MODELOS DE DATOS

Modelo relacional

En este modelo todos los datos son almacenados en relaciones, y como cada relación es un conjunto de datos, el orden en el que éstos se almacenen no tiene relevancia (a diferencia de otros modelos como el jerárquico y el de red). Esto tiene la considerable ventaja de que es más fácil de entender y de utilizar por un usuario no experto. La información puede ser recuperada o almacenada por medio de consultas que ofrecen una amplia flexibilidad y poder para administrar la información.

Este modelo considera la base de datos como una colección de relaciones. De manera simple, una relación representa una tabla que no es más que un conjunto de filas, cada fila es un conjunto de campos y cada campo representa un valor que interpretado describe el mundo real. Cada fila también se puede denominar tupla o registro y a cada columna también se le puede llamar campo o atributo.

Para manipular la información utilizamos un lenguaje relacional, actualmente se cuenta con dos lenguajes formales el Algebra relacional y el Calculo relacional. El Álgebra relacional permite describir la forma de realizar una consulta, en cambio, el Cálculo relacional sólo indica lo que se desea devolver.

DOMINIO: conjunto de valores posibles para un atributo.

      Una fecha de nacimiento o de matriculación tendrá casi siempre un dominio, aunque generalmente se usará el de las fechas posibles. Por ejemplo, ninguna persona puede haber nacido en una fecha posterior a la actual. Si esa persona es un empleado de una empresa, su fecha de nacimiento estará en un dominio tal que actualmente tenga entre 16 y 65 años. (Por supuesto, hay excepciones...)

      Los números de matrícula también tienen un dominio, así como los colores de chapa o los fabricantes de automóviles (sólo existe un número limitado de empresas que los fabrican).

      Generalmente, los dominios nos sirven para limitar el tamaño de los atributos. Supongamos que una empresa puede tener un máximo de 1000 empleados. Si uno de los atributos es el número de empleado, podríamos decir que el dominio de ese atributo es (0,1000).

      Con nombres o textos, los dominios limitarán su longitud máxima.  Sin embargo, los dominios no son demasiado importantes en el modelo E-R, nos preocuparemos mucho más de ellos en el modelo relacional y en el físico.  

Relación

     Es el concepto básico del modelo relacional. Ya adelantamos en el capítulo anterior que los conceptos de relación entre el modelo E-R y el relacional son diferentes. Por lo tanto, usamos el término interrelación para referirnos a la conexión entre entidades. En el modelo relacional este término se refiere a una tabla, y es el paralelo al concepto conjunto de entidades del modelo E-R.

     Relación: es un conjunto de datos referentes a un conjunto de entidades y organizados en forma tabular, que se compone de filas y columnas, (tuplas y atributos), en la que cada intersección de fila y columna contiene un valor.

Tupla

      A menudo se le llama también registro o fila, físicamente es cada una de las líneas de la relación. Equivale al concepto de entidad del modelo E-R, y define un objeto real, ya sea abstracto, concretos o imaginario.

      Tupla: cada una de las filas de una relación. Contiene la información relativa a una única entidad.

   De esta definición se deduce que no pueden existir dos tuplas iguales en la misma relación.

MODELO JERARQUICO 

Una base de datos jerárquica es un tipo de sistema de gestión de base de datos que, como su nombre indica, almacenan la información en una estructura jerárquica que enlaza los registros en forma de estructura de arbol (similar a un árbol visto al revés), en donde un nodo padre de información puede tener varios nodos hijo.

Esta relación jerárquica no es estrictamente obligatoria, de manera que pueden establecerse relaciones entre nodos hermanos. En este caso la estructura en forma de árbol se convierte en una estructura en forma de grafo dirigido. Esta variante se denomina base de datos de red.

A diferencia del modelo relacional, el modelo jerárquico no diferencia una vista lógica de una vista física de la base de datos. De manera que las relaciones entre datos se establecen siempre a nivel físico, es decir, mediante referencia a direcciones físicas del medio de almacenamiento (sectores y pistas).

Los datos se almacenan en la forma de registros, el equivalente a las filas del modelo relacional. Cada registro consta de un conjunto de campos, el equivalente a las columnas del modelo relacional. Un conjunto de registros con los mismos campos se denomina fichero (record type, en inglés), el equivalente a las tablas del modelo relacional.

Duplicidad de registros

No se garantiza la inexistencia de registros duplicados. Esto también es cierto para los campos "clave". Es decir, no se garantiza que dos registros cualesquiera tengan diferentes valores en un subconjunto concreto de campos.

Integridad referencial

No existe garantía de que un registro hijo esté relacionado con un registro padre válido. Por ejemplo, es posible borrar un nodo padre sin eliminar antes los nodos hijo, de manera que éstos últimos están relacionados con un registro inválido o inexistente..

MODELO DE RED 

El modelo de red (definido por la especificación CODASYL) organiza datos que usan dos fundamental construcciones, registros llamados y conjuntos. Los registros contienen campos (que puede ser organizado jerárquicamente, como en el lenguaje COBOL de lenguaje de programación). Los conjuntos (para no ser confundido con conjuntos matemáticos) definen de uno a varios relaciones entre registros: un propietario, muchos miembros. Un registro puede ser un propietario en cualquier número de conjuntos, y un miembro en cualquier número de conjuntos.

El modelo de red es una variación sobre el modelo jerárquico, al grado que es construido sobre el concepto de múltiples ramas(estructuras de nivel inferior) emanando de uno o varios nodos (estructuras de nivel alto), mientras el modelo se diferencia del modelo jerárquico en esto las ramas pueden estar unidas a múltiples nodos. El modelo de red es capaz de representar la redundancia en datos de una manera más eficiente que en el modelo jerárquico.

Las operaciones del modelo de red son de navegación en el estilo: un programa mantiene una posición corriente, y navega de un registro al otro por siguiente las relaciones en las cuales el registro participa. Los registros también pueden ser localizados por suministrando valores claves.

Aunque esto no sea un rasgo esencial del modelo, las bases de datos de red generalmente ponen en práctica las relaciones de juego mediante indicadores que directamente dirigen la ubicación de un registro sobre el disco. Esto da el funcionamiento de recuperación excelente, a cargo de operaciones como la carga de base de datos y la reorganización.

MODELO ENTIDAD RELACION (E-R) 

El Modelo de Datos Entidad-Relación (E/R)

       Cuando se utiliza una base de datos para gestionar información, se está plasmando una parte del mundo real en una serie de tablas, registros y campos ubicados en un ordenador; creándose un modelo parcial de la realidad. Antes de crear físicamente estas tablas en el ordenador se debe realizar un modelo de datos.

       Se suele cometer el error de ir creando nuevas tablas a medida que se van necesitando, haciendo así el modelo de datos y la construcción física de las tablas simultáneamente. El resultado de esto acaba siendo un sistema de información parcheado, con datos dispersos que terminan por no cumplir adecuadamente los requisitos necesarios.

Entidades y Relaciones

       El modelo de datos más extendido es el denominado ENTIDAD/RELACIÓN (E/R) En el modelo E/R se parte de una situación real a partir de la cual se definen entidades y relaciones entre dichas entidades:

Entidad: Objeto del mundo real sobre el que queremos almacenar información (Ej: una persona). Las entidades están compuestas de atributos que son los datos que definen el objeto (para la entidad persona serían DNI, nombre, apellidos, dirección,...). De entre los atributos habrá uno o un conjunto de ellos que no se repite; a este atributo o conjunto de atributos se le llama clave de la entidad, (para la entidad persona una clave seria DNI). En toda entidad siempre hay al menos una clave que en el peor de los casos estará formada por todos los atributos de la tabla. Ya que pueden haber varias claves y necesitamos elegir una, lo haremos atendiendo a estas normas:

Que sea única.

Que se tenga pleno conocimiento de ella.- ¿Por qué en las empresas se asigna a cada cliente un número de cliente?.

Que sea mínima, ya que será muy utilizada por el gestor de base de datos.

Relación: Asociación entre entidades, sin existencia propia en el mundo real que estamos modelando, pero necesaria para reflejar las interacciones existentes entre entidades. Las relaciones pueden ser de tres tipos:

Relaciones 1-1.- Las entidades que intervienen en la relación se asocian una a una (Ej: la entidad HOMBRE, la entidad MUJER y entre ellos la relación MATRIMONIO).

Relaciones 1-n.- Una ocurrencia de una entidad está asociada con muchas (n) de otra (Ej: la entidad EMPERSA, la entidad TRABAJADOR y entre ellos la relación TRABAJAR-EN).

Relaciones n-n.-Cada ocurrencia, en cualquiera de las dos entidades de la relación, puede estar asociada con muchas (n) de la otra y viceversa (Ej: la entidad ALUMNO, la entidad EMPRESA y entre ellos la relación MATRÍCULA).

Representación gráfica de Entidades y Relaciones

Para asimilar fácilmente un diseño de datos cuando se emplea el modelo E/R se utilizan los siguientes elementos gráficos:

La utilización de estos elementos dará como resultado lo que se denomina el esquema entidad-relación de la base de datos.

MODELO E-R EXTENDIDO

Además de tener los elementos del modelo E-R simple el modelo entidad relación extendido también tiene lo siguiente

•ENTIDADES FUERTES Y DEBILES

•GENERALIZACION Y ESPECIALIZACION

  

Entidades fuertes y debiles

A menudo la clave de una entidad está ligada a la clave principal de otra, aún sin tratarse de una interrelación. Por ejemplo, supongamos una entidad viaje, que usa la clave de un vehículo y añade otros atributos como origen, destino, fecha, distancia. Decimos que la entidad viaje es una entidad débil, en contraposición a la entidad vehículo, que es una entidad fuerte. La diferencia es que las entidades débiles no necesitan una clave primaria, sus claves siempre están formadas como la combinación de una clave primaria de una entidad fuerte y otros atributos.

Además, la existencia de las entidades débiles está ligada o subordinada a la de la fuerte. Es decir, existe una dependencia de existencia. Si eliminamos un vehículo, deberemos eliminar también todos los viajes que ese vehículo ha realizado.

 

ENTIDAD DEBIL

ENTIDAD FUERTE

Especialización

El proceso por el cual se definen las diferentes subclases de una superclase se le conoce con el nombre de especialización, y la forma de denotar será la siguiente: se pondrá un circulo y dentro del circulo la letra "d", y el circulo deberá de estar entre la superclase y la subclase. Este circulo podrá unir a mas de dos subclases y la letra "d" significa desunión.

La desunión significa que cada subclase es completamente independiente de las otras y que una instancia de la superclase podrá tener solamente una ocurrencia de una subclase.

 

Generalización

Se da cuando se tienen varias entidades con características comunes y pueden crearse una entidad superior que tenga la información general de la aplicación. En otras palabras la generalización es el proceso inverso de la especialización.