3. Modelo ER - Relacional

Presentación sobre el Modelo de ER y Relacional (Continuación) preparado como parte de la materia de Diseño y Administración de Base de Datos de la carrera de Informática de la UMSA.

1. M.SC. ALDO VALDEZ ALVARADO Preparado como parte de los contenidos de la Asignatura Diseño y Administración de Base de Datos UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS CARRERA DE INFORMÁTICA MODELOS ENTIDAD RELACIÓN Y RELACIONAL PARTE 2

2. Características de los Atributos y reglas de mapeo Definiendo una Relación y sus reglas de mapeo Restricciones Estructurales y sus reglas de mapeo Entidades Débiles y sus reglas de mapeo Extensiones adicionales para relaciones binarias y sus reglas de mapeo Índice 1 2 3 4 5

3. Diagramas ER Ternarios y de Orden Superior y sus reglas de mapeo. El Modelo ER Mejorado Índice 6 7

4. 1. Características de los Atributos

5. Los atributos son características de las entidades que proporcionan detalles descriptivos sobre las mismas. ( Bagui , 2012) Hay diferentes tipos de atributos: simples o atómicos, compuestos, multivalor y derivados. ( Bagui , 2012) Sus propiedades son: nombre, descripción, formato, y longitud, en adición a su atomicidad. ( Bagui , 2012) Algunos atributos pueden ser considerados como identificadores únicos para una entidad. ( Bagui , 2012)

6. Los atributos simples o atómicos no pueden descomponerse ni subdividirse, de ahí la noción de "atómico". A veces también se los llama atributos elementales . Atributos Simples o Atómicos

7. Un atributo compuesto, a veces llamado atributo de grupo , es un atributo que se forma combinando o agregando atributos relacionados. Los nombres elegidos para los atributos compuestos deben ser descriptivos y generales . Atributos Compuestos

8. Otro tipo de atributo no simple que se debe estudiar se llama atributo multivaluado o multivalor . El atributo multivalor, como su nombre lo indica, puede tomar más de un valor para una ocurrencia dada de una entidad. Atributos Multivaluados

9. Los atributos derivados son atributos que el usuario puede visualizar pero que no se pueden registrar per se. Estos atributos derivados se pueden calcular a partir de otros datos en la base de datos. Atributos Derivados

10. Una base de datos se usa para almacenar datos, que luego deben recuperarse . Un atributo que puede usarse para encontrar una ocurrencia de una entidad particular se llama clave . Si un atributo se puede considerar como un identificador único para una entidad, se la llama clave candidata . Atributos Clave

11. Cuando se elige una clave candidata para ser el identificador único, se convierte en la clave principal para la entidad. Las entidades que tienen al menos una clave identificada se llaman entidades fuertes . En el artículo original de Chen (1976), las entidades fuertes se llamaban entidades regulares . Atributos Clave

12. Algunas entidades dependen de otras entidades para existir y, por lo tanto, para identificarse. Chen las llamó entidades débiles, puesto que dependen de otras entidades para su existencia. Atributos Clave

13. 1. Mapeo de entidades fuertes. Elaboré una nueva tabla (relación) para cada entidad fuerte y haga que la clave indicada de la entidad fuerte sea la clave principal de la tabla. Si se indica más de una clave candidata en el diagrama de ER, elija una para la clave principal. 2. Mapeo de atributos atómicos. Para entidades con atributos atómicos, asigne la entidad a una tabla y forme columnas para cada atributo atómico. Reglas de Mapeo

14. 3. Mapeo de atributos compuestos . Para entidades con atributos compuestos, asigne la entidad a una tabla y forme columnas con cada parte elemental (atómica) de los atributos compuestos. 4. Mapeo de atributos multivalor . Elabore una tabla separada para el atributo multivalor. Registre una fila para cada valor del atributo multivalor junto con la clave de la tabla original.

15. La clave de la nueva tabla será la concatenación del atributo multivalor más la clave de la entidad propietaria. Elimine el atributo multivalor de la tabla original.

16. 2. Definiendo una Relación

17. Las bases de datos están diseñadas para almacenar datos relacionados . ( Bagui , 2012) Una relación en un diagrama ER es una conexión entre dos o más entidades o entre una entidad y ella misma. ( Bagui , 2012) El último tipo de relación, entre una entidad y ella misma, se conoce como una relación recursiva . ( Bagui , 2012)

18. Un nombre de relación suele ser un verbo o frase verbal que denota la conexión entre entidades. ( Bagui , 2012) Todas las relaciones son bidireccionales . Como veremos, es necesario establecer todas las relaciones desde ambas direcciones. ( Bagui , 2012) El grado de una relación se refiere al número de entidades que participan en la relación. ( Bagui , 2012)

19. A veces, puede no estar claro si algo es un atributo o una relación. Ambos, atributos y relaciones expresan algo acerca de una entidad. ( Bagui , 2012) Los atributos de una entidad expresan cualidades, en términos de propiedades o características. ( Bagui , 2012) Las relaciones expresan asociaciones con otras entidades.( Bagui , 2012)

20. 3. Restricciones Estructurales

21. Las restricciones estructurales son información sobre cómo dos (o más) entidades se relacionan entre sí. ( Bagui , 2012) Hay dos tipos de restricciones estructurales: cardinalidad y participación . ( Bagui , 2012)

22. La cardinalidad es una medida aproximada del número de entidades (una o más) que se relacionarán con otra entidad (o entidades). Es decir, es la cantidad de entidades numéricamente involucradas en una relación: uno a uno (1:1), muchos a uno (M:1), uno a muchos (1:M), muchos a muchos ( M:N ). ( Bagui , 2012) Cardinalidad

23. Cardinalidad

24. Relación uno a uno Relación muchos a uno Relación uno a muchos Relación muchos a muchos Cardinalidad

25. Relación uno a uno (1:1) . En el tipo de relación uno a uno (1:1), una entidad se asocia con otra entidad y viceversa. Relación muchos a uno (M:1) . En el tipo de relación muchos a uno (M:1), muchas entidades se asocian con una entidad. Cardinalidad

26. Relación uno a muchos (1:M) . En el tipo de relación uno a muchos (1:M), una entidad se asocia con muchas entidades. Relación muchos a muchos ( M:N ) . En el tipo de relación muchos a muchos ( M:N ), muchas entidades se asocian con muchas entidades. Cardinalidad

27. Las líneas simples/dobles entre una entidad o relación, se llaman restricciones de participación (también conocidas como restricciones de opcionalidad ). La doble línea indica participación completa . Algunos diseñadores prefieren llamar a esta participación obligatoria . El punto es que, si parte de una relación es obligatoria o completa, no puede tener un valor nulo (un valor faltante) para ese atributo en las relaciones. Participación

28. El punto es que, si parte de una relación es obligatoria o completa, no puede tener un valor nulo (un valor faltante) para ese atributo en las relaciones. La línea simple , participación parcial , también se llama opcional . Participación

29. 5. Mapeo de relaciones binarias M:N . Para cada relación M:N, cree una nueva tabla (relación) con las claves principales de cada una de las dos entidades (entidades propietarias) que se relacionan en la relación M:N. La clave principal de esta nueva tabla serán las claves concatenadas de las entidades propietarias. Incluya cualquier atributo que la relación M:N pueda tener en esta nueva tabla. Reglas de Mapeo

30. 6. Mapeo de relaciones binarias 1:1 . Cuando uno de los lados de la relación tiene participación completa y el otro tiene participación parcial, entonces almacene la clave primaria de la relación con la restricción de participación parcial, en la relación con la restricción de participación completa como clave foránea. Incluya cualquier atributo en la relación en el mismo lado al que se agregó la clave.

31. 7. Mapeo de relaciones binarias 1:1 . Cuando ambos lados tienen restricciones de participación parciales, se puede usar una de las siguientes dos formas: 7A. Seleccione una de las relaciones para almacenar la clave de la otra. 7B. Dependiendo de la semántica de la situación, puede crear una nueva relación para albergar la relación que contendría la clave de las dos entidades relacionadas (como se hace en la regla de mapeo 5).

32. 8. Mapeo de relaciones binarias 1:1 . Cuando ambos lados tienen restricciones de participación total o completa. Use la semántica de la relación para seleccionar cuál de las relaciones debe contener la clave de la otra. Si esta opción no está clara, entonces use la regla de mapeo 7B. 9. Mapeo de relaciones binarias 1:N. Cuando la relación del lado N tiene participación completa. Incluya la clave principal de la relación en el lado 1 como una clave foránea en el lado N.

33. 10. Mapeo de relaciones binarias 1:N . Cuando la relación del lado N tiene participación parcial. Esta situación se manejaría como una relación M:N binaria con una tabla separada para la relación. La clave de la nueva relación consistiría en una concatenación de las claves de las entidades relacionadas. Incluya los atributos que estaban en la relación en esta nueva tabla.

34. 6. Entidades Débiles

35. Las entidades débiles pueden no tener un atributo clave propio, ya que dependen de una entidad fuerte o regular para su existencia. Las entidades fuertes siempre tienen una clave principal. La entidad débil tiene algunas restricciones, sobre su uso y genera algunos diagramas interesantes.( Bagui , 2012)

36. Las entidades fuertes casi siempre tienen un identificador único que es un subconjunto de todos los atributos; sin embargo, un identificador único puede ser un atributo o un grupo de atributos. Una entidad débil es aquella que claramente es una entidad pero dependerá de otra entidad para su existencia. Como se menciono, una entidad débil no necesariamente tendrá un identificador único. Entidades fuertes y débiles

37. Las entidades débiles siempre tienen participación plena u obligatoria desde el lado débil hacia el propietario . Si la entidad débil no tuviese una participación total, entonces tendríamos un ítem de datos en la base de datos que no fue identificado de manera única y no estaba vinculado a una entidad fuerte. Entidades débiles y restricciones estructurales

38. La cardinalidad de la relación entre la entidad débil y fuerte generalmente será 1:M , pero no necesariamente. Entidades débiles y restricciones estructurales

39. Hay situaciones para las cuales una entidad débil puede estar conectada a una entidad propietaria mientras que otras relaciones existen aparte de la relación "propietaria". Entidades débiles y el propietario de la identificación

40. El hecho de que una entidad sea débil no lo excluye de ser propietario de otra entidad débil. Entidades débiles conectadas a otras entidades débiles

41. Dado que la entidad débil no tiene una clave candidata, cada entidad débil se identificará por la clave o claves pertenecientes a su entidad fuerte. Por ejemplo, para cada DEPENDIENTE, las entidades se identificarán mediante la concatenación de su clave débil y la clave principal del propietario: ( Dependiente.Nombre_Dep + Empleado.Cod_empleado ).

42. 11. Mapeo de entidades débiles. Elabore una nueva tabla (relación) para cada entidad débil. Como en el caso con la entidad fuerte. Incluya cualquier atributo atómico de la entidad débil en la tabla. Si hay un atributo compuesto, incluya solo las partes atómicas del atributo compuesto para no perder información. Para relacionar la entidad débil con su propietario, incluya la clave primaria de la entidad propietaria en la relación débil. Reglas de Mapeo

43. La clave principal de la relación débil será la clave parcial de la entidad débil concatenada con la clave primaria de la entidad propietaria. Si una entidad débil posee otras entidades débiles, entonces la entidad débil que está conectada a la entidad fuerte debe mapearse primero. La clave de la entidad propietaria débil debe definirse antes de que se pueda mapear la entidad "más débil" (la más alejada de la entidad fuerte).

44. 7. Extensiones adicionales para relaciones binarias

45. Un atributo de relación, se llama también atributo de intersección . Para identificarlo, se debe realizar la siguiente pregunta : ¿Por qué está aquí este atributo, cuando se requiere que otra entidad lo identifique? Atributos de las relaciones

46. Cuando se reconoce que el atributo debe ser identificado por más de una entidad, el atributo se mueve a la relación entre las dos (o más) entidades que lo identifican. Los atributos de relación, pueden aparecer en un diagrama ER que contenga cualquier cardinalidad, pero se encuentran con mayor frecuencia atributos de relación, en relaciones con cardinalidad binaria , es decir, M: N Atributos de las relaciones

47. N M

48. Entidades a partir de Relaciones Como se vio en el ejemplo anterior, podemos dejar el atributo donde está, es decir, en la relación. Si el número de atributos es pequeño (uno o dos), entonces el sentido del diagrama sigue intacto y el diagrama será comprensible para el usuario. De igual forma, para los atributos de relación sería convertir la relación en una entidad y vincular ambas "entidades de identificación".

49. Relaciones Recursivas En una relación recursiva, la misma entidad participa más de una vez en diferentes roles. Las relaciones recursivas también a veces se llaman relaciones unarias. Las relaciones recursivas solo pueden tener una participación parcial, pero la cardinalidad puede ser uno a uno, uno a muchos y muchos a muchos. La plena participación en una relación recursiva significaría que cada instancia de una entidad participa en una relación consigo misma, lo que no tendría sentido.

50. Múltiples Relaciones Al construir diagramas ER, uno tiene que incluir relaciones distintas entre entidades si estas existen. Sería incorrecto tratar de hacer que una relación haga una doble tarea y representar dos ideas de relación diferentes.

51. Relaciones Redundantes o Derivadas Muchos autores describen una relación redundante o derivada como aquella que podría surgir en un bucle en la relación

52. 12. Mapeo de relaciones recursivas 1:N. Vuelva a incluir la clave principal de la tabla con la relación recursiva en la misma tabla, dándole otro nombre. 13. Mapeo de relaciones recursivas M:N. Cree una tabla separada para la relación (como en la regla de mapeo 5). Reglas de Mapeo

53. 8. Diagramas ER Ternarios y de Orden Superior

54. Todas las relaciones que hemos visto hasta ahora han sido relaciones binarias. Aunque las relaciones binarias parecen naturales para la mayoría de nosotros, en realidad a veces es necesario conectar tres o más entidades. Si una relación conecta tres entidades, se denomina relación ternaria o 3-aria . Si una relación conecta más de tres entidades (n entidades), se denomina relación n-aria , donde n es igual al número de entidades que participan en la relación. Las relaciones n-arias (n ≥ 3) también se conocen como relaciones de orden superior .

55. Restricciones Estructurales para las Relaciones Ternarias Las relaciones ternarias pueden tener los siguientes tipos de restricciones estructurales: uno a uno a uno ( 1: 1: 1 ), uno a uno a muchos ( 1: 1: M ), uno a muchos a muchos ( 1: M: M ), y muchos a muchos a muchos (M: M: M o M: M: N ), con participación total o parcial en cada uno de los lados.

56. Las Relaciones N-arias no Imposibilitan Relaciones Binarias El hecho de que haya una relación ternaria, no significa que las relaciones binarias entre las entidades no puedan existir.

57. Manejo de Agregaciones En un diagrama ER no se permiten relaciones de relaciones, para representar eso, tratamos de manejar las relaciones creando un alto nivel de agregación, esta clase denominada agregada, se compone de dos entidades y una relación. Para representar esto correctamente, se tomara la relación de la clase agregada y se la convertirá en una entidad débil.

58. No se admite una relación de una relación

59. Agregación

60. Entidad Débil

61. 14. Mapeo de relaciones n-arias. Para cada relación n-aria, crea una nueva relación. En la nueva relación, incluye las claves de las entidades conectadas y cualquier atributo de la relación. Haga que las claves de las entidades conectadas sean la clave primaria concatenada de la nueva relación. Reglas de Mapeo

62. 9. El Modelo ER Mejorado

63. Con el aumento en los tipos de aplicaciones de bases de datos, los conceptos básicos de modelado de ER (desarrollados originalmente por Chen ), no fueron suficientes para representar los requisitos de aplicaciones más complejas, como generalizaciones y especializaciones ( jerarquías de clases ). Un modelo ER que respalde estos conceptos semánticos adicionales se denomina modelo de relación de entidad mejorada ( Elmasri y Navathe , 2007). En esta sección se discute sobre generalizaciones y especializaciones propios del modelo ER mejorado.

64. Generalizaciones y Especializaciones Generalizaciones y especializaciones son categorizaciones de entidades para las cuales la entidad de especialización puede resultar de generalizaciones que contienen variantes. Estas variantes se manejan más fácilmente eliminando la variante de la generalización y tratándola como una entidad de subclase y dejando la parte fija original de la entidad como una superclase o tipo padre.

65. Generalizaciones y Especializaciones Las generalizaciones y especializaciones están asociadas a la idea de superclases , subclases y herencia de atributos. Si nos referimos a la superclase como una clase principal , entonces llamaríamos a las partes variantes las subclases, las clases secundarias . Siguiendo un poco más la idea de la superclase/subclase, padre/hijo, podemos imaginar que la clase hija hereda las características de la clase padre.

66. Generalizaciones y Especializaciones La herencia en este contexto significa que la clase hija habrá definido en ella los atributos definidos en la clase padre. En una base de datos relacional, la vinculación del hijo con el padre (por lo tanto, la colocación de información principal y secundaria) se realiza utilizando operadores de combinación de tablas llamados uniones ( joins ).

67. Restricción de Superposición Predicado que define la Restricción . o: Restricción de Superposición

68. Restricción Disjunta Predicado que define la Restricción . d: Restricción Disjunta

69. 15. Mapeo de generalizaciones y especializaciones con subclases disjuntas o superpuestas y con restricciones de participación total o parcial (con pocos o muchos atributos en las especializaciones). Para cada situación de generalización/especialización, cree una relación (tabla) para la entidad de generalización y para cada especialización. Reglas de Mapeo

70. Agregue los atributos para cada entidad a sus respectivas relaciones. Incluye la clave principal de la entidad de generalización en las relaciones de especialización. La clave principal de las relaciones de especialización será la misma que la clave primaria de la relación de generalización. 16. Mapeo de generalizaciones y especializaciones con restricciones de relación disjuntas y participación total entre generalizaciones y especializaciones. Cree una relación separada (subclase) para cada entidad de especialización.

71. Incluya los atributos para cada entidad de especialización en sus respectivas relaciones de subclase. También incluya la clave principal y otros atributos de la entidad de generalización en todas las relaciones de subclase. La clave principal de las relaciones de subclase será la clave principal de la entidad de generalización. 17. Mapeo de generalizaciones y especializaciones con relaciones disjuntas, restricciones de participación total o parcial y predicado definido con atributos de tipo único.

72. Cree una relación única que incluya los atributos de la generalización (superclase), así como los atributos de las especializaciones (subclases) en una relación. La clave principal de la relación será la clave principal de la generalización (superclase). 18. Mapeo de relaciones superpuestas y generalizaciones / especializaciones con más de un indicador. Cree una relación única que incluya los atributos de la generalización (superclase) y los atributos de las especializaciones (subclases) y el indicador de subclase.

73. La clave principal de la relación es la clave principal de la superclase. 19. Mapeo de subclases compartidas. En general, los mismos criterios que se utilizan para determinar qué regla sería mejor para el mapeo de generalizaciones y especializaciones se pueden aplicar al mapeo de subclases compartidas. Sin embargo, la regla que genera la mejor base de datos generalmente es la regla 15.

74. 20. Asignación de categorías o tipos de unión cuando las superclases tienen las mismas claves principales. Cree una nueva relación para la subclase (o tipo de unión) e incluya la clave primaria de la superclase (o superclases) en la subclase (o tipo de unión) como clave principal. Incluya los otros atributos de la subclase en esta relación. Cree relaciones separadas para cada una de las otras superclases y asígnelas como lo haría con las entidades regulares.

75. 21. Asignación de categorías o tipos de unión cuando las superclases tienen claves principales diferentes. Cree una nueva relación para la subclase (o tipo de unión). Cree una clave sustituta para esta relación. La clave sustituta será la clave principal para esta relación. Incluya cualquier otro atributo de esta subclase en esta relación. Cree relaciones separadas para cada una de las superclases y mapeelos como lo haría con las entidades regulares. Agregue la clave sustituta a las relaciones de superclase como una clave externa.

76. Aldo Ramiro Valdez Alvarado Licenciado en Informática Master en Dirección Estrategica en Tecnologías de la Información Máster en Business Intelligence y Big Data Docente Titular de Pregrado en la UMSA Docente de Postgrado en la UMSA Ex - Coordinador del Postgrado en Informática UMSA Conferencista Nacional e Internacional http://aldovaldezalvarado.blogspot.com/ https://www.linkedin.com/in/msc-aldo-valdez-alvarado-17464820 [email protected] Muchas Gracias!!!