DISENO RELACIONAL

DE BASES DE DATOS

3. DISEÑO RELACIONAL DE BASES DE DATOS.

El desarrollo de Bases de Datos es un enfoque TOP-DOWN, que transforma los requerimientos

de información en una base de datos operacional.

3.1. MODELO CONCEPTUAL DE DATOS.

El Modelo Conceptual de Datos es el primer paso del proceso TOP-DOWN para el desarrollo

de Bases de Datos. Se ejecuta durante la fase de análisis y estrategia en el Ciclo de Desarrollo de

Sistemas.

MODELO CONCEPTUAL DE

DATOS

DISENO DE BASE DE DATOS

CONSTRUCCI~N DE LA BASE DE

DATOS

BASE DE DATOS OPERACIONAL

El objetivo del Modelo Conceptual de Datos, es desarrollar el Modelo Entidad - Relación

(E-R), que represente los requerimientos de información de las Empresas o Instituciones.

EJEMPLO:

El siguiente modelo Entidad - Relación representa los requerimientos de información del

Departamento de Recursos Humanos.

EMPLEADO Responsable de

# * número ....................................................

* nombre Responsable de * apellido o empleo * fecha de ingreso o salario Bajo las ordenes de o comisión

( DEPARTAMENTO 'I

El gerente de ; .... .............................

Componentes del Modelo Entidad - Relación:

a. Entidades.

Son los aspectos importantes acerca de los cuales se necesita información.

b. Relaciones.

Como se relacionan las entidades.

c. Atributos.

Información especifica, la cual necesita ser almacenada.

Un modelo Entidad - Relación *p+7Xes una forma efectiva de integrar y documentar requerimientos

de información de una organización.

COMUNICACIÓN DEL USUARIO.

Los usuarios pueden entender fácilmente la forma gráfica de un modelo E-R.

FÁCIL DE DESARROLLAR.

Un modelo E-R puede ser fácilmente desarrollado y refinado.

DEPINICI~N DEL ALCANCE.

Un modelo E-R provee una clara imagen del alcance de los requerirnientos de información de

las organizaciones.

INTEGRACION DE MULTIPLES APLICACIONES.

Un modelo E-R nos provee una estructura adecuada para la integración de múltiples

aplicaciones, desarrollar proyectos, y10 paquetes de aplicación adquiridos.

Notas Importantes:

u Hay que asegurarse de establecer completamente los requerimientos de la información de la

organización durante la etapa del modelo conceptual de datos.

o Los cambios de los requerimientos durante las etapas finales en el Ciclo de Vida de Desarrollo,

pueden ser extremadamente caros.

OTRAS DEFINICIONES DE ENTIDAD.

Un Objeto de interés para la Organización.

Una entidad es una clase o categoría de las cosas.

Una entidad es una cosa con un nombre (Sustantivo).

EJEMPLOS:

Los siguientes pueden ser aspectos importantes acerca de las necesidades de información de una

Organización:

EMPLEADO.

DEPARTAMENTO.

= PROYECTO.

ATRIBUTOS DE ENTIDADES.

Los atributos describen entidades y son las piezas específicas de información, las cuales

necesitan ser conocidas.

EJEMPLOS:

Posibles atributos para la entidad EMPLEADO son:

* Número de clave, nombre, fecha de nacimiento y salario.

Posibles atributos para la entidad DEPARTAMENTO son:

* Nombre, número y localización.

ESTANDARES PARA LA DIAGRAMACIÓN DE ENTIDADES.

Cajas de cualquier dimensión con las esquinas redondeadas.

Un nombre único para cada entidad.

Nombre de la entidad en mayúscula y en singular.

Nombre de sinónimo, entre paréntesis (opcional).

Nombre de los atributos en minúscula.

EJEMPLOS:

f .

EMPLEADO (EMPLOYE)

número clave nombre fecha de nacimiento

i salario

Notas:

DEPARTAMENTO 7 número nombre localización

o Un sinónimo es un nombre alternativo para una entidad.

o Los sinónimos son útiles cuando dos grupos de usuarios tienen diferentes nombres para el

mismo aspecto importante.

INSTANCIAS DE ENTIDADES.

Cada entidad debe tener múltiples ocurrencias o instancias.

EJEMPLOS:

m La entidad EMPLEADO tiene una ocurrencia para cada empleado de la compañía.

o Ricardo Figueroa, Marlene Chávez, Alirio Ramos y Osbaldo Calderón son todas

ocurrencias de la entidad EMPLEADO.

m La entidad DEPARTAMENTO tiene una ocurrencia para cada departamento de la compañia.

El departamento de Mantenimiento, el departamento de Administración y el departamento

de Desarrollo son todas instancias de la entidad DEPARTAMENTO.

Cada instancia de la entidad tiene valores específicos para cada atributo de la entidad.

EJEMPLO:

La entidad EMPLEADO tiene los atributos nombre, número de clave, fecha de nacimiento y salario.

El caso de Ricardo Figueroa. tiene los siguientes valores: nombre Ricardo Figueroa, número de

clave 1322, fecha de nacimiento 24-DIC-1950, y salario de $25,000.

NOTAS

u Es necesario distinguir entre entidad e instancia.

u Una entidad es una clase o categoría de "cosas", como por ejemplo EMPLEADO.

o Una ocurrencia o instancia es una "cosa" en específico, como por ejemplo el EMPLEADO

Ricardo Figueroa.

ASIGNAR IDENTIFICADORES ÚNICOS A ENTIDADES.

Cada instancia debe de ser identificada como única, de otras instancias de la misma entidad.

Un atributo o conjunto de atributos que identifican de manera única a una instancia dentro

de una entidad, son llamados Identificadores Unicos (UID).

EJEMPLOS:

En una organización cada ocurrencia de DEPARTAMENTO se identifica de manera única por el

número de departamento.

f DEPARTAMENTO

I #* número * nombre * localización

El UID para la entidad DEPARTAMENTO es el atributo número.

Para un pequeño teatro, cada boleto es identificado como único porque tiene la fecha de

presentación y el número de asiento.

BOLETO DE TEATRO #* fecha de presentación #* número de asiento

El UID para la entidad BOLETO DE TEATRO es la combinación de dos atributos: fecha de

presentación y número de asiento.

Notas Importantes:

o Ver los atributos que identifican de manera única una instancia dentro de una entidad.

o Si una entidad no puede tener un identificado1 único (UID), ésta definitivamente no puede ser

especificada como una entidad.

o Los atributos que identifican de manera única una entidad y pertenece a los UID de las

entidades, son precedidos por #*; a diferencia de los atributos no-UID obligatorios que los

precede un * y de los opcionales que los precede una O .

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IDENTIFICAR Y MODELAR ENTIDADES

Mediante los siguientes pasos se puede llegar a identificar y modelar las entidades de un

conjunto de notas de entrevistas:

a. Examinar los sustantivos. ¿Son aspectos importantes?

b. Poner un nombre a cada entidad.

c. ¿Existe información de interés para la compañía acerca de la entidad?

d. ¿Cada instancia de la entidad es identificable de manera única? ¿Cuál o cuales atributos sirven

como UID?

e. Escribir la descripción de la entidad "Un EMPLEADO tiene como significado ser un

EMPLEADO que trabaja para la compañia. Por ejemplo, Marlene Chávez y Alirio Ramos son

empleados".

f. Diagramar cada entidad y sus atributos.

Nota importante:

o No descalificar tan rápido una entidad candidata, ya que posteriormente algunos atributos

adicionales para la compañia pueden ser descubiertos.

3.1.2. RELACIONES.

Una relación es bidireccional y representa la asociación entre dos entidades. o entre

una entidad consigo misma.

Sintaxis de una relación:

Debe ser

Cada entidad1 o Nombre de la

Puede ser relación

La relación entre un INSTRUCTOR y un CURSO es:

Una o más

O Entidad2

Una y solamente una

Cada curso puede ser enseñado por uno y solamente un instmctor.

Cada instructor puede ser asignado a uno o más cursos.

S ,, rq~==::~~"* 1 S »qSc #i$?k,sgiwsaii.8fl~~Eiia,~#bR~j,

Cada dirección de una relación tiene:

Un nombre. Ej. Enseñado por o asignado a.

Una opción. Ej. Debe ser o puede ser.

Un grado. Ej. Uno y solamente uno, o uno o más.

Notas Importantes:

o Cardinalidad es un sinónimo para el grado.

o Un grado de O es etiquetado como puede ser.

ESTÁNDARES DE DIAGRAMACIÓN.

Una línea entre dos entidades

Nombres de relaciones en minúsculas

Opcionalidad.

--------------- Opcional (Puede ser)

Obligatoria (Debe ser)

Grado

f---- Una o más

Una y solamente una

GRADOS DE RELACIÓN.

Existen tres grados de relación:

1. Relaciones muchos a uno (M a 1 o M:l).

2. Relaciones muchos a muchos (M a M o M:M).

3. Relaciones uno a uno (1 a 1 o 1:l).

EJEMPLO:

Esta es una relación de M:l entre CLIENTE y REPRESENTANTE DE VENTAS

REPRESENANTE

ASIGNAW PARA WSITAR

Cada CLIENTE debe ser visitado por uno v solamente un REPRESENTANTE DE VENTAS.

Cada REPRESENTANTE DE VENTAS puede estar asignado para visitar a uno o más CLIENTES.

Una relación muchos a muchos, tiene el grado de uno o más en & direcciones.

EJEMPLO:

Esta es una relación de M:M entre ESTUDIANTE y CURSO.

Cada ESTUDIANTE puede estar registrado en uno o más CURSOS.

Cada CURSO puede ser tomado por uno o más ESTUDIANTES.

Una relación uno a uno, tiene el grado de uno y solamente uno en ambas direcciones.

EJEMPLO:

Esta es una relación de 1:l entre MICROCOMPUTADORA y MOTHERBOARD.

Cada MOTHERBOARD puede ser incorporado dentro de una y solamente una

MICROCOMPUTADORA.

F

RELACIÓN RECURSIVA.

MICROCOMPUTADORA

Una relación recursiva es la relación entre una entidad con ella misma.

MOTHERBOARD EL HOST PARA

- - - - - - - WCORF'ORADA DENTRO

EJEMPLO:

\ J 1 Cada MICROCOMPUTADORA debe de ser el host E a uno Y solamente un MOTHERBOARD.

EMPLEADO

# * número * nombre * apellido o empleo * fecha de ingreso o salario

\ o comisión

GERENTEDE !,

Cada EMPLEADO puede estar bajo las ordenes de uno y sólo un EMPLEADO

Cada EMPLEADO puede ser gerente de uno o más EMPLEADOS.

"YA'i'' '4" " " " ' ''4 1.8' 'WPa;~i?' '8' '"'''S'S ''. ~ s ~ ~ ~ ~ d d : ~ ! ~ ~ ~ ~ ~ ~ l ~ : ~ & d ~ b ~ d ! b : ~ 4 : ~ , . . 2 l ~ b ~ ~ k ! l & ~ ~ # ~

Notas Importantes:

o El ciclo puede aparecer en cualquier lado de la caja de entidad pero utilizando la convención de

"Los cuervos siempre vuelan hacia el sur o hacia el este". Debemos colocar el ángulo en el

ángulo inferior derecho.

o Considerar representar una relación jerárquica como una relación recursiva. Por ejemplo la

Jerarquía de las organizaciones.

o Una sola entidad recursiva debe incluir todos los atributos de cada entidad individual.

Idealmente, las entidades en cada nivel de jerarquía deben tener los mismos atributos.

o El modelo de relación recursiva, puede fácilmente manejar la inclusión o eliminación de capas

en la organización.

o El modelo de relación recursiva, no puede manejar relaciones obligatorias. Si cada elemento de

la Organización debe estar dentro de otro elemento de la organización, la jerarquía de relación

debe ser infinita.

o La relación recursiva debe ser opcional en ambas direcciones.

* Todas las relaciones deben de representar los requerimientos de información y reglas de la

organización.

ANALIZAR Y MODELAR RELACIONES.

Mediante los siguientes pasos, puede analizar y modelar relaciones:

1 . Determinar si existe una relación.

2. Nombrar cada dirección de la relación.

3. Determinar la opcionalidad de cada dirección de la relación.

4. Determinar el grado de cada dirección de la relación

5. Leer en voz alta las relaciones para validarlas.

,,,PR.ji'wI:'""" u<n,nu: ~,","*,'"+.'', '."U' 'l.Bi;,:. ; ~ ~ ~ ~ ~ ~ t l @ i ~ l : g $ ~ ~ p J ~ # # j j # # # j ~ # ~ ~ ~ # ~ ~ # ~ ~ ~ ~ , # # # ~ @ @ ~ ~ ~ ~ ~ ~ i ~ ~ ~ ~ ~ ~ l $ t , d ~ ~ , d ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ & 8 ~ R ~ # , ~ ~ ! ~ ~ ~ ~ ~ p j ~ ~ ~ ~ 8 ~ ~ ~ , ~ ~ ~ ~ ~ . ~

3.1.3. ATRIBUTOS.

Los atributos son información que se necesita conocer o tener acerca de una entidad.

Los atributos describen una entidad para calificar, identificar, clasificar, cuantificar o

expresar el estado de la misma.

EJEMPLO:

¿Cuáles son los atributos de la entidad EMPLEADO?

El número clave o número de nómina que identifica a un EMPLEADO.

El nombre y apellido califican a un EMPLEADO.

m El tipo de nómina (ejemplo semanal), clasifica a un EMPLEADO.

m El estatus de empleo (activo, abandonado o terminado), expresa el estatus de un EMPLEADO.

Los Atributos representan un tipo de descripción o detalle, mas no una instancia.

EJEMPLO:

777506 y 763 11 1, son valores del atributo número de clave

Marlene, es valor del atributo nombre del EMPLEADO

Notas Importantes:

Los nombres de los atributos deben ser claros para un usuario, mas no codificado para el

desarrollador.

El nombre de la entidad es siempre un calificador de atributos del nombre del atributo. Por

ejemplo: código de CURSO. Por lo tanto, los nombres de los atributos no deberían incluir el

nombre de la entidad.

Los nombres de los atributos deben ser específicos. Por ejemplo: en el caso de una cantidad, es

cantidad regresada o cantidad comprada.

Clarificar siempre la fecha de un atributo con una descripción o una frase. Por ejemplo: fecha de

contrato, fecha de orden.

Un atributo debe estar asignado a una sola entidad.

o Todos los atributos se deben descomponer hasta su mínimo componente con significado

PERSONA PERSONA nombre apellido

nombre E l 1 o Los atributos que contienen fechas, horas, números de seguro social, códigos postales, etc. ,

generalmente no se descomponen.

o El nivel de la descomposición de atributos depende de los requerimientos de la organización.

o Se debe verificar que los atributos no sean derivados o calculados de los valores existentes de

otros atributos. No se incluyen en un modelo E-R.

ESTÁNDARES DE DIAGRAMACIÓN.

Los nombres de los atributos están en singular y se muestran en minúsculas.

0 Listar los nombres de los atributos en su caja de entidad.

IDENTIFICACIÓN DE ATRIBUTOS.

Identificar atributos examinando las notas de entrevistas y realizando preguntas al usuario:

¿Qué información se necesita almacenar u obtener acerca de la entidad x?.

¿Qué información se desea desplegar o imprimir acerca de la entidad x?

Los atributos pueden aparecer en las notas de entrevistas como:

Frases y palabras descriptivas.

Sustantivos.

Frases preposicionales (ejemplo: salario mensual por cada EMPLEADO).

Pronombres y sustantivos posesivos (ejemplo: nombre del EMPLEADO).

Notas:

m Si es posible, se debe examinar la documentación que existe de los procedimientos manuales o

sistemas automatizados, para descubrir atributos adicionales u omisiones.

o Cuidarse de los requerimientos obsoletos acarreados de los sistemas anteriores.

o Cuidarse de datos derivados.

3.1.4. NORMALIZAR EL MODELO CONCEPTUAL DE DATOS.

Normalizar es un concepto de base de datos relaciona], pero sus principios se aplican al

Modelo Conceptual de Datos.

Un modelo de datos entidad-relación normalizado, se traslada automáticamente dentro de un

diseño de base de datos.

Validad cada atributo, usando las reglas de normalización.

NOTAS

o La tercera forma normal es un objetivo generalmente aceptado para eliminar redundancia en el

diseño de la base de datos.

o Formas normales arriba de la tercera forma normal no son comunmente utilizadas.

REGLA DE FORMA NORMAL

Primera Forma Normal (IFN)

Segunda Forma Normal (ZFN)

Tercera Forma Normal (3FN)

DESCRIPCION

Todos los aiributos deben tener un sólo valor para cada

instancia.

Un atributo debe ser dependiente del identificador único

completo.

Ningún atributo no-UID puede ser dependiente de otro

atributo no-UlD.

Notas Importantes:

Si un atributo tiene múltiples valores, se crea una entidad adicional y lo relaciona con la

entidad original mediante una relación M:l; indicando la dependencia de la entidad

adicional al lado de muchos mediante el corte de línea '7" . Si un atributo no es dependiente del UID completo, está fuera de lugar y deberá ser

movido a la entidad donde corresponda.

Si un atributo depende de otro atributo no-UID, es necesario mover ambos, el atributo

dependiente y el atributo del que depende, a una nueva entidad relacionada con la entidad

actual.

3.2. BASE DE DATOS RELACIONAL

Una Base de Datos Relacional es una base de datos que es percibida por el usuario como

una colección de relaciones o de tablas de dos dimensiones.

EJEMPLO:

La siguiente tabla relacional, contiene datos de Empleados:

f COLUMNA (ATRIBUTO)

TABLA (RELACI~N)

NOTAS

FILA (TUPLA) +

o Las tablas de Base de Datos Relacional son sencillas pero disciplinadas.

o Una Base de Datos Relacional debe tener Integridad de Datos. Sus datos deben de ser precisos y

consistentes.

NO-DEPTO

10

15

10

12

N O E M P

1 O0

3 10

210

405

APELLIDO

FIGUEROA

CHAVEZ

RAMOS

CALDERON

NOMBRE

RICARDO

MARLENE

ALIRIO

OSBALDO

.i,t\.:;,4; ;;;,;$;;,,$ga " U@?JW b::, ,&g*d" . . :-r." 3.2.1. LLAVES PRIMARIAS.

Una Llave Primaria (PK) es una columna o gmpo de columnas que identifican de

manera única a cada fila en una tabla. Cada tabla debe tener una llave primaria, y una llave

primaria debe de ser única.

EJEMPLO:

EMPLE NO - EMP es la Llave Primaria de la tabla

como NO NULA.

LLAVEP MANA P

ADO. Por lo tanto, NO-EMP debe ser defir

NO-EMP APELLLIDO NOMBRE NODEPTO

100 FIGUEROA RICARDO 1 O

310 CH AVEZ MARLENE 15

210 RAMOS ALlNO 1 O

405 CALDERON OSBALDO 12

NOTAS

o Ninguna parte de la Llave Primaria puede ser NULA.

TABLA EMPLEADO

o No se aceptan duplicados en la Llave Primaria. La Llave Primaria debe de ser única.

o El valor de las Llaves Primarias, generalmente no se pueden cambiar.

o El UID de una entidad, irá de acuerdo con la Llave Primaria en su tabla correspondiente.

Una Llave Primaria que consta de múltiples columnas, se llama Llave Primaria Compuesta.

EJEMPLO:

La Llave Primaria Compuesta para la tabla CUENTA, consta de la combinación de las columnas

LLAVE PRIMARIA

r NO-BANCO NO-CUENTA BALANCE FECHAAPERTURA

1 04 77560 12,000.50 21-OCT-1989

1 04 77956 100.10

1 05 89570 55,775.00 15-ENE-1987

105 76954 5.00 25-SEP-1991

TABLA CUENTA

NOTA

o Las columnas de una Llave Primaria Compuesta, deben de ser únicas en combinación. Las

columnas pueden tener duplicados en forma individual, pero en combinación, no se permiten

duplicados.

se refieren a una Llave Primaria en la misma o en otra tabla.

EJEMPLO:

LLAVE RIMARIA i LLAVE FORÁNEA

NO-EMP APELLLIDO NOMBRE

4 NO-DEPTO NOMINA

100 FIGUEROA RICARDO 1 O 9710

310 MARLENE CHAVEZ 15 8730

210 ALIRIO RAMOS 1 O 1157

405 OSBALDO CALDERON 12 4477

10 DESARROLLO

NOTAS

15 INVESTIGACI~N

12 AUDITORIA

TABLA EMPLEADO

TABLA DEPARTAMENTO

o Las Llaves Foráneas son utilizadas para hacer "JOIN" (comunicación, unión) entre tablas.

o Las Llaves Foráneas se basan en los valores de los datos y son puramente lógicas.

o La Llave Foránea puede ser repetida y nula, excepto si es parte de una Llave Primaria.

La integridad de datos se refiere a la exactitud y consistencia de los datos.

CONSTRAINTS (REGLAS) DE INTEGRIDAD DE DATOS.

Los constraints de integridad de datos, definen el estado relaciona1 correcto de la base de datos.

m Los constraints de integridad de datos, aseguran que los usuarios realizarán únicamente

operaciones en las cuales dejarán a la base de datos en un estado correcto y consistente.

Integridad Referencia1

TIPO DE CONSTRAINT

Una Llave Foránea debe coincidir con un valor de una

EXPLICACl6N

Llave Primaria.

Integridad de Columnas 1 Una columna debe contener sólo

Integridad de Entidades 1 Ninguna parte de la Llave Primaria puede ser NULA

1 1 cumplir con las politicas de la Organización. 1 Integridad definida por el Usuario

Todos los Constraints de Integridad de Datos deben ser forzados por el DBMS (Manejador de

Base de Datos) o por el Software de Aplicación.

con el formato de datos definido para la columna.

Los datos almacenados en la Base de Datos, deben

NOTAS

P Un dato es inconsistente si existen múltiples copias de un registro y no todas las copias han sido

actualizadas.

o Una Base de Datos inconsistente, puede proveer información incorrecta o contradictoria a los

usuarios.

REGLA DE LA FORMA NORMAL

I 1 llave, debe de ser dependiente de la llave primaria 1

DESCRIPCION

Segunda Forma Normal (2FN)

completa.

Tercera Forma Normal (3FN) 1 La tabla debe de estar en 2FN. Una columna que no es

Primera Forma Normal (1FN) 1 La tabla debe tener un solo valor para cada linea. La

tabla no puede contener grupos repetitivos.

La tabla debe de estar en 1 FN. Cada columna que no es

llave primaria, no debe depender de otra columna no

llave.

"Cada valor de una llave no primaria DEBE de depender únicamente de la llave completa,

sólo de ella y no de ningún otro campo".

¿Por qué hay que normalizar las tablas?

o La normalización minimiza la redundancia de los datos. Un dato sin normalizar, es redundante.

o La redundancia de datos causa problemas de integridad. Las transacciones de actualización y

borrado pueden no ser consistentes en todas las copias de los datos, causando inconsistencia en

la Base de Datos.

o La normalización ayuda a identificar entidades, relaciones y tablas mal diseñadas.

NOTAS

o La tercera forma normal es un objetivo normalmente aceptado para un diseño de Base de Datos,

para eliminar la redundancia.

o Las formas normales posteriores, ya no son utilizadas.

o Un dato sin normalizar, no cumple con ninguna regla de normalización.