UNIDAD I ParteI ModeloRelacional

8/19/2019 UNIDAD I ParteI ModeloRelacional

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Copyright © 2007 Ramez Elmasri and Shamkant B. Navathe Slide 5- 1


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UNIDAD ICapitulo 5

El Modelo de Datos Relacional y

Restricciones de la Base de datos

relacional


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Esquema

Conceptos Modelo Relacional

Restricciones del Modelo Relacional y

esquemas de bases de datos relacionales

Actualización de Operaciones y Manejo deViolaciones de restricciones


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Conceptos de Modelo Relacional

El modelo relacional de datos se basa en el concepto de una relación

La fortaleza del enfoque relacional para la gestión de datos

proviene del fundamento formal previsto por la teoría de las

relaciones

Se revisaran los aspectos esenciales del modelo relacional formal eneste capítulo

En la práctica, hay un modelo estándar basadas en SQL - esto se

describe en los capítulos 8 y 9

Nota: Hay varias diferencias importantes entre el modelo formal y el

modelo de práctica, como veremos


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Una relación es un concepto matemático basado en las

ideas de los conjuntos

El modelo fue propuesto por primera vez por el Dr. EF

Codd del departamento de investigaciones de IBM en

1970 en el siguiente documento: "Un modelo relacional

para grandes bancos de datos compartidos,"

Communicaciones del ACM, junio de 1970

El referido documento causo una gran revolución en el

ámbito de la gestión de bases de datos y con este, el Dr.Codd se ganó el codiciado Premio Turing

Conceptos de Modelo Relacional


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Definiciones Informales

Informalmente, una relación se parece a una tabla devalores.

Una relación generalmente contiene un conjunto de filas.

Los elementos de datos en cada fila representan ciertos

hechos que corresponden a una entidad del mundo real ode la relación

En el modelo formal, las filas se llaman tuplas

Cada columna tiene un encabezado de columna que da unaidea del significado de los elementos de datos de esa

columna En el modelo formal, la cabecera de la columna se llama

un nombre de atributo (o sólo atributo)


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Ejemplo de una Relacion

ESTUDIANTE(Nombre, Dni, TlfParticular, Dirección, TlfTrabajo, Edad, Mnc)

Usando los tipos de datos de cada atributo, la definición aparece escrita a veces como:

ESTUDIANTE(Nombre: cadena, Dni: cadena, TlfParticular: cadena, Dirección: cadena,

TlfTrabajo: cadena, Edad: entero, Mnc: real)



Clave de una relación:

Cada fila tiene un valor de un elemento de datos (o

conjunto de artículos) que identifica unívocamente

esa fila en la tabla Llamada clave

En la tabla ESTUDIANTE, dni es la clave

A veces los id de fila o números secuenciales se

asignan como claves para identificar las filas de unatabla

Llamadas claves artificiales o sustitutas.

Definiciones Informales



Definiciones formales- Esquema

El esquema (o descripción) de una Relación:

Se denota por R (A1, A2, ..... An)

R es el nombre de la relación

Los atributos de la relación son: A1, A2, ..., un

Ejemplo: CLIENTE (Cliente-id, nombre-cliente, dirección, teléfono #)

CLIENTE es el nombre de la relación

Definida por los cuatro atributos: Cliente-id, nombre Cliente, Dirección,

Teléfono #

Cada atributo tiene un dominio o un conjunto de valores válidos. Por ejemplo, el dominio de Cliente-id es de 6 dígitos.



Una tupla es un conjunto ordenado de valores (entre

corchetes angulares " ')

Cada valor se deriva de un dominio apropiado.

Una fila de la relación CLIENTE es una de 4-tuplas y estaría

compuesto por cuatro valores, por ejemplo:

Una tupla (fila) en la relación CLIENTE.

Una relación es un conjunto de tales tuplas (filas)

Definiciones formales- tupla



Un dominio tiene una definición lógica:

Ejemplo: "USA_phone_numbers" son el conjunto de números de teléfono de 10dígitos válido en los EE.UU.

Un dominio también tiene un tipo de datos o en un formato definido para ello.

El USA_phone_numbers puede tener un formato: (ddd) ddd-dddd donde cada des un dígito decimal.

Fechas tienen formatos diferentes, como el año, mes, fecha con formato dd-mm-dd, o como dd mm aaaa, etc

El nombre del atributo designa el papel desempeñado por un dominio en unarelación:

Se utiliza para interpretar el significado de los elementos de datoscorrespondientes a ese atributo

Ejemplo: El dominio de la fecha puede ser utilizado para definir dos atributos connombre "Factura vigente" y “fecha de pago" con diferentes significados

Definiciones formales- Dominio



El estado de la relación es un subconjunto del productocartesiano de los dominios de sus atributos Cada dominio contiene el conjunto de todos los valores posibles

del atributo puede tomar.

Ejemplo: El atributo de nombre de Cliente es definidosobre el dominio de las cadenas de caracteres delongitud máxima 25 dom (nombre-cliente) es de tipo varchar (25)

El papel que estas cadenas juegan en la relación

CLIENTE es el dominio de nombre de un cliente.

Definiciones formales - Estado



Formalmente,

Dado R (A1, A2, .........., An)

r (R) dom (A1) X dom (A2) X .... X dom (An)

R (A1, A2, ..., An) es el esquema de la relación

R es el nombre de la relación A1, A2, ..., An son los atributos de la relación

r (R): un estado específico (o "valor" o "población") de la relación R –

esto es un conjunto de tuplas (filas)

r(R) = {t1, t2, …, tn} donde cada ti es una n-tupla

ti = donde cada vj es elemento de dom (Aj)

Definiciones formales- sumario



Sea R (A1, A2) un esquema de relación:

Donde dom (A1) = {0,1}

Y donde dom (A2) = {a,b,c}

Entonces: dom (A1) X dom (A2) todas las combinaciones posibles:{ , , , , , }

El estado r relación (R) dom (A1) X dom (A2)

Por ejemplo: r (R) podría ser (>, ,



Sumario de Definiciones

Terminos Informales Terminos Formales

Tabla Relacion

Cabecera de Columna Atributo

Todos los valores

posibles de la columna

Dominio

Fila Tupla

Definicion de Tabla Esquema de la Relacion

Tabla Poblada Estado de la Relacion



Ejemplo de Relación ESTUDIANTE



Caracteristicas de las Relaciones

El Ordenando las tuplas en una relación r (R):

Las tuplas no se considera que están ordenada, apesar de que parecen estar en forma tabular.

El Ordenamiento de los atributos en una relación de

esquema R (y de los valores dentro de cada tupla): Tendremos en cuenta los atributos en R (A1, A2, ...,

An) y los valores de t = será ordenada. (Sin embargo, una definición alternativa más general de

relación no requiere este ordenamiento).


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Los valores de una tupla:

Todos los valores se consideran de forma atómica (indivisible).

Cada valor de una tupla debe ser del dominio del atributo para esa

columna

Si la tupla t = es una tupla (fila) en el estado de relación r de R (A1, A2,

..., An) Entonces cada vi debe ser un valor de dom (Ai)

Un valor nulo especial se utiliza para representar los valores que son

desconocidos o inaplicables a ciertas tuplas.



Notación:

Nos referimos a valores de los componentes de una

tupla t por:

t [Ai] o t.Ai

Este es el valor del atributo vi Ai de la tupla t

Del mismo modo, t Au [, Av, ..., Aw] se refiere a la

subtupla de t que contiene los valores de los atributos

de Au, Av, ..., Aw, respectivamente, en t




Restricciones de Integridad en las Relaciones

Las restricciones son condiciones que deben tener a

todos los Estados relación válida.

Hay tres tipos principales de restricciones en el modelo

relacional:

Las restricciones de Clave

Las restricciones de integridad de Entidad

Las restricciones de integridad referencial

Otra restricción implícita es la restricción de dominio

Todos los valores de una tupla debe ser del dominio de suatributo (o podría ser nulo, si se permite para ese atributo)



Restricciones de Clave

Superclave de R:

Es un conjunto de atributos de SK de R con la siguiente condición:

No hay dos tuplas en cualquier relación r estado válido (R) que tengan el

mismo valor para el SK

Es decir, para cualquier tuplas diferentes t1 y t2 de r (R), t1[SK] t2[SK]

Esta condición debe ser principal en cualquier estado válido r (R) Clave de R:

Una superclave es "mínima" para identificar una tupla

Es decir, una clave es una superclave K tal que la eliminación de

cualquier atributo de los resultados de K en un conjunto de atributos que

no es una superclave (no posee la propiedad de unicidad de superclave)


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Restricciones de Clave (continuacion)

Ejemplo: Consideremos el esquema de relación COCHE: COCHE (Estado, Reg. #, SerialNo, Marca, modelo, año)

COCHE tiene dos claves:

Clave 1 = (Estado, Reg. #)

Clave 2 = ( SerialNo)

Ambos están también superclaves de la COCHE

(SerialNo, Marca) es una superclave, pero no una tecla. En general:

Cualquier clave puede ser una superclave (pero no al revés)

Cualquier conjunto de atributos que incluye una clave es una superclave

Una superclave mínima es también una clave


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Si una relación tiene varias claves candidatas, uno es elegido deforma arbitraria a ser la clave principal. Los atributos clave primaria están subrayados.

Ejemplo: Consideremos el esquema de relación COCHE: Coche (Estado, Reg. #, SerialNo, Marca, modelo, año)

Elegimos SerialNo como la clave principal El valor de la clave principal se utiliza para identificar de forma única

cada tupla en una relación Proporciona la identidad tupla

También se utiliza para hacer referencia a la tupla de otra tupla Regla general: Elegir como clave primaria más pequeña de las claves

candidatas (en términos de tamaño) No siempre aplicable - la elección es a veces subjetiva

Restricciones de Clave (continuacion)


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La tabla con dos claves candidatas –

NumeroPermisoConducir se escogio como llave primaria


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Esquema de Base de Datos Relacional

Esquema de bases de datos relacional :

Un conjunto S de los esquemas de relación que pertenecen a la

misma base de datos.

S es el nombre del esquema de base de datos completa

S = (R1, R2, ..., Rn) R1, R2, ..., Rn son los nombres de los esquemas de relación

individual dentro de la base de datos S

La siguiente diapositiva muestra un esquema de base de

datos EMPRESA con 6 esquemas de relación


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Esquema de Base de Datos Empresa


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Integridad de entidad

Entidad de Integridad:

La clave principal de cada uno de los atributos PK esquema de

relación R en S no puede tener valores nulos en cualquier tupla

de r (R).

Esto se debe a los valores de clave primaria se utilizan paraidentificar las tuplas individuales.

t[PK] nula para cualquier tupla t en r (R)

Si PK tiene varios atributos, los valores nulos no se permite en

ninguno de estos atributos

Nota: Otros atributos de R puede ser obligado a no permitirvalores nulos, a pesar de que no son miembros de la clave

principal.


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Integridad referencial

En una restricción participan dos relaciones

Las restricciones anteriores implican una relación

única.

Se utiliza para especificar una relación entre lastuplas de dos relaciones:

La relación referenciada y la relación que hace

referencia.


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Las tuplas en la relación referenciada R1 tienen

atributos FK (llamados atributos clave foránea) que

hacen referencia a la clave principal atributos PK de la

relación R2 a la que se hace referencia.

Una tupla t1 en R1 se dice para hacer referencia a una tupla t2en R2, si t1 [FK] = t2 [PK].

Una restricción de integridad referencial se pueden

mostrar en un esquema de base de datos relacional

como un arco dirigido desde R1.FK a R2.

Integridad referencial


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Restricción de Integridad Referencial

(o llave foránea)

Declaración de la restricción

El valor de la columna(o columnas) de clave foránea FK de la

relación que hace referencia a la R1 puede ser:

(1) un valor existente de los valores de clave principal de un

correspondiente clave primaria PK en la relación R2 a la que sehace referencia, o

(2) un valor nulo.

En el caso de (2), el FK en R1 no debe ser una parte de

su propia clave principal.


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Mostrar el esquema de Base de

Datos relacional y sus restricciones

Cada esquema de relación se puede mostrar como unafila de nombres de atributos

El nombre de la relación se escribe por encima de losnombres de los atributos

El atributo de clave principal (o atributos) se subrayará Una clave externa (integridad referencial) las

restricciones se muestran como un arco dirigido (flecha)de los atributos clave foránea a la tabla referenciada

Puede también señalarse la clave primaria de larelación a la que se hace referencia para mayorclaridad

Diapositiva siguiente se muestra el diagrama delesquema relacional de EMPRESA


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Restricciones de Integridad Referencial para la Base de Datos

EMPRESA


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Otros tipos de restricciones

Restricciones semánticas de Integridad:

basados en la semántica de las aplicaciones y no puede ser

expresado por el modelo en sí mismo

Ejemplo: "al máximo. no. de horas por empleado en todos los

proyectos que él o ella trabaja es de 56 horas por semana “ Un lenguaje de especificación de restricción puede ser

utilizado para expresar estas

SQL-99 permite a los factores disparadores(triggers)y las

afirmaciones (assertions) de expresar algunas de estas


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Estados de Base de Datos Probladas

Cada relación tendrá muchas tuplas en su estado actualrelación

El estado base de datos relacional es una unión de todos

los estados individuales de la relación

Siempre que se cambia la base de datos, surge un nuevoestado

Operaciones básicas para el cambio de la base de datos:

INSERTAR una nueva tupla en una relación

ELIMINAR una tupla de una relación existente

MODIFICAR un atributo de una tupla existentes

La Diapositiva siguiente muestra un ejemplo del estado

de la base de datos EMPRESA


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Slide 5- 36

Estado

Poblado de

la Base de

Datos

EMPRESA

O i d A t li (U d t )


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Operaciones de Actualizar(Update) en

las Relaciones

INSERTAR una tupla.

ELIMINAR una tupla.

MODIFICAR una tupla.

Las restricciones de integridad no deben ser violadas por

las operaciones de actualización.

Varias operaciones de actualización tienen que estar

agrupadas.

Las actualizaciones se pueden propagar a causa de

otras actualizaciones de forma automática. Esto puede

ser necesario para mantener las restricciones de

integridad.

O i d A t li (U d t )


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En caso de violación de integridad, las acciones se

pueden tomar varias:

Cancelar la operación que hace que la violación (RESTRINGIR o

la opción RECHAZAR)

Realice la operación, pero informar al usuario de la violación Las actualizaciones adicionales son disparadas(Trigger) por lo

que la violación es corregida (opción CASCADE, opción SET

NULL)

Ejecutar una rutina de corrección de error especificado por el

usuario

Operaciones de Actualizar(Update) en

las Relaciones

P ibl i l i d


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Posibles violaciones por cada

operación

INSERTAR(INSERT) puede violar una de las restricciones siguientes:

Restricción de Dominio:

Si uno de los valores de los atributos proporcionados para la nueva

tupla no es del dominio atributo especificado.

Restricción de clave:

Si el valor de un atributo clave en la nueva tupla ya existe en otra tupla

en la relación.

La integridad referencial:

Si un valor de clave foranea en la nueva tupla es referenciada a un

valor de clave principal que no existe en la relación a la que se hace

referencia. Entidad de la integridad:

Si el valor de clave principal es nula en la nueva tupla.

P ibl i l i d


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ELIMINAR(DELETE) sólo puede violar la integridad referencial:

Si el valor de clave principal de la tupla se va a eliminar es referenciada

desde otras tuplas en la base de datos

Puede ser subsanada por varias acciones: RESTRICT, CASCADE, SET

NULL (véase el capítulo 8 para más detalles)

La opción RESTRICT: rechazar la supresión La opción CASCADE: propagar el nuevo valor de clave principal en las claves

externas de la referencia a las tuplas

Las opciones SET NULL: conjunto las claves externas de la referencia a las tuplas

en NULL

Una de las opciones anteriores se debe especificar durante el diseño de

base de datos para cada restricción de clave externa


operación

P ibl i l i d


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ACTUALIZAR(UPDATE) puede violar las restricciones de dominio y

restricción NOT NULL en un atributo que se modifique

Cualquiera de las otras limitaciones que también puede ser violada,

según el atributo se actualiza:

Actualización de la clave principal (PK):

Similar a un DELETE seguido de una instrucción INSERT

Necesita especificar las opciones similares a DELETE

Actualización de una clave externa (FK):

Puede violar la integridad referencial

Actualización de un atributo común (ni PK tampoco FK): ¿Puede, además de violar las restricciones de dominio


operación


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Sumario

Presentado Conceptos Modelo Relacional.

Definiciones.

Características de las relaciones.

Discusión de las Restricciones Modelo Relacional y esquemas de bases de

datos relacionales.

Restricciones de dominio. Las restricciones de Clave.

Integridad de Entidad .

La integridad referencial.

Se describió Operaciones relacionales de actualización y Tratamiento de los

Violaciones a restricciones.


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Ejercicios en Clase

Considere las siguientes relaciones para una base de datos que mantiene un registro de matriculación en

los cursos y los libros adoptados para cada curso:

ESTUDIANTE (Carnet, nombre, Carrera, fnac)

CURSO (Número de curso, Nombrecurso, Departamento)

INSCRIPCION (Carnet, Número de curso, NumCiclo, Nota)

LIBRO_ADOPTADO (Número de curso, NumCiclo, ISBN)

TEXTO (ISBN, Titulo, editorial, autor)

CICLO (Numciclo, Fini, Ffin )

Dibuje un diagrama de esquema relacional especificando las claves foraneas de este esquema.

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