Unidad 2

2.1 El Proceso de Diseño

El diseño de bases de datos es el proceso por el que se determina la organización de una base de datos, incluidos su estructura, contenido y las aplicaciones que se han de desarrollar.

La clave para obtener un diseño de base de datos eficaz radica en comprender exactamente qué información se desea almacenar y la forma en que un sistema de administración de bases de datos relacionales, almacena los datos.

El proceso de diseño consta de los pasos:

2.2 Modelo Entidad - Relación

Un modelo de datos es una colección de herramientas conceptuales para la descripción de datos, relaciones entre datos, semántica de los datos y restricciones de consistencia. Podemos citar dos modelos de datos — el modelo entidad-relación y el modelo relacional.

El modelo relacional es un modelo de menor nivel. Usa una colección de tablas para representar tanto los datos como las relaciones entre los datos. Su simplicidad conceptual ha conducido a su adopción general; actualmente, una vasta mayoría de productos de bases de datos se basan en el modelo relacional. Los diseñadores formulan generalmente el diseño del esquema de la base de datos modelando primero los datos en alto nivel, usando el modelo E-R, y después traduciéndolo al modelo relacional.

Hay tres nociones básicas que emplea el modelo de datos E-R: conjuntos de entidades, conjuntos de relaciones y atributos.

Una entidad es una «cosa» u «objeto» en el mundo real que es distinguible de todos los demás objetos. Por ejemplo, cada persona en un desarrollo es una entidad.

Un conjunto de entidades es un conjunto de entidades del mismo tipo que comparten las mismas propiedades, o atributos.

Una entidad se representa mediante un conjunto de atributos. Los atributos describen propiedades que posee cada miembro de un conjunto de entidades.

Para cada atributo hay un conjunto de valores permitidos, llamados el dominio, o el conjunto de valores, de ese atributo. 

Una relación es una asociación entre diferentes entidades. Un conjunto de relaciones es un conjunto de relaciones del mismo tipo. Formalmente es una relación matemática con n > = 2 de conjuntos de entidades (posiblemente no distintos

2.3 Restricciones

Una restricción es una condición que obliga el cumplimiento de ciertas condiciones en la base de datos. Algunas son determinadas por los usuarios y otras son inherentemente definidas por el simple hecho de que la base de datos sea relacional.
Usualmente se definen usando expresiones que dan como resultado un valor booleano, indicando si los datos satisfacen la restricción o no.
Las restricciones no son parte formal del modelo relacional, pero son incluidas porque juegan el rol de organizar mejor los datos. La correspondencia de cardinalidades y las restricciones de participación, son dos de los tipos más importantes de restricciones.
La correspondencia de cardinalidades, o razón de cardinalidad, expresa el número de entidades a las que otra entidad puede estar asociada vía un conjunto de relaciones. Estas son:

Uno a uno

   

Uno a varios, Varios a uno

Varios a varios

Restricciones Parciales
La participación de un conjunto de entidades E en un conjunto de relaciones R se dice que es total si cada entidad en E participa al menos en una relación en R. Si sólo algunas entidades en E participan en relaciones en R, la participación del conjunto de entidades E en la relación R se llama parcial.

2.4 Diagramas E-R

2.5 Diseño con Diagramas E-R

La estructura lógica de una Base de Datos se puede representar grafica mente a través de un diagrama, el cual llamaremos Diagrama E-R. Estos diagramas se apoyan de diferentes símbolos los cuales tienen un significado particular. Los diagramas se usan para que la información se presente de forma clara y sencilla.
Los atributos se pueden clasificar en:

• Simples o atómicos: Son aquellos que no contienen otros atributos
• Compuestos: Son los que incluyen otros atributos simples.. Ejemplo: dirección (Se puede dividir en calle, número, ciudad).
• Monovalorados o Univalorados: Atributo que toma un solo valor, para una entidad en particular.
• Multivalorados: Atributo que para una misma entidad puede tomar muchos valores.
• Derivados o calculados: Son aquellos atributos cuyos valores se pueden conseguir con operaciones sobre valores de otros atributos.
• Nulos: Son aquellos atributos para los cuales en algún momento no existe o no se conoce su valor.

Diagrama Entidad - Relación.
Es la representación gráfica del Modelo Entidad-Relación y permite ilustrar la estructura de la base de datos del negocio modelado.
Escribe Johnson "los diagramas ER constituyen una notación para documentar un diseño tentativo de bases de datos. Los analistas los utilizan para facilitar el proceso de diseño" [Joh00].
Está compuesto por los siguientes elementos:

• Rectángulos: representan conjuntos de entidades.
• Elipses: representan atributos.
• Rombos: representan relaciones.
• Líneas: unen atributos a conjuntos de entidades y conjuntos de entidades a conjuntos de relaciones.
• Elipses dobles: representan atributos multivalorados.
• Elipses discontinuas: que denotan atributos derivados.
• Líneas dobles: indican participación total de una entidad en un conjunto de relaciones.
• Rectángulos dobles: representan conjuntos de entidades débiles.

2.6 Conjunto de entidades débiles

Las entidades que tienen un conjunto de atributos que forman sus claves primarias y que permiten identificarlas completamente, se denominan entidades fuertes. Mientras que una entidad débil es aquella cuyos atributos no la identifican completamente, sino que sólo la identifican de forma parcial. Una entidad débil se representa con un rectángulo doble, y la interrelación que ayuda a identificarla se representa con una doble línea.

Para que un conjunto de entidades débiles tenga sentido, debe estar asociada con otro conjunto de entidades, denominado el conjunto de entidades identificadoras o propietarias.

La relación que asocia el conjunto de entidades débiles con el conjunto de entidades identificadoras se denomina relación identificadora. Esta es varios a uno del conjunto de entidades débiles al conjunto de entidades identificadoras y la participación del conjunto de entidades débiles en la relación es total.

2.7 Modelo E-R extendido 

En algunos casos, hay ocurrencias de una entidad que tienen características propias específicas que nos interesa modelizar. Por ejemplo, puede ocurrir que se quiera tener constancia de qué coche de la empresa tienen asignado los empleados que son directivos; también que, de los empleados técnicos, interese tener una interrelación con una entidad proyecto que indique en qué proyectos trabajan y se desee registrar su titulación.

Finalmente, que convenga conocer la antigüedad de los empleados administrativos. Asimismo, habrá algunas características comunes a todos los empleados: todos se identifican por un DNI, tienen un nombre, un apellido, una dirección y un número de teléfono.

La generalización/especialización permite reflejar el hecho de que hay una entidad general, que denominamos entidad superclase, que se puede especializar en entidades subclase:

a) La entidad superclase nos permite modelizar las características comunes de la entidad vista de una forma genérica.

b) Las entidades subclase nos permiten modelizar las características propias de sus especializaciones.

2.8 Otros aspectos del diseño de bases de datos

Reducción de diagramas E-R a tablas

Un diagrama E-R, puede ser representado también a través de una colección de tablas. Para cada una de las entidades y  relaciones  existe una tabla única a la que se le asigna como nombre el del conjunto de entidades y de las relaciones respectivamente, cada tabla tiene un número de columnas que son definidas por la cantidad de atributos y las cuales tienen el nombre del atributo.

2.9 La Notación E-R con UML 

Los diagramas entidad-relación ayudan a modelar el componente de representación de datos de un sistema software

Otros componentes son modelos de interacción del usuario con el sistema, especificación de módulos funcionales del sistema y su interacción, etc. El lenguaje de modelado unificado (UML, Unified Modeling Language) es un estándar propuesto para la creación de especificaciones de varios componentes de un sistema software. Algunas de las partes de UML son:

• Diagrama de clase. Un diagrama de clase es similar a un diagrama E-R. Más adelante en este apartado se mostrarán algunas características de los diagramas de clase y cómo se corresponden con los diagramas E-R.

• Diagrama de caso de uso. Los diagramas de caso de uso muestran la interacción entre los usuarios y el sistema, en particular los pasos de las tareas que realiza el usuario (tales como prestar dinero o matricularse de una asignatura).

• Diagrama de actividad. Los diagramas de actividad describen el flujo de tareas entre varios componentes de un sistema.

• Diagrama de implementación. Los diagramas de implementación muestran los componentes del sistema y sus interconexiones tanto en el nivel del componente software como el hardware.