parte2 (apuntes prueba)

8/14/2019 parte2 (apuntes prueba)

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Modelos Conceptuales, Lgicos y Fsicos.Hay tres tipos de diseos en el modelamiento, los cuales tienen directa relacin con losmodelos que ocupan: modelos conceptuales, lgicos y fsicos.

En la Figura se puede apreciar el proceso de diseo de bases de datos. Los requisitos de

datos constituyen un componente de los requisitos de un producto y son una entrada aldiseo conceptual.

REALIDAD

REQUISITOS

MODELODISEO CONCEPTUAL

ESQUEMA

DISE O LOGICO

CONCEPTUAL

CONCEPTUAL

ESQUEMA LOGICO

DISE O FISICO

ESQUEMA FISICO

anlisis

diseo

MODELO

LOGICO

MODELOFISICO

Figura 2-1

Diseo Conceptual.

Recibe como entrada la especificacin de requerimientos y su resultado es el esquemaconceptual de la base de datos, que es una descripcin de alto nivel de la estructura de labase de datos, independiente del software que se use para manipularla.

Modelos Conceptuales: MER, CCER, HERM, Modelos OO, Formalismo Individual, RedesSemnticas, Redes de Transicin de Estados.

Diseo Lgico.

Recibe como entrada el esquema conceptual y da como resultado un esquema lgico,que es una descripcin de la estructura de la base de datos que puede procesar elsoftware DBMS.


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Modelos Lgicos: Relacional, de Redes, Jerrquico, Redes Semnticas, Redes deTransicin de Estados, Modelos OO.

Diseo Fsico.

Recibe como entrada el esquema lgico y da como resultado un esquema fsico, que esuna descripcin de la implementacin de una base de datos en la memoria secundaria,

describe las estructuras de almacenamiento y los mtodos usados para tener un accesoefectivo a los datos.

Modelos Fsicos: Modelo Unificador, Memoria de Elementos.


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Modelo Entidad Inter Relacin (MER, Entity Relationship Model)

En 1976, Peter Chen public el modelo entidad relacin, el cual tuvo gran aceptacinprincipalmente por su expresividad grfica. Sobre esta primera versin han trabajado

numerosos autores, generando distintas extensiones de mayor o menor utilidad y deaceptacin variable en el medio acadmico y profesional. Muchas de estas extensionesson muy utiles, pero poco difundidas debido principalmente a la ausencia de herramientasautomatizadas que apoyen su uso.

A continuacin se definen los elementos del modelo entidad relacin bsico.

8.1 Dominio.Conjunto de valores de un mismo tipo. Se define como un conjunto, ya sea por extensino comprensin.

Dominio

8.2 Atributo.Elemento de un Dominio. Aporta mediante su rtulo, la semntica de los valores delDominio al que est asociado.

Dominio

Atributo

8.3 Entidad.Consideremos un nmero de conjuntos cada uno orientado a un tipo particular de objetos.Estos conjuntos estn relacionados con dominios y atributos.

Si consideramos la relacin dada por el producto cartesiano de estos dominios, unainterpretacin que se le da a cada una de estas tuplas es que cada una corresponde a

una entidadparticular.

Ejemplo.

(Juan , 70, 80, 50)

(Pedro , 90, 50, 70)


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8.4 Tipo de Entidad.Los Tipos de Entidad representan clases de objetos de la realidad. Adems se componende atributos, los cuales representan las caractersticas de un tipo de entidad.

Tipo deEntidad

En trminos de abstraccin, un "tipo de entidad" corresponde a la agregacin de atributos.

Ejemplo. El tipo de entidad Persona, corresponde a la agregacin de los atributos (Rut,Nombre, Direccin, Fecha Nacimiento)

As las entidades son una ocurrencia de un Tipo de Entidad.

8.5 Identificador de un tipo de entidad.Un atributo I, posiblemente compuesto, de un tipo de entidad TE, es un Identificador deTE si y slo si satisface las siguientes 2 propiedades independientes del tiempo.

a. Unicidad. En cualquier momento dado, no existen dos elementos en TE con el mismovalor de I.

b. Minimalidad. Si I es compuesto, no ser posible eliminar ningn atributo componentede I sin destruir la propiedad de unicidad.

Tipo deEntidad

Atributo identificador

8.6 Tipo de Interrelacin.Los Tipos de interrelacin representan agregaciones de dos o ms entidades(interrelaciones binarias o n-arias) no necesariamente diferentes.

El Identificador de un Tipo de Interrelacin, se forma a partir de los identificadores de lostipos de entidad que relaciona.


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Tipo deInterrelacin

...Atributo 1

Atributo n

Tipo deEntidad 1

Tipo deEntidad 1

Ejemplo. la relacin dueo-de puede ser interpretada como un tipo de interrelacin entre

dos tipos de entidades Persona y Auto.

8.7 Interrrelacin.

Es la ocurrencia de un tipo de interrelacin.

Ejemplo. (Juan, LK-2346), considerando el tipo de interrelacin dueo-de.

8.8 Cardinalidad de tipo de entidad con respecto a un tipo de

interrelacin.Para los tipos de interrelacin la cardinalidad mxima (mnima) establece el mayor(menor) nmero de correspondencias en cada una de los tipos de entidad involucradas enla interrelacin.

Se define la Cardinalidad del Tipo de Entidad TE con respecto al tipo de interrelacin Rcomo:

Card(TE,R) = (mnimo, mximo), con mnimo, mximo {0,...,n} y mnimo mximo.

donde toda ocurrencia de TE debe participar al menos mnimo veces, y a lo ms mximoveces en R.

R(mnimo, mximo)

TE

Ejemplo

Tipos de entidades (y atributos)


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Auto : Patente (clave)

Ao Fabricacin

Color

Persona: Rut (clave)

NombreDireccin

Tipos de Interrelaciones

Dueo_de: Rut (clave)

Patente (clave)

Fecha (clave)

Diagrama MER

Persona

@ Rut

Dueo de

@ Patente@ Rut

@ Patente

(1,n)(1,1)

Auto

(1,n) : Una persona puede tener uno o ms autos

(1,1): Un auto puede tener slo un dueo .

Ejercicio.

Modelar un sistema de biblioteca que permita saber :

autor de un libro

libros de un autor

prstamos de un alumno.

materia de un libro

editorial de un libro

Desarrollo.

Tipos de entidad

Autor

@ Cdigo Autor (string)


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Nombre (string)

Fecha Nacimiento (fecha)

Nacionalidad (string)

Libro@ Cdigo Libro (string)

Ttulo (string)

Ao Publicacin (ao)

Alumno

@ Matrcula (numrico)

Nombre (string)

Ejemplar

@ Cdigo Ejemplar (numrico)

Materia

@ Cdigo Materia (numrico)

Materia

Carrera

@ Cdigo Carrera (numrico)

Editorial

@ Cdigo Editorial (numrico)

Editorial

Tipos de Interrelaciones

Autor_de :

@ Cdigo Libro

@ Cdigo Autor

Estudia :

@ Matrcula

@ Cdigo Carrera


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Prestamo :

@ Cdigo Ejemplar

@ Matrcula

Fecha_prstamo (fecha)Fecha_devolucin (fecha)

Editado_por :

@ Cdigo Editorial

@ Cdigo Libro

Ejemplar_de :

@ Cdigo Ejemplar@ Cdigo Libro

Es_de :

@ Cdigo libro

@ Cdigo Materia

Diagrama MER


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Carrera Estudia Alumno Prstamo

Ejemplar

LibroEjemplar_de

AutorMateria

Editorial

Autor_de

Es_de

Editado_por

(1,1)(1,n)

(0,1)

(0,3)

(1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,1)

1 n

(1,1)

(1,n)

Lectura de las cardinalidades:

Un Alumno estudia una y slo una Carrera.

Una Carrera es estudiada por uno o muchos Alumnos.

Un Alumno puede tener en prstamo ninguno o a lo ms tres Ejemplares.

Un Ejemplar puede no estar en prstamo o estar en Prstamo a lo ms una vez.

Un Ejemplar corresponde a uno y slo un Libro.

Un Libro tiene uno o muchos Ejemplares.

Un Autor es autor de uno o muchos Libros.

Un Libro fue escrito por uno o muchos Autores.

Un Libro es acerca de una o muchas Materias.

Una Materia es abordada por uno o muchos Libros.

Una Libro es editado por una y slo una Editorial.

Una Editorial ha editado uno o muchos Libros.


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8.9 Cmo Modelar en MER

Para modelar en MER se sigue generalmente el siguiente orden:

a. Identificar los tipos de entidades.

b. Identificar los tipos de interrelaciones.

c. Encontrar las cardinalidades.

d. Identificar los atributos de cada tipo de entidad.

e. Identificar las claves de cada tipo de entidad.

La regla bsica es distinguir tipos de entidades e interrelaciones de atributos. As, losatributos deben ser atmicos y caractersticos del tipo de entidad o interrelacin quedescriban.

Tambin los atributos deben pertenecer al tipo de entidad o interrelacin que describen yno a otro tipo.

Otra diferencia entre tipo de entidad y atributo es que, por ejemplo, se puede tener el tipode entidad Empleado, que tiene como atributo el departamento al que pertenece. Enforma alternativa se pueden tener los tipos de entidades Empleado y Departamento, y eltipo de interrelacin Trabaja_en, que relaciona un empleado con el departamento dondetrabaja.

Esta segunda alternativa es mejor desde el punto de vista del modelamiento conceptual ypresenta una clara diferencia entre atributo y tipos de entidad.

8.9.1 Reglas para elegir identificadores.

i. No deben existir dos entidades con el mismo valor del identificador (en los tipos deentidad).

ii. En los tipos de interrelacin, la clave es la composicin de las claves de los tipos deentidad involucrados, en caso que no se pueda utilizar la clave de un subconjunto de

ellos.

8.9.2 Ejercicios Propuestos.

1. Construir un esquema MER para una secretara de universidad. La secretara matienedatos sobre cada asignatura, incluyendo el profesor, lista de alumnos y la hora y ellugar de las clases. Para cada par estudiante-asignatura se registra su nota.


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2. Construir un esquema MER para una compaa de seguros de autos con un conjuntode clientes, cada uno de los cuales es propietario de un nmero de autos. Cada autotiene asociado el nmero de accidentes registrados.

3. Construir un esquema MER para un hospital con un conjunto de pacientes y unconjunto de mdicos. A cada paciente se le asocia un registro de los anlisisrealizados.

4. Construir un esquema MER para modelar la documentacin requerida para unesquema conceptual E-R.

5. Disear un esquema MER que recoja la organizacin de un sistema de informacin enel que se quiere tener informacin sobre municipios, viviendas y personas. Cadapersona slo puede habitar en una vivienda, pero puede ser propietaria de ms deuna. Nos interesa tambin la interrelacin de las personas con su cabeza de familia.(Haga los supuestos que estime convenientes para justificar sus decisiones dediseo).

6. Disear un esquema MER que recoja la organizacin de las carreteras de todo el pas.Se sabe que las carreteras se encuentran divididas en tramos, un tramo siemprepertenece a una nica carretera y no puede cambiar de carretera, existen una serie dereas en las que se agrupan los tramos, cada uno de los cuales no puede pertenecera ms de un rea y un tramo puede pasar por varios trminos municipales, siendo undato de inters el km del tramo por el que entra en dicho trmino municipal y el km porel que sale.


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Modelo Entidad Relacin ExtendidoEl modelo entidad relacin ha sido mejorado por varios autores, incorporndole elementosque aumentan su expresividad y apoyan completitud de la especificacin de la base dedatos o realidad modelada.

A continuacin se presentan las extensiones ms usadas, que enriquesen lo expuesto enel captulo anterior.

8.10Atributo Compuesto.Corresponde a grupos de atributos que tienen afinidad en cuanto a su significado o a suuso.

Atributo

Compuesto

Atributo Componente 1

Atributo Componente 2

...

Atributo Componente n

10.1Cardinalidad.Caracteriza a los atributos de un tipo de entidad y a los tipos de interrelacin.

(Las definicin aqu utilizada corresponde a la realizada por Tardieu).

10.1.1Cardinalidad de atributo con respecto a un tipo de entidad.Para los atributos, la cardinalidad mnima indica el nmero mnimo de valores de unatributo asociado con cada caso (ocurrencia) de una entidad o interrelacin. La

cardinalidad mxima indica el nmero mximo de valores para un atributo asociado acada caso de una entidad o interrelacin.

Se define la Cardinalidad del Atributo A con respecto al tipo de entidad TE como:

Card(A,TE)=( mnimo, mximo), con mnimo, mximo {0,...,n} y mnimo mximo.

donde un elemento de A debe participar al menos mnimo veces, y a lo ms mximoveces en cada ocurrencia de TE.

Ti o deEntidad

Atributo mnimo, mximo

10.2Identificador de un tipo de entidad.Sea TE un tipo de entidad, sean A1, A2..., An atributos monovalentes obligatorios de TE,sean TE1, TE2..., TEm otros tipos de entidad vinculados a TE por R1, R2..., Rm, tipos deinterrelacin (binarias) obligatorias. Considrese un posible identificador I = { a1, a2..., an,TE1, TE2..., TEm}, n >= 0, m >= 0, n + m >= 1. El valor del identificador para un casoparticular te del tipo de entidad TE se define como el conjunto de todos los valores de los


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atributos ai (i = 1,2, ..., n) y todos los casos de los tipos de entidad TEj (j = 1,2, ..., m)vinculadas con te.

Cada entidad puede tener mltiples identificadores alternativos.

Tipo de

Entidad

Atributo identificador

Identificador simple e interno

Tipo deEntidad

Atributo identificador 1

Atributo identificador n...

Identificador Compuesto e Interno

RAtributo identificador

TE 1 TE 2

Identificador compuesto, mixto y externo

10.2.1Clasificacin de los tipos de entidad segn susidentificadores.

Tipo de Entidad Fuerte: Tipo de entidad con identificador interno. Tipo de Entidad Dbil: Tipo de entidad con identificador externo o mixto.

10.3Estructura de Generalizacin.Un tipo de entidad TE (tipo de entidad genrica) es una generalizacin de un grupo detipos de entidades STE1 , STE2 , ..., STEn (tipos de entidad subconjunto) si cada entidadde los tipos de entidad STE1 , STE2 , ..., STEn es tambin una entidad del tipo de entidadTE. (Lo opuesto a la generalizacin se denomina especializacin.)

Adems cada atributo, interrelacin o generalizacin definida para un tipo de entidadgenrica, ser heredado por todas las entidades subconjunto de la generalizacin.


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Tipo deEntidadGenrica

Tipo deEntidad

Subconjunto 1

Tipo deEntidad

Subconjunto n-1

Tipo deEntidad

Subconjunto n

10.4Cobertura.Las jerarquas de generalizacin presentan la propiedad de cobertura. La cobertura puedeser parcial o total y exclusiva o superpuesta. La cobertura parcial o total permite

especificar una restriccin entre el tipo de entidad genrica y sus tipos de entidadsubconjunto, donde todos los elementos del tipo de entidad genrico deben pertenecer aalguno de sus tipos de entidad subconjunto (si es total), o no (si es parcial). La coberturaexclusiva o superpuesta permite especificar una restriccin entre los tipos de entidadsubconjunto, donde los elementos que pertenecen a un tipo de entidad subconjuntopueden pertenecer tambin a otro tipo de entidad subconjunto (si es superpuesto) o no (sies exclusiva).

Tipo deEntidadGenrica

Tipo deEntidad

Subconjunto 1

Tipo deEntidad

Subconjunto n-1

Tipo deEntidad

Subconjunto n

(x,y)

10.5Agregacin de Tipos de Entidad.Un tipo de interrelacin y los tipos de entidad que relaciona, puede ser manejado como un

tipo de entidad en un nivel de abstraccin mayor, lo que posibilita que se puedainterrelacionar con otros tipos de entidad. Este mecanismo es conocido como Estructurade Agregacin o Agregacin de Tipos de Entidad, en aquellas extensiones del MER que laincorporan (por ejemplo, CCER [Varas98]).


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Tipo de

InterrelacinTipo de

Entidad 1Tipo de

Entidad n

Agregacin de Tipos

de Entidad

10.6Roles de Tipos de Entidad en Tipos de Interrelacin.Un Rol de un Tipo de Entidad en un Tipo de Interrelacin es la funcin que aquel cumpledentro de sta. La definicin de roles permite atribuirle a un tipo de entidad su semnticadentro de la agregacin, aportndole mayor expresividad al esquema y permitiendodisminuir ambigedades en la definicin de cardinalidades (esto cobra mayor importanciaen aquellos tipos de interrelacin que involucran a un mismo tipo de entidad ms de unavez).

RTE 1 TE 2

Rol TE1 en R Rol TE 2 en R

10.7Tipos de Interrelaciones Exclusivas con respecto a unTipo de Entidad.

(Esta definicin se obtuvo en base a aquella en [deMiguel93]).

Sea TE un tipo de entidad y sea un conjunto de tipos de interrelacin RE= {R1,...,Rn} tales

que TE Ri, i en {1,...,n}, RE se dice exclusivo, si cada ocurrencia de TE slo puede estar

presente a lo ms en un Ri, i en {1,...,n}.

Observacin: En este caso la cardinalidad mnima de TE con respecto a Ri, con i en{1,...,n} debe ser 0.

TE2TE1(a,b) (c,d)

R1

(e,f)

R2

(g,h)

10.8Restricciones en MER extendido.Las restricciones estticas especifican los estados posibles de la base de datos modeladaen un esquema dado. En un esquema MER la principal restriccin esttica est dada porla estructura (pertenencia de un atributo a un tipo de entidad o interrelacin, tipos deentidad que relaciona un tipo de interrelacin), y tambin se pueden especificar lassiguientes.

Dominio.


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Cardinalidad de atributo con respecto a un tipo de entidad.

Cardinalidad de un tipo de entidad con respecto a un tipo de interrelacin.

Identificadores.

Cobertura.

Tipos de Interrelacin Exclusivas con respecto a un Tipo de Entidad.

Las restricciones dinmicas son aquellas que restringen los cambios de estado en la basede datos. Estos aspectos, no son soportados por el modelo entidad relacin.

10.9Estrategia para modelar con MER.Se debe hacer uso de los conceptos de abstraccin bsicos: clasificacin, agregacin ygeneralizacin. Para ello se pueden seguir los procesos siguientes.

1. Identificar Tipos de Entidad y las relaciones que existen entre ellos.

2. Descomponer un tipo de entidad en dos o ms tipos de entidad, relacionados o no, oparticipando en una estructura de generalizacin.

3. Descomponer un tipo de interrelacin en varias.

4. Identificar atributos para cada elemento.

5. Definir identificadores para los tipos de entidad.

6. Definir restricciones de cardinalidad y cobertura.

7. Verificar que el esquema resultante es correcto con respecto a la especificacin(representa toda la realidad descrita).

8. Verificar que el esquema es correcto con respecto al buen uso del modelo.

9. Analizar modificaciones al esquema.

10.10Esquema MER y Documentacin.El esquema conceptual de una base de datos en el modelo entidad relacin no es slo eldiagrama que se genera al utilizar las reglas generadoras del modelo, sino tambin ladocumentacin textual asociada.

En este ltimo punto, cobran mayor importancia aquellos aspectos que no quedanexplcitamente especificados en el esquema grfico, ya sea por un criterio esttico o porfalta de expresividad del modelo.

Comunmente, los dominios no se incorporan en el esquema grfico, y su definicin nisiquiera tiene representacin, por lo que su documentacin fuera del esquema esobligatoria. Tambin es necesario hacer nfasis en restricciones estticas que no fueron

modeladas, y, en caso de existir restricciones dinmicas, estas deben especificarse fueradel esquema, dado que el modelo entidad relacin no las soporta.

Para efectos de documentacin, se propone anexar al esquema MER (grfico), las tablassiguientes con la informacn que corresponda.

10.10.1Tipos de Entidad.Tipo de Entidad

Descripcin


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Atributo Dominio Cardinalidad

Notacin para los atributos que son identificadores: Atributo@

10.10.2 Tipos de InterrelacinTipo de Interrelacin

Descripcin

Tipos de EntidadRelacionados

Rol Cardinalidad

Atributo Dominio Cardinalidad

10.10.3Atributos Compuestos.

AtributoDescripcin

Presente en

Notacin para Descripcin:

Atributo Componente 1+ Atributo Componente 2+ + Atributo Componente n : El atributose compone de Atributo Componente 1, Atributo Componente 2, , Atributo Componenten. Cada uno de los atributos Atributo Componente i debe documentarse separadamente.

10.10.4Atributos.Atributo

Descripcin

Dominio

Presente en

Notacin para presente en:

Nombre1(TE) : El objeto donde se usa el atributo se denomina Nombre1 y es un Tipo deEntidad.

Nombre2(TI): El objeto donde se usa el atributo se denomina Nombre2 y es un Tipo deInterrelacin.

Nombre3(@TE): El objeto donde se usa el atributo se denomina Nombre3 y es un Tipo de

Entidad, siendo este atributo (parte de) el identificador.

Nombre4(A): El objeto donde se usa el atributo se denomina Nombre4 y es un atributocompuesto.

10.10.5Dominios.Dominio

Definicin


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Un esquema es sintcticamente correcto cuando los conceptos se definen con propiedaden el esquema; por ejemplo, los subconjuntos y las generalizaciones se definen entreentidades pero no entre interrelaciones. Un esquema es semnticamente correcto cuandolos conceptos (entidades, interrelaciones, etc.) se usan de acuerdo con sus definiciones.Por ejemplo, es un error semntico usar un atributo para representar los productos de unempresa manufacturera cuando se necesita representar varias propiedades de los

productos (por ejemplo, cdigo del producto, precio, partes, etc.), porque un atributo esuna propiedad elemental.

Errores semnticos ms frecuentes:

1. Usar un atributo en lugar de una entidad.

2. Olvidar una generalizacin (o un subconjunto).

3. Olvidar una propiedad de herencia de las generalizaciones.

4. Usar una interrelacin con un nmero errneo de entidades (por ejemplo, unainterrelacin binaria en vez de una ternaria).

5. Usar una entidad en lugar de una interrelacin.

6. Olvidar algn identificador de una entidad.

7. Omitir alguna especificacin de cardinalidad mnima o mxima.

10.11.3Minimalidad.

Un esquema es mnimo cuando cada aspecto de los requerimientos aparece slo una vezen el esquema. Tambin se puede decir que un esquema es mnimo si no se puede borrardel esquema un concepto sin perder alguna informacin. Cabe sealar que algunas veces

es aconsejable permitir alguna redundancia en el esquema; sin embargo, estaredundancia debe documentarse. Esto se logra, por lo regular, aadiendo al esquemaconceptual una tabla que indica cmo se calculan los datos derivados a partir de otrosdatos.

10.11.4Expresividad.

Un esquema es expresivo cuando representa los requerimientos de una forma natural yse puede entender con facilidad a travs del significado de las construcciones delesquema, sin necesidad de explicaciones adicionales.

10.11.5Legibilidad.


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Esta es una propiedad del diagrama que representa grficamente al esquema. Undiagrama tiene buena legibilidad cuando respeta ciertos criterios estticos, tales comoevitar los cruces de lineas, trazar los cuadros (tipos de entidades) y los rombos (tipos deinterrelaciones) de un tamao similar, que las conexiones sean trazos verticales uhorizontales, dejar los niveles jerrquicos superiores sobre los inferiores y minimizar elnmero de 'esquinas' en el diagrama.

10.11.6Autoexplicacin.

Un esquema se explica a s mismo cuando puede representar un gran nmero depropiedades usando el modelo conceptual por si mismo, sin otros formalismos (porejemplo, anotaciones en lenguaje natural).

10.11.7Extensibilidad.

Un esquema se adapta fcilmente a requerimientos cambiantes cuando puededescomponerse en partes (mdulos o vistas), a fin de aplicar los cambios dentro de cadaparte.

10.11.8Normalidad.

El concepto de normalidad viene de la teora de la normalizacin, asociada al modelorelacional. Las formas normales (primera, segunda, tercera, Boyce/Codd, cuarta y quinta),pretenden mantener la estructura lgica de los datos en una forma normal purificada,mitigando los problemas de las anomalas de insercin, borrado y actualizacin queocasionan trabajo innecesario porque deben aplicarse los mismos cambios a varios casosde datos, as como el problema de prdida accidental de datos o la dificultad derepresentacin de determinados hechos.


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Formalismo Individual

El Formalismo Individual es una herramienta de modelacin, o modelo de datos, quepermite generar esquemas para cierta realidad. El formalismo individual es un mtodo

eminentemente semntico.

Este modelo es utilizado como lenguaje de alto nivel para otros modelos.

Los componentes bsicos del F.I. son:

Individuo

Relacin

Propiedad

Individuo

Es una familia de objetos que se caracterizan por tener las mismas caractersticas. Se lesdebe definir sin hacer referencia a otros individuos y cada ocurrencia de un individuo debeser distinguible de otro.

Las caractersticas principales de un individuo son:

la eleccin de cada individuo es una eleccin de quien realiza el esquema.

un individuo debe tener existencia propia, y se le debe poder describir por s solo, esdecir, sin hacer referencia a otros componentes

cada ocurrencia de un individuo debe ser distinguible de otras

entre todas las propiedades de un individuo, al menos una o un grupo de ellas nosdebe permitir identificar en forma nica una ocurrencia de l; a esta propiedad o grupode propiedades se le llama Identificador.

Un individuo queda completamente definido cuando se conoce su nombre, identificador, ylista depropiedades (tambin llamada entidad o rubrica).

Ocurrencia de Individuo.

Es la ocurrencia o instancia de un individuo, esto es, corresponde a un objeto concreto dela realidad.


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Relacin

Es una asociacin que se establece entre individuos. En general una relacin esconsecuencia de asociaciones que existen en la realidad.

Una relacin se define por cuatro proposiciones:

su eleccin depende del inters de la persona que est modelando.

no tiene existencia propia, materializa una asociacin entre dos o ms individuos.

cada ocurrencia de una relacin debe ser distinguible de otras

las propiedades de una relacin son comunes a todas sus ocurrencias. Esta lista depropiedades puede estar vaca, en este caso, la relacin no tiene ninguna propiedadpropia y no hace ms que representar un enlace semntico (generalmente depertenencia).

Para definir completamente una relacin se utilizan los siguientes conceptos:

Coleccin: es la lista de individuos que componen una relacin. Una relacin puedetener una coleccin de dos o ms individuos.

Identificador: es la concatenacin de los identificadores de los individuos quecomponen la relacin.

Rbrica: est constituida por la lista de identificadores y propiedades propias.

Ocurrencia de Relacin.

Es la ocurrencia de la relacin entre dos individuos.

Ejemplo. Juan es hijo de Pedro.

Propiedad

Es una caracterstica o atributo que permite describir a los individuos y relaciones.

Ejemplo. nombre.

La ocurrencia de una propiedad es un valor. Los valores que toman las propiedadespertenecen a un dominio dado.


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Restricciones.

Cardinalidad.

Se refiere a la cantidad de veces, mximo y mnimo, que una ocurrencia de un individuopuede participar en una relacin.

Relacin Implcita.

Cuando dos individuos A y B estn formando una relacin, y la cardinalidad de la relacinno es muchos es a muchos, entonces la relacin se puede omitir, perteneciendo a uno delos individuos.

Ejemplo.

Autor LibroEscrito(1,n) (1,n)

Esta es una relacin del tipo muchos es a muchos, donde una ocurrencia de Autor puede

participar una o muchas veces en la relacin Escrito, y una ocurrencia de Libro tambinpuede aparecer una o muchas veces en la relacin Escrito. Esto significa que un Autordebe haber escrito al menos un libro para que se le considere como tal, que un Autorpuede escribir ms de un libro, que un Libro puede ser escrito por ms de un Autor y quetodo Libro debe tener a lo menos un Autor.

Empleado Depto.Trabaja(1,1) (1,n)

Identificacin

Nombre

Cdigo Depto

Descripcin

Identificacin

Cdigo Depto

Esta relacin no es muchos a muchos, donde una ocurrencia de Empleado debeparticipar una y slo una vez en la relacin Trabaja, mientras que una ocurrencia de Deptopuede participar una o muchas veces en esta relacin. Esto significa que un Empleadodebe trabajar slo en un Departamento, y no puede no trabajar en ninguno, unDepartamento debe tener al menos un empleado, pero puede tener ms de uno.


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En este caso, se puede hacer uso de una relacin implcita (por la cardinalidad uno es auno de Empleado), quedando el esquema siguiente:

Empleado Depto.Trabaja

Identificacin

Nombre

Cdigo Depto

Cdigo Depto

Descripcin

Ejercicio.

Describir la realidad modelada por el siguiente esquema

Pas PuertoEst en

(1,1)

(1,1)

Bandera

Origen Destino

Transporta

CargaBarco

(0,n)

(0,1)

(0,n)

(0,n)

(0,n)

(0,1)

(0,1)

(0,n)

Desarrollo.

Un Puerto est en un Pas.

Un Pas puede tener muchos o ningn Puerto, as como muchos o ningn Barco consu Bandera.

Un Barco debe tener la bandera de un slo pas.

Un Barco puede ir vaco (sin Carga) o con muchas Cargas. Las Cargas tienen a loms un Puerto de origen y un Puerto de Destino.

Los Puertos pueden ser Origen y Destino para muchas o ninguna Carga.


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Modelo Relacional.

Este modelo fue propuesto pro Codd en 1970 y se divide en tres partes, las cualesseparan la estructura, la integridad y la manipulacin de los datos.

8.11Estructura de Datos Relacional.

La estructura de datos relacional tiene como elemento fundamental la relacin. Aqu noexiste diferencia entre entidades y relaciones o entre individuos y relaciones.

Una relacin constituye lo que podramos llamar una tabla. Una Tupla corresponde a unafila de esta tabla y un atributo a una columna. El nmero de tuplas de una relacin sedenomina cardinalidady el nmero de atributos se denomina grado.

La clave primaria es un identificador nico para la tabla, es decir, un atributo ocombinacin de atributos tal que nunca existen dos tuplas de la relacin con el mismovalor en ese atributo o combinacin de atributos.

Por ltimo, pero no por eso menos importante, un dominio es una coleccin de valores, delos cuales uno o ms atributos (columnas) obtienen sus valores reales.

Para efecto de modelacin, interesa reconocer relaciones, atributos, dominios y clavesprimarias. La cardinalidad de una relacin se considera a un nivel de implementacin.

8.12Propiedades de las relaciones.

No existen tuplas repetidas.

Las tuplas no estn ordenadas (de arriba hacia abajo).

Los atributos no estn ordenados (de izquierda a derecha). Todos los valores de los atributos son atmicos.

8.13Reglas de Integridad Relacional


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8.13.1Claves primarias.

Una clave candidata para una relacin R es un atributo K posiblemente compuesto, talque satisface las siguientes dos propiedades independientes del tiempo:

Unicidad. En cualquier momento dado, no existen dos tuplas en R con el mismo valorde K.

Minimalidad. Si K es compuesto, no ser posible eliminar ningn componente de K sindestruir la propiedad de unicidad.

De entre las claves candidatas se elige la clave primaria.

Ningn componente de la clave primaria de una relacin puede en algn momento notener valor (aceptar nulos).

Esto significa que no tiene sentido modelar una entidad que no podemos identificar nidistinguir unas de otras.

8.13.2Claves Forneas.

En el modelo relacional se denominan claves ajenas o claves forneas a una referencia

de una relacin a otra, mediante su clave. Este concepto lo conocemos en el formalismoindividual como una relacin implcita.

Una Relacin (R1) puede poseer como uno de sus atributos (A) una clave primaria de otrarelacin (R2). Este atributo (A) constituye una clave fornea en R1 y referencia a R2.

En este caso las claves forneas responden al mismo patrn de las relaciones implcitasdel formalismo individual, es decir, existen cuando la cardinalidad de la relacin es uno esa muchos.

La regla de integridad referencial nos indica que ningn atributo A que constituye unaclave fornea en una relacin R1 y referencia a la clave primaria de una relacin R2 (nonecesariamente distinta) puede tomar un valor que no est presente en la relacinreferenciada R2. Esto significa, que la base de datos no debe contener valores de claveajena sin concordancia.


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8.14lgebra Relacional.

Consiste de un conjunto de operadores de alto nivel que operan sobre relaciones. Cadauno de estos operadores toma una o dos relaciones como entrada y produce una nuevarelacin como salida (propiedad de clausura).

Codd defini un conjunto de 8 operadores, los que se describen a continuacin.

1. Restriccin. Extrae las tuplas especificadas de una relacin dada (o sea, restringe larelacin slo a las tuplas que satisfagan una condicin especificada).

2. Proyeccin. Extrae los atributos especificados de una relacin dada.

3. Producto. A partir de dos relaciones especificadas, construye una relacin quecontiene todas las combinaciones posibles de tuplas, una de cada una de las dosrelaciones.

4. Unin. Construye una relacin formada por todas las tuplas que aparecen encualquiera de las dos relaciones especificadas.

5. Interseccin. Construye una relacin formada por todas aquellas tuplas que aparecenen las dos relaciones especificadas.

6. Diferencia. Construye una relacin formada por todas las tuplas de la primera relacinque no aparezcan en la segunda de las dos relaciones especificadas.

7. Reunin. A partir de dos relaciones especificadas, construye una relacin que contienetodas las posibles combinaciones de tuplas, una de cada una de las dos relaciones,tales que las dos tuplas participantes en una combinacin dada satisfagan algunacondicin especificada.

8. Divisin. Toma dos relaciones, una binaria y otra unaria, y construye una relacinformada por todos los valores de un atributo de la relacin binaria que concuerdan (enel otro atributo) con todos los valores en la relacin unaria.


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Restriccin Proyeccin

a

b

c

z

yx=

Producto

a

a

b

b

c

c

z

y

z

y

z

y

a

a

a

b

c

c

x

y

z

x

z

y

Divisin

z

ydiv=

a

c

Reunin

a1

a2

a3

b1

b2

b3

c1

c2

c3b2

b1

b2JOIN =

a1

a2

a3

b1

b2

b2

c1

c2

c2

8.15Normalizacin.

El diseo de esquemas para generar bases de datos relacionales debe considerar elobjetivo de almacenar informacin sin redundancia innecesaria, pero que a la vez nospermitan recuperar informacin fcilmente. Una tcnica consiste en disear esquemasque tengan una forma normal adecuada.

Las propiedades indeseables que trae un mal diseo son bsicamente


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repeticin de informacin

incapacidad para representar cierta informacin

prdida de informacin.

Las formas normales, definidas en la teora relacional, nos permiten evitar que estaspropiedades indeseables aparezcan en una base de datos basada en un esquema maldiseado. Un esquema debe estar a lo menos en tercera forma normal, para que seaaceptable.

Hay que considerar que las reglas de normalizacin estn dirigidas a la prevencin deanomalas de actualizacin e inconsistencias en los datos. Ellas no reflejan ningunaconsideracin de rendimiento. En cierta forma pueden ser visualizados como orientadaspor el supuesto de que todos los atributos no clave sern actualizados frecuentemente.

8.15.1Formas Normales.

PRIMERA FORMA NORMAL

Una relacin est en primera forma normal (1FN) si y slo si todos los dominios simplessubyacentes contienen slo valores atmicos.

Otra forma de expresar la primera forma normal es decir que todas las ocurrencias de untipo de registro deben contener el mismo nmero de campos.


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Ejemplo.

Consideremos el caso de agentes que representan compaas que fabrican productos.Una relacin sin normalizar que indique los productos que venden los representantes es:

AGENTE COMPAA PRODUCTO1 PRODUCTO2 ... 1

Caro 2 Ford auto camin

GM auto camin

Jeria Ford auto

Bravo Ford

Una relacin que representa la misma situacin y no transgrede la primera forma normalsera:

AGENTE COMPAA PRODUCTO

Caro Ford auto

Caro Ford camin

Caro GM auto

Caro GM camin

Jeria Ford auto

Bravo Ford

SEGUNDA FORMA NORMAL

Una relacin est en segunda forma normal (2FN) si y slo si est en 1FN y todos losatributos no clave dependen por completo de la clave primaria.

La segunda forma normal es transgredida cuando un campo no clave es un dato sobre unsubconjunto de una clave (compuesta).

Ejemplo.

Consideremos el siguiente esquema propuesto para un registro de inventario.

ARTCULO BODEGA CANTIDAD DIRECCIN-BODEGA

1Repeticin variable de atributos, n productos.

2Se forma un grupo.


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Aqu, la clave est formada por (ARTCULO,BODEGA).

Se puede observar fcilmente que DIRECCIN-BODEGA es un dato acerca de BODEGAy no de ARTICULO, por lo que no se estara cumpliendo con la segunda forma normal.

Los problemas bsicos de diseo son:

La direccin de la bodega se repite para cada artculo que se almacena en esabodega (redundancia).

Si la direccin de bodega cambia, cada registro que se refiera a un artculoalmacenado en esa bodega debe ser actualizado. Debido a la redundancia, los datospueden llegar a ser inconsistentes, con diferentes registros indicando diferentesdirecciones para la misma bodega (integridad).

Si en algn momento no hubiera partes almacenadas en alguna bodega, no habra un

registro para anotar la direccin de la bodega (anomala).

Para satisfacer la segunda forma normal, el esquema anterior debe ser reemplazado porel siguiente:

ARTCULO BODEGA CANTIDAD

BODEGA DIRECCIN


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TERCERA FORMA NORMAL

Una relacin est en tercera forma normal (3FN) si y slo si est en 2FN y todosatributos no clave dependen de manera no transitiva de la clave primaria.

La tercera forma normal es transgredida cuando una propiedad no identificada (no clave)es un dato acerca de otro campo no clave.

Ejemplo. El esquema siguiente no est en 3FN.

EMPLEADO PADRE DIRECCIN-PADRE

Ahora, el siguiente esquema no transgrede la 3FN.

EMPLEADO PADRE

PADRE DIRECCIN-PADRE


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Estas son las tres formas normales bsicas, existen adems la forma normal deBoyce/Codd, la cuarta forma normal, quinta forma normal.

Ejercicio.

Un hospital mantiene un sistema de control de drogas en el cual las siguientescaractersticas aparecen como las relevantes:

- Las drogas estn mantenidas en estantes especiales.

- Las drogas son provistas por distintos proveedores

- Existe un archivo que incorpora datos para permitir la ubicacin de los proveedoresusuales o alternativos de las drogas.

-

Siempre que una droga es usada para una intervencin y/o tratamiento, los registrosdel archivo indicado anteriormente es actualizado.

- Cuando la cantidad de la droga en stock cae bajo un cierto nivel, es puesta en unalista de re-orden. Se revisan los fabricantes de la droga y se ubican el proveedor usualo alternativo para ella y se emite una orden de compra para ella.

- Ocasionalmente pedidos urgentes son hechos por telfono.

- Las drogas recibidas traen adjunto un recibo el cual es chequeado con los detalles dela droga. El registro de la droga es actualizado y la droga es ubicada en el estantecorrespondiente.

Desarrollo.

Supuestos de Diseo.

Los principales supuestos que soportan la normalizacin del sistema son los que seindican a continuacin.

1. Existen Ubicaciones (por ejemplo casilleros) en donde se almacenan todas lasversiones de una droga.

2. Slo se almacena a lo ms una droga (en todas sus versiones) en una ubicacin.

3. Una droga y sus versiones es almacenada en una y slo una ubicacin.

4. Una droga tiene una o ms versiones, las cuales se identifican por un cdigo (versin).

5. Una versin es nica, y pertenece slo a una droga.

6. No existen dos versiones con el mismo nombre y cdigo para la misma droga.

7. Un laboratorio puede producir una o varias versiones de drogas.


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8. Un laboratorio cuenta con uno o ms proveedores.

9. Un proveedor representa a uno o ms laboratorios.

10. Un proveedor distribuye todas las drogas que produce un laboratorio al cualrepresenta.

11. Una droga tiene slo un proveedor usual.

12. Todos los proveedores que proveen una droga y no estn catalogados como suproveedor usual constituyen sus proveedores alternativos.

13. Un proveedor puede ser proveedor usual de ninguna, una o muchas drogas.

14. Dos proveedores pueden tener la misma direccin o telfono.

Relaciones, Atributos y Dominios.

Se constituye el sistema de las siguientes relaciones:

- Ubicacin (ubicacin, estado)

Objetivo: Contener todas las ubicaciones destinadas para el almacenamiento de lasdrogas.

ubicacin: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999. nico.

estado: caracter de largo 3. Toma valores 'ocu' o 'dis', para indicar ocupado y disponiblerespectivamente.

Claves candidatas: ubicacin.

Clave primaria: ubicacin.

Claves forneas: no tiene.

- Proveedor (proveedor, nombreproveedor, fono, direccin)

Objetivo: contener la informacin de los proveedores de drogas del hospital.

proveedor: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999. nico.

nombreproveedor: caracter de largo 35. Nombre de los proveedores. nico.

fono: numrico de largo 7. Vara de 1 a 9999999.

direccin: caracter de largo 50. Direccin de los proveedores.


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Claves Candidatas: proveedor, nombreproveedor.

Clave primaria: proveedor.


- Laboratorio (laboratorio, nombrelaboratorio)

Objetivo: contener la informacin de los laboratorios que producen drogas que se utilizanen el hospital.

laboratorio: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999. nico.

nombrelaboratorio: caracter de largo 15. Nombre de los laboratorios. nico.

Claves candidatas: laboratorio, nombrelaboratorio.

Clave primaria: laboratorio.


- Droga (droga, nombredroga, stock, stockmin, ubicacin, proveedor)

Objetivo: contener la informacin de las drogas que se utilizan y mantienen en el hospital.

droga: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999. nico.

nombredroga: caracter de largo 10. Nombre de las drogas. nico.

stock: numrico de largo 4. Mayor que 0. Stock actual de la droga.

stockmin: numrico de largo 4. Mayor que 0. Stock mnimo de la droga.

ubicacin: numrico de largo 4. Ubicacin de la droga. nico.

proveedor: numrico de largo 4. Proveedor usual de la droga. vara de 1 a 9999.

Claves candidatas: droga, nombredroga, ubicacin.

Clave primaria: droga

Claves forneas: ubicacin, referencia a ubicacin en la relacin Ubicacin.

proveedor, referencia a proveedor en la relacin Proveedor.

- Versin (droga, versin, nombreversion, laboratorio)


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Objetivo: contener la informacin de las distintas versiones que existen para cada drogaque se utiliza en el hospital.

droga: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999.

versin: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999. .

nombreversin: caracter de largo 35. Nombre de las versiones. nico.

laboratorio: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999.

Claves candidatas: (droga, versin), nombreversion.

Clave primaria: (droga, versin)

Claves forneas: laboratorio, referencia a laboratorio en la relacin Laboratorio.

- ProvLab ( proveedor, laboratorio)

Objetivo: contener la informacin acerca de cuales son los proveedores de un laboratorio.

proveedor: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999.

laboratorio: numrico de largo 4. Vara de 1 a 9999.

Claves candidatas: (proveedor, laboratorio)

Clave primaria: (proveedor, laboratrorio)

Claves forneas: proveedor, referencia a proveedor en la relacin Proveedor

laboratorio, referencia a laboratorio en la relacin Laboratorio.

Restricciones de Integridad.

Adems de las restricciones de integridad de las entidades (claves primarias no nulas),

las de integridad referencial para las claves forneas y las dadas por el dominio de losatributos, se tienen las que se declaran a continuacin.

Si un proveedor es proveedor (usual) para una droga, este proveedor debe representar aun laboratorio que produzca una versin de esa droga.


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Si una droga tiene una ubicacin, entonces el estado de esa ubicacin debe ser"ocupado".


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Esquema.

Proveedor

Key Data

proveedor [PK1]

Non-Key Data

nombreproveedor

fono

direccion

ProvLab

Key Data

proveedor [PK1]

[FK]

laboratorio [PK2]

[FK]

Laboratorio

Key Datalaboratorio [PK1]

Non-Key Data

nombrelaboratorio

Version

Key Data

droga [PK1] [FK]

version [PK2]

Non-Key Data

nombreversion

laboratorio [FK]

Droga

Key Data

droga [PK1]

Non-Key Data

nombredroga

stock

stockmin

ubicacion [FK]

proveedor [FK]

Ubicacin

Key Data

ubicacion [PK1]

Non-Key Data

estado

Observacin.

El formalismo grfico utilizado explcita la implementacin de interrelaciones (del MER)entre relaciones(del modelo Relacional) a travs de claves forneas. Las cardinalidades

se representan por la notacin pie de gallo, donde se utiliza para la cardinalidad (1,1) o

uno es a uno , para la cardinalidad (0,1) o cero o uno, para la cardinalidad (0,n) o

cero es a muchos y para la cardinalidad (n,1) o muchos es a uno.

parte2 (apuntes prueba)

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