esencia una herramienta para representar el mundo real por medio de simbologías y expresiones determinadas. Resumen: El modelo entidad- relación (Modelo E-R) fue p ropuesto por Peter Chen a mediados de los años setenta. Es uno de los modelos lógicos basados en objetos y por lo tanto se enfoca primordialmente a los niveles conceptual y de visión muy utilizado. Esta basado en una percepción del mundo real que consta de un conjunto de objetos básicos llamados entidades y de relaciones entre estos objetos. 2.1.2.1 Entidades Atributos y Relaciones ENTIDAD De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Una ENTIDAD es una <<cosa>> u <<objeto>> en el mundo real que es distinguible de todo los demás objetos. Una ENTIDAD puede ser concreta, como una persona o un libro, o puede ser abstracta, como un préstamo, unas vacaciones o n concepto. Ejemplo: Una persona Según [ Kroenke ]
Una entidad es algo que puede identificarse en el ambiente de trabajo de los usuarios, es algo importante para los usuarios del sistema que van a desarrollar. Las entidades se agrupan en clases de entidades o conjuntos de entidades del mismo tipo. Según [Elmasri/Navathe] Es el objeto básico de representación en el modelo ER: una cosa del mundo con existencia independiente Una entidad puede ser un objeto con existencia física una cierta persona, un automóvil, una casa o un empleado o un objeto con existencia conceptual, como una compañía, un puesto de trabajo o un curso universitario. Cada entidad tiene propiedades específicas llamadas atributos, que la describen. Resumen: Una entidad es un una cosa u objeto que existe en el mundo real y puede ser distinguido de otro objeto. Una entidad puede ser concreta (un libro, un automóvil etc.) o abstracta (fecha, edad, etc.). CONJUNTO DE ENTIDADES
De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es la totalidad de las entidades del mismo tipo que comparten las mismas propiedades o atributos Una entidad se representa mediante un conjunto de ATRIBUTOS. Según [Elmasri/Navathe] Es aquel que define un conjunto de entidades que comparten los mismos atributos, pero que cada entidad tiene su propio valor (o valores) para cada atributo. Cada tipo de entidades se describe con un nombre y una lista de atributos. Los tipos de entidades se representan en los diagramas E-R por medio de rectángulos que encierran el nombre del tipo de entidades. Resumen: Un conjunto de entidades es un grupo de entidades del mismo tipo que comparten los mismos atributos o propiedades, pero que cada entidad tiene su propio valor (o valores) para cada atributo. Cada tipo de entidad se define con un nombre y una lista de atributos. ATRIBUTOS
De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Son aquellos que describen propiedades que posee cada miembro de un conjunto de entidades. Cada atributo tiene un dominio Según [ Kroenke ] Las entidades tienen atributos o, como se les llama en ocasiones, propiedades, que describen las características de una entidad. Los atributos pueden ser de valor único o múltiple o bien compuestos. Los atributos simples tienen un valor único. Por ejemplo la entidad Cliente podría estar compuesta por algunos de estos atributos: Según [Elmasri/Navathe] Son aquellos que describen entidades. Los atributos se representan mediante óvalos y se conectan con su tipo de entidad con líneas rectas.
Resumen: Los atributos son aquellos que describen características o propiedades de un conjunto de entidades, lo que las hace únicas. Los atributos pueden ser simples o compuestos. Los atributos simples tienen un valor único. Cada atributo tiene un dominio. DOMINIO De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es un conjunto de valores permitidos de un atributo. Según [ Kroenke ] Es una descripción de los valores posibles de un atributo. Las características de un dominio dependen del tipo de atributo. El dominio de un atributo simple consta de una descripción física y una semántica.
La descripción física indica el tipo de datos: número o cadenas de texto, la longitud de los datos y otras descripciones por limitaciones, tales como que el primer carácter debe ser alfabético, o que el valor no sea superior a 9999.99. La descripción semántica indica la función o propósito del atributo, lo que distingue a este atributo de otros que pudieran tener la misma descripción física. Según [Elmasri/Navathe] Especifica los valores posibles a asignar a un atributo para cada entidad individual. Resumen: Es el conjunto de valores posibles que puede tomar un atributo. El dominio de un atributo simple consta de una descripción física y una semántica. La descripción física indica el tipo de datos: número o cadenas de texto, la longitud de los datos y otras descripciones por limitaciones,.la descripción semántica indica la función o propósito del atributo, lo que distingue a este atributo de otros que pudieran tener la misma descripción física.
CLASIFICACION DE LOS ATRIBUTOS De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Simples y compuestos: Los atributos simples son aquellos que no están divididos en subpartes. Los atributos compuestos se pueden dividir en subpartes(es decir, en otros atributos). Los atributos compuestos ayudan a agrupar los atributos relacionados, haciendo los modelos más claros.
Univalorados y multivalorados: Los atributos univalorados son aquellos que tienen un valor solo para una entidad concreta. Los atributos multivalorados tienen un conjunto de valores para una entidad específica. En ellos se pueden colocar apropiadamente limites inferiores y superiores en el numero de valores en el atributo multivalorado. Nulos: Un valor nulo se usa cuando una entidad no tiene un valor para un atributo. Nulo también designa que el valor de un atributo es desconocido. Un valor desconocido también puede ser bien perdido ( el valor existe pero no tiene esa información ) o no conocido (no se conoce si el valor existe realmente o no) Derivado: El valor de este atributo se puede derivar de los valores de otros atributos o entidades Según [Elmasri/Navathe] Simples y compuesto : Los atributos compuestos se pueden dividir en componentes más pequeños, que representan atributos más básicos con su propio significado independiente. Los atributos compuestos pueden formar una jerarquía. Los atributos simples o atómicos son aquellos no divisibles. Los atributos compuestos son útiles para modelar situaciones en las que un usuario hace referencia al atributo compuesto como una unidad, pero otras veces se refiere específicamente a sus componentes. Si sólo hace referencia al atributo compuesto como un todo, no hay necesidad de subdividirlo en sus atributos componentes. Los atributos compuestos se conectan con sus atributos componentes mediante líneas rectas. Monovaluados y multivaluados: Los atributos monovaluados son aquellos que tienen un solo valor para una entidad en particular. Por ejemplo: Edad es un atributo
monovaluado Hay casos en los que un atributo puede tener un conjunto de valores para la misma entidad. Por ejemplo: Colores para un automóvil. Estos atributos se denominan multivaluados y pueden tener límites inferior y superior del número de valores para una entidad individual. Los atributos multivaluados aparecen en óvalos de doble contorno. Almacenados o derivados: Un atributo derivado es aquel en el que se relacionan dos (o más) valores de atributos. Por ejemplo: los atributos Edad y FechaNacimiento de una persona. Para una entidad persona en particular, el valor de edad se puede determinar a partir de la fecha actual y el valor de FechaNacimiento de esa persona. Por tanto se dice que el atributo Edad es un atributo derivado, y que es derivable del atributo FechaNacimiento, el cual es un atributo almacenado Nulos: Una cierta entidad podría no tener ningún valor aplicable para un atributo. De esta forma se crea un valor especial llamado nulo. También podemos usar nulos si no conocemos el valor de un atributo para una entidad específica. El primer tipo de nulo es no aplicable, en tanto que el significado del segundo es desconocido. La categoría desconocido del valor nulo puede clasificarse en uno de dos casos. El primero se da cuando se sabe que el valor del atributo existe, pero falta. El segundo caso ocurre cuando no se sabe si el valor del atributo existe. Resumen: Simples y compuestos: Los atributos simples o atómicos son aquellos no divisibles. Los atributos compuestos se pueden dividir en componentes más pequeños (subpartes, es decir otros atributos), que representan atributos más básicos con su propio significado independiente.). Los atributos compuestos ayudan a agrupar los atributos relacionados, haciendo los modelos más claros.
Univalorados o monovaluados y multivalorados: Los atributos univalorados o monovaluados son aquellos que tienen un solo valor para una entidad en particular. Por ejemplo: Edad. Los atributos multivalorados tienen un conjunto de valores para una entidad específica. En ellos se pueden colocar apropiadamente limites inferiores y superiores en el numero de valores en el atributo multivalorado.. Por ejemplo: Colores para un automóvil Los atributos multivaluados aparecen en óvalos de doble contorno. Nulos: Un valor nulo se usa cuando una entidad no tiene un valor aplicable para un atributo. Nulo también designa que el valor de un atributo es desconocido para una entidad especifica.. Un valor desconocido también puede ser bien perdido ( el valor existe pero no tiene esa información ) o no conocido (no se conoce si el valor existe realmente o no) Almacenados o Derivado: El valor de este atributo se puede derivar de los valores de otros atributos o entidades.. Por ejemplo: los atributos Edad y FechaNacimiento de una persona. Para una entidad persona en particular, el valor de edad se puede determinar a partir de la fecha actual y el valor de FechaNacimiento de esa persona.
Por tanto se dice que el atributo Edad es un atributo derivado, y que es derivable del atributo FechaNacimiento, el cual es un atributo almacenado RELACION De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es una asociación entre diferentes entidades Según [ Kroenke ] Las entidades pueden asociarse una con otra en relaciones Resumen: La relación es la asociación entre 2 o mas entidades de una relación. CONJUNTO DE RELACIONES De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es un conjunto de relaciones del mismo tipo.
Conjunto de relaciones prestatario Según [ Kroenke ] Las clases de relaciones son asociaciones entre las clases de entidades y las ocurrencias de relaciones son asociaciones entre las ocurrencias de entidades. La cantidad de entidades en una relación es el grado de la relación. En la siguiente figura la relación VENDEDOR-PEDIDO es de grado 2, porque cada ocurrencia de la relación implica dos ocurrencias de entidades: una ocurrencia VENDEDOR y una PEDIDO.
En la figura 2 la relación PADRE es de grado 3, porque cada ocurrencia implica 3 entidades: MADRE, PADRE, HIJO. Figura 2: Ejemplo de relación de grado 3. Resumen: Es un conjunto de relaciones del mismo tipo. Las clases de relaciones son asociaciones entre las clases de entidades y las ocurrencias de relaciones son asociaciones entre las ocurrencias de entidades.
La cantidad de entidades en una relación es el grado de la relación. PAPEL DE LA ENTIDAD De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es la función que desempeña una entidad en una relación Según [ Elmasri /Navathe ] Indica el papel que una entidad participante del tipo desempeña en cada ejemplar del vínculo. Resumen: El papel de la entidad es la función que desempeña una entidad en una relación. Por ejemplo la tabla EMPLEADO desempeña el papel de empleado o trabajador. ATRIBUTOS DESCRIPTIVOS
De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] La mayoría de los conjuntos de relaciones en un sistema de bases de datos son binarios. Los conjuntos de relaciones implican mas de dos conjuntos de entidades, entre los cuales puede haber un atributo descriptivo que indique la relación entre las dos entidades existentes El diagrama anterior nos indica la fecha en la que un cliente abrió una cuenta. LIGADURAS DE CORRESPONDENCIA CORRESPONDENCIA DE CARDINALIDADES De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Expresa el número de entidades a las que otra entidad puede estar asociada vía n conjunto de relaciones. Para un conjunto de relaciones binarias R entre los conjuntos de entidades A y B, la correspondencia de cardinalidades debe ser una de las siguientes:
Uno a uno: Una entidad en A se asocia con a los sumo una entidad en B, Y una entidad en B se asocia con a lo sumo una entidad en A. Uno a varios: una entidad A se asocia con cualquier numero de entidades en B. Una entidad en B, sin embargo, se puede asociar con a lo sumo una entidad en A.
Varios a uno: Una entidad A se asocia con a lo sumo una entidad en B. Una entidad en B, sin embargo se puede asociar con cualquier numero de entidades en A. Varios a varios: Una entidad en A se asocia con cualquier numero de entidades en B, y una entidad en B se asocia con cualquier número de entidades en A.
La correspondencia de cardinalidades para un conjunto de relaciones particulares es obviamente dependiente de la situación del mundo real que el conjunto de relaciones modela. Para distinguir entre los tipos de correspondencia de cardinalidad se dibuja: Según [ Kroenke ] Relación 1 a 1: En una relación 1:1 (léase uno a uno ), una ocurrencia de entidad única de un tipo se relaciona con una ocurrencia de entidad única de otro tipo. En la siguiente figura se muestra la relación AUTOMOVIL-ASIGNACION asocia a un EMPLEADO único con sólo AUTOMOVIL. De acuerdo de este diagrama, ningún empleado posee más de un automóvil asignado, y ningún vehículo se asigna a más de un trabajador. Relación 1 a N: En una relación 1 a N (léase 1 a muchos ). En la siguiente figura se muestra la relación denominada DORMITORIO-OCUPANTE una ocurrencia única de DORMITORIO se relaciona con muchas ocurrencias de ESTUDIANTE. De acuerdo a este diagrama, en un dormitorio hay muchos estudiantes, pero un estudiante solo tiene un dormitorio.
Relación N:M: La figura 5, muestra el tercer tipo de relación binaria, N:M (léase muchos a muchos). Esta relación se llama ESTUDIANTE-CLUB y relaciona las ocurrencias de estudiante con las ocurrencias de club. Un estudiante puede inscribirse en más de un club, y en un club puede haber como miembros muchos estudiantes. Los números dentro del diamante de la relación detallan la cantidad máxima de entidades que pueden ocurrir en un lado de ella. En ocasiones, tales limitaciones se denominan la cardinalidad máxima de la relación, digamos que la relación de la figura 4, se dice que tiene una cardinalidad máxima de 1:N. Pero las cardinalidades no se limitan a los valores que se muestran aquí. Es posible que la cardinalidad máxima sea distinta de 1 y N. por ejemplo. La relación entre EQUIPO DE BASQUETBOL Y JUGADOR, puede tener una cardinalidad máxima de 5. Resumen:
Expresa el número de entidades a las que otra entidad puede estar asociada vía n conjunto de relaciones. Para un conjunto de relaciones binarias R entre los conjuntos de entidades A y B, la correspondencia de cardinalidades debe ser una de las siguientes: Uno a uno: Una entidad en A se asocia con a los sumo una entidad en B, Y una entidad en B se asocia con a lo sumo una entidad en A. Uno a varios: una entidad A se asocia con cualquier numero de entidades en B. Una entidad en B, sin embargo, se puede asociar con a lo sumo una entidad en A.
Varios a uno: Una entidad A se asocia con a lo sumo una entidad en B. Una entidad en B, sin embargo se puede asociar con cualquier numero de entidades en A. Varios a varios: Una entidad en A se asocia con cualquier numero de entidades en B, y una entidad en B se asocia con cualquier número de entidades en A.
La correspondencia de cardinalidades para un conjunto de relaciones particulares es obviamente dependiente de la situación del mundo real que el conjunto de relaciones modela. Para distinguir entre los tipos de correspondencia de cardinalidad se dibuja: DEPENDENCIAS DE EXISTENCIA De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Específicamente, si la existencia de la entidad x depende de la existencia de la entidad y, entonces se dice que x tiene dependencia de existencia de y. Operacionalmente si y se borra, también se borra x. La entidad y se dice que es la entidad dominante y x se llama entidad subordinada.
La participación de un conjunto de entidades En un conjunto de relaciones R se dice que es total si cada entidad en E participa en al menos una relación R. Si solo algunas entidades en E participan en relaciones en R, la participación del conjunto de entidades E en la relación R se llama parcial. La participación total está íntimamente relacionada con la dependencia de existencia. 2.1.2.2 CLAVES De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es importante ser capaz de especificar como las entidades dentro de un conjunto de entidades dado son distinguibles. Conceptualmente, las entidades y relaciones individuales son distintas; desde una perspectiva de bases de datos, sin embargo, la diferencia entre ellas e debe expresar en término de sus atributos. El concepto clave permite hacer tales distinciones. Una clave (primaria, candidata y superclave) es una propiedad del conjunto de entidades, mas que de las entidades individuales. Cualesquiera dos entidades en el conjunto no pueden tener el mismo valor en sus atributos clave al mismo tiempo. La designación de una clave representa una ligadura en el desarrollo del mundo real que se modela. Según [Elmasri/Navathe] Una restricción importante de las entidades de un tipo es la restricción de clave o de unicidad de los atributos. Los tipos de entidades casi siempre tienen un atributo cuyo valor es distinto para cada entidad individual. Los atributos de esta naturaleza se denominan atributos clave, y sus valores pueden servir para identificar de manera única cada entidad. Hay ocasiones en que varios atributos juntos constituyen una clave, o sea que la combinación de los valores de los atributos es distinta para cada entidad individual. Un conjunto de atributos que posea esta propiedad se podría agrupar para formar un atributo compuesto, el cual se convertiría en el atributo clave del tipo de entidades. El nombre de todo atributo clave aparece subrayado dentro del óvalo
Resumen: Conceptualmente, las entidades y relaciones individuales son distintas; desde una perspectiva de bases de datos, sin embargo, la diferencia entre ellas se debe expresar en término de sus atributos. Una restricción importante de las entidades de un tipo es la restricción de clave o de unicidad de los atributos. Los tipos de entidades casi siempre tienen un atributo cuyo valor es distinto para cada entidad individual. Los atributos de esta naturaleza se denominan atributos clave, y sus valores pueden servir para identificar de manera única cada entidad. Hay ocasiones en que varios atributos juntos constituyen una clave, o sea que la combinación de los valores de los atributos es distinta para cada entidad individual. Un conjunto de atributos que posea esta propiedad se podría agrupar para formar un atributo compuesto, el cual se convertiría en el atributo clave del tipo de entidades. El nombre de todo atributo clave aparece subrayado dentro del óvalo TIPOS DE CLAVES Existen diversas categorías que permiten clasificar los tipos de claves a utilizar SUPER CLAVE Según el tutorial del Instituto Tecnológico de la Paz Es un conjunto de atributos mediante los cuales es posible reconocer a una entidad. Este tipo de claves contiene comúnmente atributos ajenos ; es decir; atributos que no son indispensables para llevar a cabo el reconocimiento del registro. Ejemplo: Conjunto de entidades: Cursos Atributos Super claves *Nombre materia Nombre, mat, carrera, semestre
*Carrera Nombre, mat, carrera, unidades *Semestre Nombre, mat, carrera, semestre, periodo *Periodo Nombre, mat, carrera *Unidades -Si el conjunto de atributos X es una super clave entonces cualquier conjunto de X será super-clave. De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Una superclave es un conjunto de uno o más atributos que, tomados colectivamente, permiten identificar de forma única una entidad en el conjunto de entidades. Resumen: Una superclave es un conjunto de uno o más atributos que, tomados colectivamente, permiten identificar o reconocer de forma única una entidad en el conjunto de entidades. Este tipo de claves contiene comúnmente atributos que no son indispensables para llevar a cabo el reconocimiento del registro CLAVE CANDIDATA Según el tutorial del Instituto Tecnológico de la Paz Son aquellas súper claves que no contienen atributos ajenos; es decir, aquellos conjuntos de atributos que no tienen un subconjunto menor que pueda considerarse como súper clave. De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Una superclave puede contener atributos innecesarios. Tales superclaves mínimas se llaman claves candidatas. Es posible que conjuntos distintos de atributos pudiera servir como clave candidata. Las claves candidatas se deben designar con cuidado.
Resumen: Una superclave puede contener atributos innecesarios. Tales superclaves mínimas se llaman claves candidatas. Las claves candidatas son aquellos conjuntos distintos de atributos los que pueden servir como clave candidata. CLAVE PRIMARIA. Según el tutorial del Instituto Tecnológico de la Paz Es aquella clave que el diseñador de la base de datos selecciona entre las claves candidatos encontradas. Existen conjuntos de entidades que no poseen los atributos necesarios para conformar una clave primaria; se les conoce como entidad débil. Cuando existen los atributos necesarios para formar una clave primaria, se denominan entidad fuerte. Las entidades débiles se subordinan a las entidades fuertes. De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Se usa este termino para denotar una clave candidata que es elegida por el diseñador de la base de datos como elemento principal para identificar las entidades dentro de un conjunto de entidades. La clave primaria de un conjunto de entidades permite distinguir entre las diferentes entidades del conjunto. Se necesita un mecanismo similar para distinguir entra las diferentes relaciones de un conjunto de relaciones Resumen:
Es aquella clave que el diseñador de la base de datos selecciona entra las claves candidatos encontradas, como elemento principal para identificar las entidades dentro de un conjunto de entidades. DIAGRAMA ENTIDAD RELACION De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] La estructura lógica general de una base datos se puede expresar gráficamente mediante un diagrama E-R. La simplicidad relativa y la claridad pictórica de esta técnica de diagrama puede ser en gran parte la causa del uso ampliamente extendido del modelo E-R. Tal diagrama consta de los siguientes componentes principales. Rectángulo, que representan conjuntos de entidades. Elipses, que representan atributos. Rombos, que representan relaciones. Líneas, que unen atributos a conjuntos de entidades y conjuntos. Elipses dobles, que representan atributos multivalorados. Elipses discontinuas, que denotan atributos derivados. Líneas dobles, que indican participación total de una entidad en un conjunto de relaciones.
Los atributos de un conjunto de entidades que son miembros de la clave primaria están subrayados. 2.1.2.3 Cardinalidad de las entidades en una relación Uno a uno Uno a varios
Varios a uno Varios a varios Si un conjunto de relaciones tiene también algunos atributos asociados a el, entonces se unen esos atributos a ese conjunto de relaciones.
En este caso se tiene el atributo descriptivo, fecha-acceso, unido al conjunto de relaciones impostor para especificar la fecha mas reciente en que un cliente accedió a esa cuenta. En los diagramas E-R se indican papeles mediante etiquetas en las líneas que unen rombos con rectángulos.
En la siguiente imagen se muestra el papel indicando director y trabajador entre el conjunto de entidades empleado y el conjunto de relaciones trabaja-para. Según [ Kroenke ] Las figuras mostradas anteriormente, se denominan diagramas entidad-relación. Tales diagramas están estandarizados en forma muy abierta. De acuerdo con este estándar, las clases de entidades se muestran con rectángulos; las relaciones mediante diamantes; y la cardinalidad máxima de la relación aparece dentro del diamante. El nombre de la entidad se muestra dentro del rectángulo y el nombre de la relación cerca del diamante. Aunque en algunos diagramas E-R el nombre de la relación aparece dentro del diamante, esto hace que representación se vea desproporcionada. Para evitar esto, en ocasiones los nombres de relaciones se escriben arriba del diamante, cuando el nombre se coloca dentro o en la parte superior del diamante, la cardinalidad de la relación se detalla colocando patas de gallo en las líneas que conectan a la(s) entidad(es) en el lado muchos de la relación. La siguiente figura representa las relaciones DORMITORIO-OCUPANTE y ESTUDIANTE-CLUB con las mencionadas patas de gallo.
Representación de relación con la notación de pata de gallo Como ya se mencionó, la cardinalidad máxima indica a su vez la cantidad máxima de entidades que pueden participar en la relación. Los diagramas no indican la mínima. Resumen: La estructura lógica general de una base datos se puede expresar gráficamente mediante un diagrama E-R.Tal diagrama consta de los siguientes componentes principales. Rectángulo, que representan conjuntos de entidades. Elipses, que representan atributos. Rombos, que representan relaciones.
Líneas, que unen atributos a conjuntos de entidades y conjuntos. Elipses dobles, que representan atributos multivalorados. Elipses discontinuas, que denotan atributos derivados. Líneas dobles, que indican participación total de una entidad en un conjunto de relaciones. Los atributos de un conjunto de entidades que son miembros de la clave primaria están subrayados. 2.1.2.4 Dependencia de existencia y de identificación CONJUNTO DE ENTIDADES DEBILES Según [ Kroenke ]
Son aquellas cuya presencia en la base de datos depende de la presencia de otra entidad. Estas entidades se dibujan empleando una doble línea para el rectángulo de la entidad débil y diamantes dobles para la relación de la que dependen. De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Un conjunto de entidades puede no tener suficientes atributos para formar una clave primaria. Tal conjunto de entidades se denomina conjunto de entidades débiles. Según [Elmasri/Navathe] Son aquellas tipos de entidades que no tienen atributos claves propios. Las entidades que pertenecen a un tipo de entidades débil se identifican por su relación con entidades específicas de otro tipo de entidades, en combinación con algunos de los valores de sus atributos. Los tipos de entidades débiles siempre tienen una restricción de participación total (dependencia de existencia) con respecto a su vínculo identificador, porque una entidad débil no se puede identificar sin una entidad propietaria. Los tipos de entidades débiles tienen una clave parcial, que es el conjunto de atributos que pueden identificar de manera única las entidades débiles relacionadas con la misma entidad propietaria. Los tipos de entidades débiles y sus vínculos identificadores se distinguen rodeando los rectángulos y rombos con líneas dobles. El atributo de clave parcial se subraya con una línea punteada o interrumpida. Según el tutorial del Instituto Tecnológico de la Paz Existen conjuntos de entidades que no poseen los atributos necesarios para conformar una clave primaria; se les conoce como entidad débil. Resumen:
Un conjunto de entidades puede no tener suficientes atributos para formar una clave primaria por lo tanto no tiene atributos clave propios y dependen de la presencia de otra entidad. Tal conjunto de entidades se denomina conjunto de entidades débiles. Estas entidades se dibujan empleando una doble línea para el rectángulo de la entidad débil y diamantes dobles para la relación de la que dependen. CONJUNTO DE ENTIDADES FUERTE Según el tutorial del Instituto Tecnológico de la Paz Cuando existen los atributos necesarios para formar una clave primaria, se denominan entidad fuerte. Las entidades débiles se subordinan a las entidades fuertes De acuerdo a [ Korth/Silberschatz] Un conjunto de entidades que tiene una clave primaria se denomina conjunto de entidades fuerte. Resumen: Un conjunto de entidades que tiene una clave primaria se denomina conjunto de entidades fuerte.
En este ejemplo aunque cada entidad pago es distinta, los pagos para diferentes prestamos puede compartir el mismo número de pagos. Así este conjunto de entidades no tiene una clave primaria; es un conjunto de entidades débil. 2.1.2.5 Generalización y Especialización ESPECIALIZACION De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Un conjunto de entidades puede incluir subgrupos de entidades que se diferencian de alguna forma de las otras entidades del conjunto. Por ejemplo, un subconjunto de entidades en un conjunto de entidades puede tener atributos que no son compartidos por todas las entidades del conjunto de entidades. El modelo E-R proporciona una forma de representación de estos grupos de entidades distintos.
El proceso de designación de subgrupos dentro de un conjunto de entidades es la especialización. Un conjunto de entidades se puede especializar mediante más de una característica distintiva. Cuando se forma más de una especialización en un conjunto de entidades, una entidad particular puede pertenecer a ambas especializaciones. En términos de un diagrama E-R, la especialización se representa mediante un componente triangular etiquetado La relación ES se puede llamar también superclase relación de subclase. Los conjuntos de entidades de nivel más alto y mas bajo se representan como conjuntos de entidades regulares que contienen el nombre del conjunto de entidades. Según [ Elmasri/Navathe ] Es el proceso de definir un conjunto de subclases de un tipo de entidades; este tipo de entidades se denomina superclase de la especialización. El conjunto de las subclases que forman una especialización se define a partir de alguna característica distintiva de las entidades de la superclase. Es refinación conceptual. Resumen: Un conjunto de entidades puede incluir subgrupos de entidades que se diferencian de alguna forma de las otras entidades del conjunto. Por ejemplo, un subconjunto de entidades en un conjunto de entidades puede tener atributos que no son compartidos por todas las entidades del conjunto de entidades. El modelo E-R proporciona una forma de representación de estos grupos de entidades distintos. El proceso de designación de subgrupos dentro de un conjunto de entidades es la especialización.
Un conjunto de entidades se puede especializar mediante más de una característica distintiva. Cuando se forma más de una especialización en un conjunto de entidades, una entidad particular puede pertenecer a ambas especializaciones. En términos de un diagrama E-R, la especialización se representa mediante un componente triangular etiquetado La relación ES se puede llamar también superclase relación de subclase. GENERALIZACION De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es una relación contenida que existe entre el conjunto de entidades de nivel mas alto y uno o más conjuntos de entidades de nivel mas bajo. La generalización es una inversión simple de la especialización. La generalización procede el reconocimiento de un número de conjuntos de entidades que comparten algunas características comunes. Se usa para resaltar las similitudes entre los conjuntos de entidades en uno solo, el conjunto de entidades de nivel mas alto Según [ Elmasri/Navathe ] La generalización es el proceso inverso de la especialización por el que se generalizan varias clases para obtener una clase abstracta de más alto nivel que incluya los objetos de todas esas clases. Es una síntesis conceptual. Al vinculo entre una subclase y superclase se le llama is a ( es un )
Resumen: La generalización es el proceso inverso de la especialización, es una relación contenida que existe entre el conjunto de entidades de nivel más alto y uno o más conjuntos de entidades de nivel mas bajo. "La generalización procede el reconocimiento de un número de conjuntos de entidades que comparten algunas características comunes. Se usa para resaltar las similitudes entre los conjuntos de entidades en uno solo, el conjunto de entidades de nivel más alto Al vinculo entre una subclase y superclase se le llama is a ( es un ) " HERENCIA DE ATRIBUTOS: De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Es una propiedad crucial de las entidades de nivel mas alto y mas bajo creadas mediante especialización y generalización. Los atributos de los conjuntos de entidades de nivel más alto se dice que son heredados por los conjuntos de entidades de nivel mas bajo. Según [Elmasri/Navathe] Decimos que una entidad que es miembro de una subclase hereda todos los atributos de la entidad como miembro de la superclase. Resumen: Es una propiedad crucial de las entidades de nivel más alto y más bajo creadas mediante especialización y generalización. Los atributos de los conjuntos de entidades de nivel más alto se dice que son heredados por los conjuntos de entidades de nivel mas bajo.
La entidad también hereda todos los ejemplares de vínculo de los tipos de vínculos en los que participa la superclase. Especialización, Herencia y Generalización:
2.1.2.6 Agregación: De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Una limitación del modelo E-R es que no es posible expresar relaciones entre relaciones. La agregación es una abstracción a través de la cual las relaciones se tratan como entidades de nivel más alto. Según [ Elmasri/Navathe ] La agregación es un concepto de abstracción para construir objetos compuestos a partir de sus objetos componentes. Resumen:
La mejor forma de modelar una situación como esta es usar una agregación. Resumen: La agregación es una abstracción a través de la cual las relaciones se tratan como entidades de nivel más alto.
DIAGRAMA E-R CON AGREGACION De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] 2.1.2.7 Entidades recursivas De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ]
Son aquellas que se dan cuando los conjuntos de entidades de una relación no son distintos; es decir, el mismo conjunto de entidades participa en una relación mas de una vez con diferentes papeles. Según [ Kroenke ] Las relaciones entre entidades de una sola clase se denominan relaciones recursivas. Puede existir una relación entre entidades de la misma clase: HABITACIONES-CON, podría definirse en la entidad estudiante. Según [ Elmasri /Navathe Una relación recursiva se da cuando el mismo tipo de entidades participa más de una vez con diferentes papeles. Resumen: Una relación recursiva es aquella que se da cuando los conjuntos de entidades de una relación no son distintos; es decir, el mismo conjunto de entidades participa en una relación mas de una vez con diferentes papeles. Por ejemplo: Un tipo de vinculo SUPERVISOR relaciona un empleado con un supervisor y las entidades empleado y supervisor son ambos miembros del mismo tipo de entidades EMPLEADO. Así el tipo EMPLEADO participa dos veces en SUPERVISION: una vez en el papel de supervisor (o jefe), y una vez en el papel de supervisado (o subordinado).
REDUCCION DE UN ESQUEMA E-R A TABLAS De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Una base de datos que se constituye en un esquema de bases de datos E-R se puede representar por una colección de tablas. Para cada conjunto de la base de datos y para cada conjunto de relaciones ha una única tabla a la que se le asigna el nombre del conjunto de entidades o del conjunto de relaciones correspondientes. Convertir una representación de bases de datos de un diagrama E-R a un formato de tabla es la base para la derivación de un diseño de bases de datos relacionales desde un diagrama E-R. Aunque existen diferencias importantes entre una relación y una tabla, una relación se puede considerar informalmente como una tabla de valores. Ejemplos: Diagrama Entidad-Relación que nos indica que un empleado puede ser una secretaria, un técnico o un ingeniero.
2.3 Modelo relacional De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] El modelo relacional se ha establecido como el primer modelo de datos para las aplicaciones de procesamiento de datos. Los primeros sistemas de bases de datos se basaban en el modelo de red o en el modelo jerárquico. Estos dos modelos antiguos se hallan mas ligados a la implementación subyacente de la base de datos que el modelo relacional. El modelo relacional se utiliza ahora en numerosas aplicaciones fuera del dominio de procesamiento de datos tradicional. Según [Elmasri/Navathe] El modelo relacional de los datos fue introducido por Codd (1970). Se basa en una estructura de datos simples y uniforme la relación y tiene fundamentos teóricos sólidos. Este modelo se esta estableciendo firmemente en el mundo de las aplicaciones de bases de datos. Según [Kroenke] Este modelo fue introducido por Codd en 1970. Es una forma particular de estructurar y procesar una base de datos. La ventaja del modelo relacional es que los datos se almacenan, al menos conceptualmente, de un modo que los usuarios entienden con mayor facilidad. Los datos se almacenan como tablas y las relaciones entre las filas y las tablas son visibles en los datos. Además permite a los usuarios obtener información de las bases de datos sin asistencia de sistemas profesionales de administración de información. Resumen:
El modelo relacional de los datos fue introducido por Codd (1970). Se basa en una estructura de datos simples y uniforme la relación y tiene fundamentos teóricos sólidos. Es una forma particular de estructurar y procesar una base de datos. El modelo relacional se ha establecido como el primer modelo de datos para las aplicaciones de procesamiento de datos. Los primeros sistemas de bases de datos se basaban en el modelo de red o en el modelo jerárquico. Estos dos modelos antiguos se hallan mas ligados a la implementación subyacente de la base de datos que el modelo relacional.el modelo relacional se utiliza ahora en numerosas aplicaciones fuera del dominio de procesamiento de datos tradicional. La ventaja del modelo relacional es que los datos se almacenan, al menos conceptualmente, de un modo que los usuarios entienden con mayor facilidad. Los datos se almacenan como tablas y las relaciones entre las filas y las tablas son visibles en los datos. Además permite a los usuarios obtener información de las bases de datos sin asistencia de sistemas profesionales de administración de información. 2.1.3.1 ESTRUCTURA DEL MODELO RELACIONAL De acuerdo a [ Korth/Silberschatz ] Una base de datos relacional consiste en un conjunto de tabla, a cada una de las cuales se les asigna un nombre exclusivo. Cada fila de la tabla representa una relación entre un conjunto de valores. Dado que cada tabla es un conjunto de dichas relaciones, hay una fuerte correspondencia entre el concepto de tabla y el concepto matemático de relación Según [Elmasri/Navathe] El modelo relacional representa la base de datos como una colección de relaciones. En términos informales, cada relación semeja una tabla, o hasta cierto punto, un archivo simple.
Si se visualiza una relación como una tabla de valores, cada fila de la tabla representa una colección de valores de datos relacionados entre sí. Dichos valores se pueden interpretar como hechos que describen una entidad o un vínculo entre entidades del mundo real. El nombre de la tabla y los nombres de las columnas ayudan a interpretar el significado de los valores que están en cada fila de la tabla. En la terminología del modelo relacional, una fila se denomina tupla, una cabecera de columna es el atributo y la tabla es una relación. El tipo de datos que puede aparecer en cada columna se llama dominio. Según la pagina electrónica http://usuarios.lycos.es/cursosgbd/ud3.htm La relación es el elemento básico en el modelo relacional y se puede representar como una tabla: En ella podemos distinguir un conjunto de columnas, denominadas atributos, que representan propiedades de la misma y que están caracterizadas por un nombre; y un conjunto de filas llamadas tuplas que son las ocurrencias de la relación. Existen también unos dominios donde los atributos toman sus valores. El número de filas de una relación se denomina cardinalidad de la relación y el número de columnas es el grado de la relación.
Una relación se puede representar en forma de tabla, pero va a tener una serie de elementos característicos: No puede haber filas duplicadas, es decir, todas las tuplas tienen que ser distintas. El orden de las filas es irrelevante. La tabla es plana, es decir, en el cruce de una fila y una columna sólo puede haber un valor (no se admiten atributos multivaluados). Dominio y Atributo Un dominio D es un conjunto finito de valores homogéneos y atómicos caracterizados por un nombre; decimos homogéneos porque son todos del mismo tipo y atómicos porque son indivisibles. Todo dominio ha de tener un nombre por el cual nos podamos referir a él y un tipo de datos; así el tipo de datos del dominio "nacionalidades" es una tira de caracteres de longitud 10. El dominio "nacionalidades" tiene valores : España, Francia,... Si descompusiéramos España en E,s,p,... perdería la semántica. Ejemplos de dominios serían: Colores: Es el conjunto de los colores D={rojo, verde, azul,}
Números de DNI: Es conjunto de números del DNI válidos, formados por ocho dígitos. Edad: Edades posibles de los empleados entre 18 y 80 años. Un atributo es el papel que tiene un determinado dominio en una relación. Es muy usual dar el mismo nombre al atributo y al dominio. En el caso de que sean varios los atributos de una misma tabla definidos sobre el mismo dominio, habrá que darles nombres distintos, ya que una tabla no puede tener dos atributos con el mismo nombre. Por ejemplo los atributos edad_física y edad_mental pueden estar definidos sobre el mismo dominio edad; o los atributos precio_compra y precio_venta pueden estar definidos sobre el mismo dominio de enteros de longitud 5. Además de los dominios y atributos simples que acabamos de definir, en los últimos trabajos de algunos autores [Codd (1990), Date (1990)] se introduce el concepto de dominio compuesto. Un dominio compuesto se puede definir como una combinación de dominios simples que tiene un nombre y a la que se pueden aplicar ciertas restricciones de integridad. Por ejemplo, un usuario puede necesitar manejar, además de los tres dominios Día, Mes y Año, un dominio compuesto denominado Fecha que sería la combinación de los tres primeros, y al que podríamos aplicar las adecuadas restricciones de integridad a fin de que no aparecieran valores no válidos para la fecha; algo análogo ocurre Con el nombre y los apellidos, que, según las aplicaciones, puede ser conveniente tratarlos en conjunto o por separado. De la misma forma, es posible definir un atributo compuesto Fecha que tomaría sus valores del dominio compuesto de igual nombre. 2.1.3.2 DEFINICIÓN DE Relación Matemáticamente, una relación se puede definir como un subconjunto del producto cartesiano de una lista de dominios, donde cada elemento de la relación, tupla, es una serie de n valores ordenados.
En esta definición matemática de relación, que es la que aparece en los primeros trabajos de Codd, no se alude a los atributos, es decir, al papel que tienen los dominios en la relación y, además, en ella el orden de los valores dentro o de una tupla es significativo. A fin de evitar estos inconvenientes, se puede dar otra definición de relación más adecuada al punto de vista de las bases de datos, para lo cual es preciso distinguir, dos conceptos en la noción de relación: Intensión o Esquema de relación, denotado R (Al:D1, A2:D2,..., An:Dn) es un conjunto de n pares atributo-dominio subyacente (Ai:Di). La intensión es la parte definitoria y estática de la relación, que se corresponde con la cabecera cuando la relación se percibe como una tabla. Extensión u ocurrencia (instancia) de relación (llamada a veces simplemente relación), denotada por r(r) es un conjunto de m tuplas {t1, t2,... tm} donde cada tupla es un conjunto de n pares atributo-valor. Ejemplo: Intensión de una relación: AUTOR (NOMBRE:Nombres, NACIONALIDAD:Nacionalidades, INSTITUCION: Instituciones) Extensión de una relación: Claves Una clave candidata de una relación es un conjunto no vacío de atributos que identifican unívoca y mínimamente cada tupla. Por la propia definición de relación, siempre hay al menos una clave candidata, ya que al ser la relación un conjunto no existen tuplas repetidas y por tanto, el conjunto de todos los atributos identificará