FUNDAMENTOS DE BASES DE DATOS

Unidad 2.-Modelo de datos

FUNDAMENTOS DE BASES DE DATOS

2.1 Definicin de modelo de datos

2.1 Definicin 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.

2.1 Definicin de modelo de datos

Segn Codd, en Silberschatz:

``Un modelo de datos es una combinacin de tres componentes:

Una coleccin de estructuras de datos (los bloques constructores de cualquier base de datos que conforman el modelo);

Una coleccin de operadores o reglas de inferencia, los cuales pueden ser aplicados a cualquier instancia de los tipos de datos listados en, para consultar o derivar datos de cualquier parte de estas estructuras en cualquier combinacin deseada;

Una coleccin de reglas generales de integridad, las cuales explcita o implcitamente definen un conjunto de estados consistentes --estas reglas algunas veces son expresadas como reglas de insertar-actualizar-borrar.

2.1 Definicin de modelo de datos

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.

Ullman

``Un modelo de datos es una combinacin de tres componentes:

* Una coleccin de estructuras de datos (los bloques constructores de cualquier base de datos que conforman el modelo);

* Una coleccin de operadores o reglas de inferencia, los cuales pueden ser aplicados a cualquier instancia de los tipos de datos listados en, para consultar o derivar datos de cualquier parte de estas estructuras en cualquier combinacin deseada;

* Una coleccin de reglas generales de integridad, las cuales explcita o implcitamente definen un conjunto de estados consistentes --estas reglas algunas veces son expresadas como reglas de insertar-actualizar-borrar.

Codd

Un modelo de datos es una coleccin de componentes que ayudan a manipular operadores exclusivamente del sistema de manera formal y abstracta a travs de una:

* Coleccin de estructuras

* Coleccin de operadores

* Coleccin de reglas generales de integridad

51F 2011

2.1 Definicin de modelo de datos

Un modelo de datos puede ser usado de las siguientes maneras:

Como una herramienta para especificar los tipos de datos y la organizacin de los mismos que son permisibles en una base de datos especfica;

Como una base para el desarrollo de una metodologa general de diseo para las bases de datos;

Como una base para el desarrollo de familias de lenguajes de alto nivel para manipulacin de consultas ( querys ) y datos;

Como el elemento clave en el diseo de la arquitectura de un manejador de bases de datos.

2.1 Definicin de modelo 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 jerrquicos y de red. A pesar de que los sistemas jerrquicos 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 aos antes de que estos sistemas empezaran a caer en desuso.

2.1 Definicin de modelo de datos

De acuerdo a Kroenke

El modelo de datos es el proceso que implica crear una representacin que tienen los usuarios de los datos Si el modelo de datos representa en forma incorrecta la visin que poseen los usuarios de los datos, encontrarn las aplicaciones difciles de usar, incompletas y por supuesto en el desarrollo de las bases de datos y sus aplicaciones..

2.1 Definicin de modelo de datos

Segn la pgina electrnica http://www3.uji.es

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 lgicos.

Los modelos conceptuales se utilizan para representar la realidad a un alto nivel de abstraccin. Mediante los modelos conceptuales se puede construir una descripcin de la realidad fcil de entender.

En los modelos lgicos , las descripciones de los datos tienen una correspondencia sencilla con la estructura fsica de la base de datos.

2.1 Definicin de modelo de datos

En el diseo de bases de datos se usan primero los modelos conceptuales para lograr una descripcin de alto nivel de la realidad, y luego se transforma el esquema conceptual en un esquema lgico. 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 lingsticas o grficas que describen la estructura de los datos de inters.

2.1 Definicin de modelo de datos

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 fciles de entender.

2.1 Definicin de modelo de datos

Minimalidad: Cada concepto debe tener un significado distinto.

Formalidad: Todos los conceptos deben tener una interpretacin nica, 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 aadir aserciones que complementen el esquema.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

2.2 Modelo Entidad-Relacin

DEFINICIN:

De acuerdo a Korth& Silberschatz

Este modelo de datos esta basado en una percepcin del mundo real que consta de un conjunto de objetos bsicos llamados entidades y de relaciones entre estos objetos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

DEFINICIN:

Segn Kroenke

El modelo entidad relacin (Modelo E-R) fue introducido por Peter Chen. En su informe, Chen estableci las bases del modelo, que a partir de entonces ha sido ampliado y modificado por el mismo Chen y muchos otros. Adems, el modelo E-R se ha incorporado a varias herramientas CASE, las cuales tambin 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 mayora de las variantes E-R..

2.2 Modelo Entidad-Relacin

DEFINICIN:

Segn Elmasri &Navathe

Es un modelo da datos conceptual de alto nivel muy utilizado. Este modelo y sus variaciones se emplean a menudo en el diseo conceptual de aplicaciones de bases de datos, y muchas herramientas de diseo de bases de datos aplican sus conceptos.

Este modelo describe los datos como entidades, vnculos y atributos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

DEFINICIN:

Segn el Tecnolgico de la Paz, en su pgina electrnica

http://www.itlp.edu.mx/

Es uno de los modelos lgicos basados en objetos y por lo tanto se enfoca primordialmente a los niveles conceptual y de visin. Una de las caractersticas de este modelo es que permite representar con claridad las limitantes de los datos. El modelo Entidad-Relacin es en esencia una herramienta para representar el mundo real por medio de simbologas y expresiones determinadas.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

DEFINICIN:

Un diagrama o modelo entidad-relacin (a veces denominado por sus siglas, E-R "Entity Relationship", o, "DER" Diagrama de Entidad Relacin) es una herramienta para el modelado de datos de un sistema de informacin. Estos modelos expresan entidades relevantes para un sistema de informacin as como sus interrelaciones y propiedades.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

El modelo Entidad- Relacin (Modelo E-R) fue propuesto por Peter Chen a mediados de los aos setenta. Es uno de los modelos lgicos basados en objetos y por lo tanto se enfoca primordialmente a los niveles conceptual y de visin muy utilizado. Esta basado en una percepcin del mundo real que consta de un conjunto de objetos bsicos llamados entidades y de relaciones entre estos objetos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Modelo Entidad Relacin 51F

2.2 Modelo Entidad-Relacin

El Modelo Entidad-Relacin.

Se elabora el diagrama (o diagramas) entidad-relacin.

Se completa el modelo con listas de atributos y una descripcin de otras restricciones que no se pueden reflejar en el diagrama.

Dado lo rudimentario de esta tcnica se necesita cierto entrenamiento y experiencia para lograr buenos modelos de datos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

El modelado de datos no acaba con el uso de esta tcnica. Son necesarias otras tcnicas para lograr un modelo directamente implementable en una base de datos. Brevemente:

Transformacin de relaciones mltiples en binarias.

Normalizacin de una base de datos de relaciones (algunas relaciones pueden transformarse en atributos y viceversa).

Conversin en tablas (en caso de utilizar una base de datos relacional).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

El modelo de datos entidad-relacin est basado en una percepcin del mundo real que consta de una coleccin de objetos bsicos, llamados entidades, y de relaciones entre esos objetos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Entidad

Representa una cosa u "objeto" del mundo real con existencia independiente, es decir, se diferencia unvocamente de cualquier otro objeto o cosa, incluso siendo del mismo tipo, o una misma entidad.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Algunos Ejemplos:

Una persona. (Se diferencia de cualquier otra persona, incluso siendo gemelos).

Un automvil. (Aunque sean de la misma marca, el mismo modelo,..., tendrn atributos diferentes, por ejemplo, el nmero de bastidor).

Una casa (Aunque sea exactamente igual a otra, an se diferenciar en su direccin).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Una entidad puede ser un objeto con existencia fsica como: una persona, un animal, una casa, etc. (entidad concreta); o un objeto con existencia conceptual como: un puesto de trabajo, una asignatura de clases, un nombre, etc. (entidad abstracta).

Una entidad est descrita y se representa por sus caractersticas o atributos. Por ejemplo, la entidad Persona puede llevar consigo las caractersticas: Nombre, Apellido, Gnero, Estatura, Peso, Fecha de nacimiento, etc.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Atributos

Los atributos son las caractersticas que definen o identifican a una entidad. Estas pueden ser muchas, y el diseador solo utiliza o implementa las que considere ms relevantes. Los atributos son las propiedades que describen a cada entidad en un conjunto de entidades.

En un conjunto de entidades, cada entidad tiene valores especficos asignados para cada uno de sus atributos, de esta forma, es posible su identificacin unvoca.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Ejemplos:

A la coleccin de entidades alumnos, con el siguiente conjunto de atributos en comn, (id, nombre, edad, semestre), pertenecen las entidades:

(1, Sofa, 38 aos, 2)

(2, Josefa, 19 aos, 5)

(3, Carlos, 20 aos, 2)

...

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Cada una de las entidades pertenecientes a este conjunto se diferencia de las dems por el valor de sus atributos. Ntese que dos o ms entidades diferentes pueden tener los mismos valores para algunos de sus atributos, pero nunca para todos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

En particular, los atributos identificativos son aquellos que permiten diferenciar a una instancia de la entidad de otra distinta. Por ejemplo, el atributo identificativo que distingue a un alumno de otro es su nmero de ID.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Para cada atributo, existe un dominio del mismo, este hace referencia al tipo de datos que ser almacenado o a restricciones en los valores que el atributo puede tomar (cadenas de caracteres, nmeros, solo dos letras, solo nmeros mayores que cero, solo nmeros enteros...).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Cuando algn atributo correspondiente a una entidad no tiene un valor determinado, recibe el valor nulo, bien sea porque no se conoce, porque no existe o porque no se sabe nada al respecto del mismo.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Relacin

Describe cierta dependencia entre entidades o permite la asociacin de las mismas.

Ejemplo: Dadas dos entidades "Habitacin 502" y "Mark", es posible relacionar que la habitacin 502 se encuentra ocupada por el husped de nombre Mark.

Una relacin tiene sentido al expresar las entidades que relaciona. En el ejemplo anterior, un husped (entidad), se aloja (relacin) en una habitacin (entidad).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Conjunto de relaciones

Consiste en una coleccin, o conjunto, de relaciones de la misma naturaleza.

Ejemplo: Dados los conjuntos de entidades "Habitacin" y "Husped", todas las relaciones de la forma habitacin-husped, permiten obtener la informacin de los huspedes y sus respectivas habitaciones.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

La dependencia o asociacin entre los conjuntos de entidades es llamada participacin. En el ejemplo anterior los conjuntos de entidades "Habitacin" y "Husped" participan en el conjunto de relaciones habitacin-husped.

Se llama grado del conjunto de relaciones a la cantidad de conjuntos de entidades participantes en la relacin.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Restricciones

Son reglas que deben mantener los datos almacenados en la base de datos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Correspondencia de cardinalidades

Dado un conjunto de relaciones en el que participan dos o ms conjuntos de entidades, la correspondencia de cardinalidad indica el nmero de entidades con las que puede estar relacionada una entidad dada.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Dado un conjunto de relaciones binarias y los conjuntos de entidades A y B, la correspondencia de cardinalidades puede ser:

Uno a Uno

Uno a varios

Varios a Uno

Varios a Varios

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Uno a Uno: Una entidad de A se relaciona nicamente con una entidad en B y viceversa (ejemplo relacin vehculo - matrcula: cada vehculo tiene una nica matrcula, y cada matrcula est asociada a un nico vehculo).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Uno a varios: Una entidad en A se relaciona con cero o muchas entidades en B. Pero una entidad en B se relaciona con una nica entidad en A (ejemplo vendedor - ventas).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Varios a Uno: Una entidad en A se relaciona exclusivamente con una entidad en B. Pero una entidad en B se puede relacionar con 0 o muchas entidades en A (ejemplo empleado-centro de trabajo).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Varios a Varios: Una entidad en A se puede relacionar con 0 o muchas entidades en B y viceversa (ejemplo asociaciones- ciudadanos, donde muchos ciudadanos pueden pertenecer a una misma asociacin, y cada ciudadano puede pertenecer a muchas asociaciones distintas).

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Si un conjunto de relaciones tiene tambin algunos atributos asociados a el, entonces se unen esos atributos a ese conjunto de relaciones.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

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 accedi a esa cuenta.

En los diagramas E-R se indican papeles mediante etiquetas en las lneas que unen rombos con rectngulos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

2.2 Modelo Entidad-Relacin

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.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Segn Kroenke

Las figuras mostradas anteriormente, se denominan diagramas entidad-relacin. Tales diagramas estn estandarizados en forma muy abierta. De acuerdo con este estndar, las clases de entidades se muestran con rectngulos; las relaciones mediante diamantes; y la cardinalidad mxima de la relacin aparece dentro del diamante. El nombre de la entidad se muestra dentro del rectngulo y el nombre de la relacin cerca del diamante.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Aunque en algunos diagramas E-R el nombre de la relacin aparece dentro del diamante, esto hace que representacin 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 relacin se detalla colocando patas de gallo en las lneas que conectan a la(s) entidad(es) en el lado muchos de la relacin. La siguiente figura representa las relaciones DORMITORIO-OCUPANTE y ESTUDIANTE-CLUB con las mencionadas patas de gallo.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Representacin de relacin con la notacin de pata de gallo

Como ya se mencion, la cardinalidad mxima indica a su vez la cantidad mxima de entidades que pueden participar en la relacin. Los diagramas no indican la mnima.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Claves

Es un subconjunto del conjunto de atributos comunes en una coleccin de entidades, que permite identificar unvocamente cada una de las entidades pertenecientes a dicha coleccin. Asi mismo, permiten distinguir entre s las relaciones de un conjunto de relaciones.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Restricciones de participacin

Dado un conjunto de relaciones R en el cual participa un conjunto de entidades A, dicha participacin puede ser de dos tipos:

Total: Cuando cada entidad en A participa en al menos una relacin de R.

Parcial: Cuando al menos una entidad en A NO participa en alguna relacin de R.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Dentro de los conjuntos de entidades existen los siguientes tipos de claves:

Superclave

Clave candidata

Clave primaria

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Superclave: Es un subconjunto de atributos que permite distinguir unvocamente cada una de las entidades de un conjunto de entidades. Si se aade un atributo al anterior subconjunto, el resultado seguir siendo una superclave.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Clave candidata: Dada una superclave, si sta deja de serlo quitando nicamente uno de los atributos que la componen, entonces sta es una clave candidata.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Clave primaria: Es una clave candidata, elegida por el diseador de la base de datos, para identificar unvocamente las entidades en un conjunto de entidades.

Los valores de los atributos de una clave, no pueden ser todos iguales para dos o ms instancias.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

De acuerdo a Korth/Silberschatz

La estructura lgica general de una base datos se puede expresar grficamente mediante un diagrama E-R. La simplicidad relativa y la claridad pictrica de esta tcnica 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. Los atributos de un conjunto de entidades que son miembros de la clave primaria estn subrayados.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Diagramas de Entidad Relacin

Rectngulo, que representan conjuntos de entidades.

Elipses, que representan atributos.

Rombos, que representan relaciones.

Lneas, que unen atributos a conjuntos de entidades y conjuntos.

Elipses dobles, que representan atributos multivalorados.

Elipses discontinuas, que denotan atributos derivados.

Lneas dobles, que indican participacin total de una entidad en un conjunto de relaciones.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Rectngulo, que representan conjuntos de entidades.

Elipses, que representan atributos.

Rombos, que representan relaciones.

Lneas, que unen atributos a conjuntos de entidades y conjuntos.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Elipses dobles, que representan atributos multivalorados.

Elipses discontinuas, que denotan atributos derivados.

Lneas dobles, que indican participacin total de una entidad en un conjunto de relaciones.

* Los atributos de un conjunto de entidades que son miembros de la clave primaria estn subrayados.

2.2 Modelo Entidad-Relacin

Tutorial Fundamentos de bases de datos

Pp. 36-61

Bibliografa

Colima, I. T. (s.f.). Lab Redes. Recuperado el 22 de Agosto de 2011, de Lab Redes. Instituto Tecnolgico de Colima: http://labredes.itcolima.edu.mx/fundamentosbd/

Wikipedia. (15 de Enero de 2001). Wikipedia.org. Recuperado el 05 de Agosto de 2011, de Wikipedia, La enciclopedia libre: http://es.wikipedia.org/wiki/