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Base de Datos Unidad 3 Prof. Domingo Hernández

([email protected])

Universidad de Los Andes

Facultad de Ingeniería

Instituto de Fotogrametría

Contenido

◦ ¿ Qué es el modelo relacional ?

◦¿ Elementos del modelo relacional?

◦ ¿ Cómo transformar el modelo ERE al modelo relacional ?

◦ ¿ Cómo transformar el modelo de clases al modelo relacional ?

◦ ¿ Qué son dependencias funcionales ?

◦ ¿ Qué es el proceso de Normalización ?

Objetivos a alcanzar

◦ Desarrollar habilidades en el modelado de bases de datos relacionales.

◦ Desarrollar habilidades en la transformación de modelos semánticos al modelos relacional.

◦Desarrollar habilidades en el proceso de normalización.

Mundo Real (Minimundo)

Esquema Interno

Esquema Conceptual

Esquema Externo

Modelado ER

BD

Transformación

Transformación

Modelos Conceptuales (De alto nivel)

Modelos “de Implementación”

(básicos) (De bajo nivel)

Jerárquico (1960 / 1966, primera implementación IBM)

Redes (Charles Bachman en 1969)

Relacional (E. Codd en 1970 )

Orientado por Objetos (Fines de los 80)

Objeto – Relacional (Inicios de los 90)

Este modelo fue propuesto por E. F Codd en el artículo intitulado “A Relational Model of Data for Large Share Data Bank” Communication ACM June 1970.

Reimpreso en Communication ACM January 1983.

Está basado en el concepto matemático de relación.

Se fundamenta en la teoría de

normalización de las relaciones, que permite eliminar el comportamiento anormal de las relaciones, luego de actualizaciones, así como el control

de la redundancia de datos

Lograr la independencia de Datos: Establece una clara división entre los aspectos lógicos y físicos de la base de datos.

Establecer una comunicación clara: Es lo suficientemente simple como para permitir que cualquier usuario final pueda tener un entendimiento común de los datos y puedan comunicarse entre si, utilizando el modelo.

Procesar conjuntos: Debido a que esta sustentado en la teoría de conjuntos, se pueden utilizar todas sus operaciones básicas (Unión, Intersección, Producto cartesiano, etc).

El modelo Relacional hace uso de una única estructura de datos conocida como la relación y emplea como elementos estructurales los dominios, los atributos, las claves y las tuplas.

Una relación se puede representar conceptualmente de dos maneras:

1.- Por extensión.

2.- Por compresión o Intensión.

Para representar una relación por extensión se emplean las tablas. Una tabla es un arreglo bidimensional que varia en el tiempo y en el cual el orden en las filas es irrelevante.

Empleado.

Nombre Apellido C.I. Fecha_Nac. Dirección Sexo Salario

José Peréz 1234567 09/01/55 Av. Sucre M 600.000

Juan Chacón 3334455 08/12/45 Calle 33 M 800.000

Alicia Páez 9998877 19/07/58 Calle 22 F 500.000

Luisa Olivero 9876543 20/06/45 Av. Paez F 860.000

Luis Cañate 6668844 15/10/65 Calle 10 M 760.000

María Lobera 4534534 30/11/63 Calle 56 F 500.000

Pedro Ochoa 9879879 09/02/67 Av. Flores M 500.000

Javier Nieto 8886655 09/10/45 Calle 46 M 999.000

Nombres y Cédulas

Apellidos Fechas Direcciones Sexo Salarios

Cárdinalidad Tuplas

Dominios

Grados

Atributos

INTENSIÓN. En Teoría de los Conceptos, el conjunto de las propiedades, las características o atributos

esenciales (y también accidentales) de un objeto, que le dan una identidad específica y lo distinguen de

cualquier otro. En la construcción de un concepto, refiere a la suma de sus enunciados esenciales. // 2. En Lingüística, conjunto de rasgos semánticos que definen

la clase denotada por el signo. Cuanto mayor es la intensión de un concepto, más limitada es su extensión.

Son precisos más rasgos semánticos para definir "gaviota" que para definir "ave", aunque en el universo

real hay más aves que gaviotas.

Una relación se representa por compresión mediante lo que se denominará Esquema de una relación.

Este tipo de representación permite una mejor manipulación

de las relaciones a nivel conceptual.

Para la relación Empleado presentada por extensión su representación por comprensión es:

Empleado (Nombre, Apellido, C.I., Fecha_Nac., Dirección, Sexo, Salario )

Dominio: Conjunto de valores

Ej:

colores={'rojo', 'verde', 'azul'} marcas={'fiat', 'toyota', 'ford', 'honda'}

Relación: Subconjunto del producto cartesiano de una lista de dominios

Producto cartesiano de colores y marcas (denotado colores x marcas):

colores={'rojo', 'verde', 'azul'}

marcas={'fiat', 'toyota', 'ford', 'honda'}

color marca

rojo

verde

azul

rojo

verde

azul

rojo

... ...

fiat

fiat

fiat

toyota

toyoya

toyota

ford

Producto Cartesiano: Todos contra todos:

...luego podemos tomar un subconjunto del producto cartesiano de los dominios:

color marca

rojo

verde

azul

rojo

verde

azul

rojo

... ...

fiat

fiat

fiat

toyota

toyoya

toyota

ford

R1={('fiat', 'verde'), ('toyota', 'azul'), ('ford', 'rojo')}

R2={('rojo', 'honda')}, o bien R3={}

R1 color marca

verde

azul

rojo

fiat

toyota

fordRelación

Esquema de una relación o tabla: nombre de la relación seguido de la lista de sus atributos con

sus dominios

Atributo: Columna en una relación identificada por un nombre

Tupla / Registro: Fila en una tabla o relación que contiene un conjunto de valores acordes al

esquema de la relación (sus columnas y dominios)

R1 color marca

verde

azul

rojo

fiat

toyota

ford

Atributo o

Columna

Esquema por

extensión

Tupla o fila (toyota, azul)

Tabla o Relación

R1(marca, color)

Esquema por intensión (Si, con

“s”, no es un error)

NOTA: El valor de un atributo puede ser nulo en una columna particular.

Base de datos cuyo esquema es un conjunto de esquemas de relación de

diferente nombre cada una, y donde sus ocurrencias son las tuplas de esas

relaciones

Esquema de una base de datos: El conjunto de esquemas o tablas que

conforman una base de datos

Cada tupla tiene un número fijo de atributos o columnas.

Cada relación o tabla contiene un único tipo de fila o tupla.

No se permiten atributos compuestos o grupos repetitivos (Atributos Multivaluados)

Para que una relación sea una relación, debe cumplir con:

Cada tabla contiene un sólo tipo de tupla descrito mediante un esquema de relación.

Cada tupla tiene un número fijo de atributos explícitamente denominado.

No se permiten atributos compuestos, es decir, cada valor de un atributo debe ser atómico.

Cada tupla es única y se identifica por su clave primaria. No se permiten registros duplicados.

Un atributo o grupo de atributos que identifiquen de manera unívoca e inequívoca a cada tupla de la relación recibe el nombre de clave candidata.

Las características que debe cumplir una clave candidata son las de Identificación única y No redundancia.

Identificación Única: El valor de una clave candidata identifica únicamente a una tupla correspondiente, es decir no existen dos o más registros con el mismo valor de campo clave.

Propiedad de no redundancia: Las claves candidatas deben ser no redundantes, es decir, ningunos de los atributos que la forman pueden ser removidos sin destruir la propiedad de identificación única.

La clave primaria de una relación es seleccionada entre las claves candidatas.

Los atributos que forman parte de la clave primaria no pueden ser nulos.

Si un atributo “A” de una relación R1 es la clave primaria de una relación R2, entonces “A” es un atributo foráneo de R1.

R1(x, y, A) R2(A, B, C, D)

Sea el diagrama ER para Empleado y proyecto

Empleado Proyecto

Trabaja

1 N

R2= Empleado(Cédula, Nombre, Dirección, Teléfono)

R1= Proyecto(Cód_Proy, Nombre, Ubicación, Cedula)

El orden de la tuplas no es relevante, por lo que no tienen que estar necesariamente ordenados.

Los atributos toman sus valores correspondientes desde los dominios.

Un mismo dominio puede ser utilizado por diferentes atributos.

Por medio del empleo de las operaciones del modelo (Selección, proyección, juntura, etc. ) pueden producirse nuevas tablas.

Estudiante Cédula Nombre Apellido Curso9.644.667 Pedro Pérez BD, IS10.133.212 Gabriel Mendoza PRI, CA1011.332.334 Luis Gonzales PRII, SR10, EST114.126.112 Gilberto Zapata BD, IA

Atributo Multivaluad

o / Compuesto

Grupo Repetitivo

Estudiante Cédula Nombre Apellido Curso9.644.667 Pedro Pérez BD9.644.667 Pedro Pérez IS10.133.212 Gabriel Mendoza PRI10.133.212 Gabriel Mendoza CA1011.332.334 Luis Gonzales PRII11.332.334 Luis Gonzales SR1011.332.334 Luis Gonzales EST114.126.112 Gilberto Zapata BD

14.126.112 Gilberto Zapata IA

Estudiante Cédula #Carnet Nombre Apellido

9.644.667 10203 Pedro Pérez

14.126.112 11098 Gilberto Zapata

Claves candidatas:

Cédula

o bien...

#Carnet

Superclaves:

Cédula + #Carnet Cédula + Nombre

#Carnet + Apellido

etcétera...


9.644.667 10203 Pedro

14.126.112 11098 Zapata

Pérez

Gilberto

Clave primaria (seleccionada de

las claves candidatas):

Cédula

¿Por qué nombre + apellido no es una clave candidata?

La clave se representa subrayando los atributos

que la componen


9.644.667 10203 Pedro Pérez

14.126.112 11098 Gilberto Zapata

Materia Código Nombre

BD01 Bases de Datos

IS02 Ing. del Software


1 9.644.667 10203 Pedro

2 14.126.112 11098 Zapata

Id

Pérez

Gilberto

La cédula es algo muy concreto, existe, hasta “cierto punto”.

El código en el fondo no existe, es un invento que se usa para poder diferenciar una materia de otra (pero sin embargo, una vez establecido tiene sentido)

El id (de identificador) simplemente no existe. Cada fila tiene (por decreto) un id distinto, y este se va generando de forma incremental a medida que se insertan registros.


9.644.667 10203 Pedro

14.126.112 11098 Zapata

Pérez

GilbertoLa cédula por si sola puede diferenciar un estudiante de otro.

Semestre Fecha Inicio Fecha Fin

A09 07/01/09 06/05/09

B09 15/05/09 15/12/09

A10 05/01/10 15/07/10

B10 20/05/10 14/12/10

CodSem

Semestre Año Fecha Inicio Fecha Fin

A 09 07/01/09 06/05/09

B 09 15/05/09 15/12/09

A 10 05/01/10 15/07/10

B 10 20/05/10 14/12/10

Sem

El CodSem por si mismo puede diferenciar un semestre de otro.

Ni el atributo Sem, ni el atributo Año por si mismos pueden diferenciar un semestre de otro, es necesario usarlos en conjunto (concatenados) para poder diferenciar un semestre de otro.

Además, también, debe cumplir con: Si un atributo A que pertenece a R1 es también la clave primaria de R2, entonces A es un atributo foráneo de R1, y se le suele llamar clave foránea

(Integridad Referencial)

Si A es la clave primaria de R1 y también una clave foránea de R2, entonces para toda tupla de R2

donde A != nulo debe existir la tupla correspondiente en R1 con el valor de A que existe en la tupla de R2

Los atributos que forman parte de una clave foránea pueden ser nulos (no hay relación)

Materia Código Nombre

BD Bases de Datos

IS Ing. del Software

SO Sist. Operativos

Estudiante Cédula Nombre Apellido

9.644.667 Pedro Pérez

14.126.112 Gilberto Zapata

¿Cuál será la clave primaria de esta

relación?

9.644.667 BD

9.644.667 SO

14.126.112 BD

14.126.112 IS

Est-Mat CedulaEst CódigoMat

¿Qué tipo de relación existe

(cardinalidad) entre Estudiante y Est-Mat? ¿Y entre Est-Mat y Materia? ¿Y entre Estudiante y

Materia?

Est-Mat es una tabla intermedia que sirve para relacionar Estudiante con

Materia

Los Sistemas de Gestión de Bases de Datos permiten establecer ciertas reglas que deben cumplirse sobre los atributos en las distintas relaciones que conforman una base de datos relacional.

Semestre Fecha Inicio Fecha Fin Fecha Inscripción Fecha Retiro

U09 07/01/09 06/05/09 05/01/09 01/04/09

A10 11/01/10 15/07/10 05/01/10 10/06/10

B10 20/05/10 14/12/10 15/05/10 09/11/10

CodSem

Fecha Inicio< Fecha FinFecha Inscripción< Fecha Inicio

Fecha Retiro< Fecha FinFecha Inicio< Fecha Fin

Son los predicados definidos por el Administrador de la Base de Datos sobre los valores de los atributos usando el lenguaje de definición de datos.

Regla de integridad de la entidad. Ningún valor de los componentes de una clave primaria puede ser nulo.

Ejemplo:

Tabla Empleado

Número_carnet Cota_del_libro Fecha_préstamo

IS000999 CHK-198 12-12-2009

IC004555 ? 01-01-2010

? DCG-98 02-02-2010

Regla de integridad de referencia.

Sea “A” la clave primaria de una relación R1 y a su vez, un atributo foráneo de R2

R1(A, B, C, D) R2(X, Y, A)

Entonces por cada tupla en R2 en la que el valor de A sea no nulo, debe existir la correspondiente tupla en la relación R1.

Regla de integridad de valores de un atributo. Se aplican a los valores de los atributos y son

definidas por el Administrador de Base de datos utilizando un lenguaje de definición de datos.

Ejemplo:

Verify On Empleado sueldo > 0 And sueldo < 100.000

Cliente(codCli, nombre, balance, limiteCrédito, descuento, dirección)

Pedido(codPed, estado, dirEnvio, codArt, cantPedida, cantEnviada)

Articulo( codArt, nomArt, descripcion)

Inventario(codArt, codPlanta, cantidadExistencia)

Las claves primarias están subrayadas y las claves foráneas aparecen escritas en itálicas (y en negrita)

Pedido-Cliente(codPed, codCli)

At ribut o Descripción Dominio

Código del cliente Cadena(4)

nombre Nombre del cliente

balance Moneda (NO NULO)

Moneda (NO NULO)

descuento Descuento aplicado Moneda (NO NULO)

Código del pedido Cadena(6)

codCli

Cadena(32) sólo letras ,.” -’

Balance actual del cliente

lim iteCrédito Lím ite de crédito del cliente

dirección, dirEnvio Dirección del cliente y dirección de envío

Cadena(128) letras, dígitos, . , # ‘ / -

codPed

Se puede tener una sola tabla de dominios (con todos los dominios de todas las relaciones)

continua...

Atributo Descripción Dom inio

estado Línea de pedido

Cantidad pedida Entero+

Entero+

Código del art ículo Cadena(8)

Nombre del art ículo

descripción Descripción del art ículo

Código de la planta Cadena(2)

Entero+ (NO NULO)

Enumerado:0= pedido, 1= procesado,

2= pagado,3= env iado, 4= cancelado

cantPedida

cantEnv iada Cantidad env iada del art ículo

codArt

nomArt Cadena(64) letras,

dígitos

Cadena(256) letras ,.” -’

codPlanta

cantEx istencia Cantidad actual en

ex istencia

...continuación

At ribut o De scripción Dom inio

Código del client e

nom bre Nom bre del client e

balance Balance act ual del client e Moneda (NO NULO)

Lím it e de crédit o del client e Moneda (NO NULO)

descuent o Descuent o aplicado Moneda (NO NULO)

dirección

Ta bla : Client e

codCli Cadena(4) (PK)

Cadena(32) sólo let ras ,.” -’

lim it eCrédit o

Dirección del client e y

d irección de envío

Cadena(128) let ras,

díg it os, . , # ‘ / -


Código del pedido Cadena(6)

est ado Línea de pedido

Código del art ícu lo

Cant idad pedida Ent ero+

Cant idad env iada del art ícu lo Ent ero+

Ta bla : Pedido

codPed

Enum erado: 0= pedido, 1= procesado, 2= pagado,

3= env iado, 4= cancelado

dirEnv io Dirección del client e y

d irección de envío

Cadena(128) let ras,

díg it os, . , # ‘ / -

codArt Cadena(8) (Re fe re ncia a la t a bla Art ículo)

cant Pedida

cant Env iada

continua...



Nom bre del art ícu lo Cadena(64) let ras, díg it os

descripción Descripción del art ícu lo

Ta bla : Art ícu lo

codArt Cadena(8) (PK)

nom Art

Cadena(256) let ras ,.” -’


Código del pedido

Código del client e

Ta bla : Pedido-Client e

codPed Cadena(6) (Re fe re ncia a

la t a bla Pe dido) (PK)

codCli Cadena(4) (Re fe re ncia a

la t a bla Clie nt e ) (PK)



Código de la p lant a

Ent ero+ (NO NULO)

Ta bla : Invent ario

codArt Cadena(8) (Re fe re ncia a

la t a bla Art ículo) (PK)

codPlant a Cadena(2) (PK)

cant Ex ist encia Cant idad act ual en

ex ist encia

...continuación

Un modelo Entidad Relación Extendido se convierte a un esquema relacional aplicando un conjunto de reglas.

Por ejemplo considere el siguiente esquema :

Empleado

Cédula_Empleado Nombre Dirección

Familiares_Empl.

1

Familiares

M

Nombrefamiliar

Fecha_nacimientoAyuda_EconomicaF-AYE

M N

Cod_ayuda MontoDescripciónFecha_Inicio

Sexo

Parentesco

Cada Conjunto-Entidad Fuerte se convierte en un esquema de relación constituido por todos los atributos del conjunto entidad.

Empleado(Cédula_Empleado, Nombre, Dirección, Sexo)

Ayuda_Económica(Cód_ayuda,Descripción,Monto).

Cada tupla en la relación representa una entidad en el conjunto entidad.

La clave primaria de la relación es la misma del conjunto entidad.

Cada Conjunto relacion en el caso de una cardinalidad (n :m) Entre conjuntos Entidades se convierte en una relación cuya clave primaria es la concatenación de las claves primarias de los conjuntos entidad asociados, y sus atributos no claves, son los mismos que los de la relación.

En cada conjunto relación de cardinalidad 1 :m por lo general no se tiene una nueva tabla sino que se asigna como clave foránea en el conjunto entidad cuya cardinalidad es m la clave del conjunto entidad cuya cardinalidad es uno.

En caso de un conjunto relación 1 : 1 no se tiene una nueva tabla que representa al conjunto interrelación sino que se asigna como clave foránea a alguna de las entidades la clave de la otra entidad a objeto de minimizar el uso de la operación de juntura.

En Resumen:

Cada conjunto relación entre los conjuntos entidades

que asocia se convierte en un esquema de relación si:

a. El conjunto relación tiene atributos

b. El tipo de correspondencia del mismo es N:M

La clave primaria es la concatenación de las claves primarias de los conjunto entidad que ella asocia y sus atributos son los mismos del conjunto relación tratado.

Los conjuntos de valores del diagrama ERE se

convierten en los dominios del modelo relacional.

Los conjuntos de Entidades Débiles Se convierten en relaciones con clave primaria igual a la concatenación de la clave primaria del conjunto entidad fuerte del cual dependen con algún atributo de identificación única que posea el conjunto de entidad débil.

Familiares(Cédula_empleado, Nombre_familiar, Fecha_nacimiento, Parentesco)

Conjunto Entidad Débil

Cada especialización es un esquema de relación con los atributos de la especialización y con clave la del conjunto entidad general.

Una categoría es una subclase de la unión de dos o más superclases, por lo que se crea una clave para la categoría y la misma se coloca en los esquemas de relación de las superclases si ellas tienen diferentes esquemas.

◦ ¿ Qué es el modelo relacional ?

◦¿ Elementos del modelo relacional?

◦ ¿ Cómo transformar el modelo ERE al modelo relacional ?

Elmasri, R. Y Navathe, S. Fundamentos de Sistemas de

Bases de Datos. Pearson Addison-Wesley 2da. Edición

Leer (Capítulo 4)

Korth, H. Y Silverschatz, A. Fundamentos de Bases de

Datos. McGraw-Hill 2da Edición

Leer (Capítulo 3)

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