MODELO DE ENTIDADES Y RELACIONES

Introducción a las Bases de Datos y

Bases de Datos

Tecnicaturas TUPAR y TUDAI

2019

REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN

  • La estructura y el contexto le dan significado a los datos posibilitando su entendimiento.

  • El lenguaje natural es nuestra forma primaria de representación y comunicación de información pero NO es el mejor medio.

  • En muchas situaciones resulta más útil establecer formas especializadas de representación de la información. Las fórmulas matemáticas, los mapas carreteros y las partituras musicales, constituyen ejemplos de modelos especializados de representación simbólica de la información.

Fuente: Apuntes de Cátedra. Bases de Datos. Prof. J. Ale y G. Dejean. Fac. Ingeniería UBA.

REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN

Por ej.: un estudiante de esta facultad podría ser simbolizado de la siguiente forma:

<LU:123456; Nombre y Apellido: Juan Torres; Fecha nacimiento: 23/08/1995; carrera: Ing en Sistemas>

Cuando se trata de conjuntos de descripciones como la anterior usualmente se utiliza una notación simplificada que sólo contiene los valores (generalmente diferentes). Esa notación simplificada se denomina TUPLA o REGISTRO

Por ej.:

<123456; Juan Torres; 23/08/1995; Ing en Sistemas>

y la interpretación de esos valores es aplicable a todas las tupla por igual. elementos

<LU; Nombre y Apellido; Fecha nacimiento; carrera>

MODELO DE DATOS

Es una herramienta intelectual que permite plasmar una interpretación de un conjunto de aspectos del mundo real:

  • tiene poder expresivo para representar cómo están relacionados los datos
  • es abstracta, para ser mínimamente perturbable ante los cambios concernientes al aspecto evolutivo del mundo real.

Es un mecanismo de abstracción, que permite ver el contenido de información de los datos, en lugar de sus valores individuales.

Los modelos se usan extensivamente en muchas disciplinas para mejorar la comprensión y abstraer los detalles (modelos físicos, matemáticos, económicos, etc.)

En nuestra disciplina interesa comprender y elaborar MODELOS DE DATOS, que puedan ser codificados y manipulados computacionalmente.

DISEÑO DE UN MODELO DE DATOS

Modelado de Datos → organizar los datos para que representen una situación del mundo real con la mayor fidelidad posible, con el objetivo de poder manejarlos computacionalmente …

No es posible tener un conocimiento completo del mundo real → centrar la atención en la información relevante, ocultando o ignorando otra que NO sea relevante o que resulte inadecuada para el propósito requerido.

Comprender las características de la información relevante para determinar cómo van a ser organizados y procesados los datos → pueden ser descriptas a través de enunciaciones generales., por ej. lenguaje natural

Un conjunto formal y consistente de tales enunciaciones define un modelo conceptual de datos.

ETAPAS EN EL DISEÑO DE DATOS

ESQUEMA

FÍSICO

MODELO CONCEPTUAL DE DATOS

  • Se destaca el Modelo de Entidades y Relaciones (Modelo E/R - MER), propuesto por Chen en dos artículos ya icónicos, 1976 y 1977.

  • Según Chen, “El Modelo E/R puede ser usado como una base para una vista unificada de los datos”, adoptando “el enfoque más natural del mundo real que consiste en entidades e interrelaciones (relaciones )”.

  • Posteriormente otros autores lo han extendido con importantes aportes, lo que ha dado lugar a una familia de Modelos de Datos (MER Extendido – MERExt).

CONCEPTOS BÁSICOS

El Modelo E/R (MER), tal como fue propuesto por Chen, distinguía los siguientes elementos estáticos:

    • Entidad: objeto real o abstracto que existe en la realidad y acerca del cual se desea almacenar información.
    • Relación: (o Interrelación) asociación o vinculación entre entidades.
    • Atributos: Los atributos son características de las entidades y de las relaciones, que proveen detalles descriptivos acerca de ellas.

Diferentes tipos de interrelaciones, entidades y características de los atributos conducen al MERE.

REPRESENTACIÓN DE ELEMENTOS BÁSICOS

  • DIAGRAMA DE ENTIDADES Y RELACIONES

Entidades

Atributos

Relaciones

entre entidades

Otras definiciones de Entidad:

  • “Cualquier objeto (real o abstracto) que existe en la realidad y acerca del cual queremos almacenar información en la base de datos”.

  • “Algo con realidad objetiva que existe o puede ser pensado”.

  • “Una persona, lugar, cosa, concepto o suceso, real o abstracto, de interés para la empresa”.

  • “ Objetos (hechos, cosas, personas,...) que tienen propiedades en común y una existencia autónoma.”

ENTIDADES

Está formado por ejemplares o instancias, que son

→ entidades, cada una representa simbólicamente a

→ Un objeto del mundo real, distinguible entre otros

Se describe por medio de sus propios atributos.

Los objetos individuales son instancias de la entidad

Instancias o ejemplares

(individuales)

123, Carlos, Sánchez

124, Miguel, Rodríguez

125, José, González

126, Agustín, García

…....

(Conjunto) Entidad

CONJUNTO ENTIDAD

Existen dos categorías de tipos de entidades:

  • Regulares o fuertes, que son aquellas cuyos ejemplares tienen existencia por sí mismos (ej. Los ejemplares de ALUMNO)

  • Débiles, en las cuales la identificación y existencia de un ejemplar dependen de la identificación y existencia de un ejemplar de otro tipo de entidad, por ejemplo:
    • la existencia e identificación de una COPIA_LIBRO depende de la identificación y existencia de un ORIGINAL_LIBRO;
    • el RENGLON_REMITO depende de la identificación y existencia de un ejemplar de REMITO;
    • la identificación y existencia de una PROVINCIA depende de la identificación y existencia del PAÍS al cual pertenece…..

ENTIDADES

Las tres propiedades inherentes de las entidades:

  • Tiene sentido que exista (existencia propia), evaluado esto siempre en el contexto de un sistema destinado a manejar información.
  • Cada ejemplar de un tipo de entidad debe poder distinguirse de los demás,
  • Todos los ejemplares de un tipo de entidad deben tener las mismas propiedades.

IDENTIFICACIÓN DE ENTIDADES

  • Son los datos relativos a una entidad o relación
  • Cada atributo tiene asociado un Dominio de definición (entero, cadena de caracteres, fechas, etc.) y puede tomar un cierto valor dentro del dominio
  • Un atributo tiene diferentes características: presencia, cardinalidad y rol, también un origen y una composición
  • Se colocan junto a la entidad que describen.

ATRIBUTOS

Presencia: indica si

      • siempre se encontrará un valor para ese atributo (obligatorio)
      • habrá casos en los que esté ausente (opcional).

Cardinalidad: indica cuántas instancias del atributo pueden encontrarse en la descripción de una entidad o una relación, pueder ser

      • univaluado un sólo valor para una misma instancia (ej. Edad)
      • multivaluado si puede haber un conjunto de valores para una misma instancia (ej. Telefonos, pueden ser varios números).

ATRIBUTOS (CONT)

Rol: de acuerdo al rol que tienen dentro de la entidad puede ser:

    • Identificador principal (IP) identifica unívocamente cada uno de los ejemplares de la entidad
    • Identificador alternativo otro identificador de la entidad que puede cumplir el rol de IP.
    • Descriptor atributo que representa una característica de la entidad

Composición: indica si el atributo es

    • simple (ej. Nombre, nro.de documento, etc.)
    • compuesto por componentes más elementales, interpretándose su valor como la concatenación de los valores correspondientes a los componentes (ej. Dirección: calle, número, piso, dpto.)

ATRIBUTOS (CONT)

Origen: indica la procedencia del atributo, puede ser

    • nativo si pertenece a la descripción de la entidad o relación
    • derivado si su valor se obtiene mediante cálculo o algoritmo a partir de otros atributos (x ej. edad obtenido a partir de la fecha de nacimiento y la fecha actual)

ATRIBUTOS (CONT)

  • Todas las instancias de una entidad se describen mediante el mismo conjunto de atributos … (3a. Propiedad de Entidades)
  • (Casi) Siempre hay un atributo cuyo valor es distinto para cada instancia de una entidad → atributo identificador principal (ej. Número de libreta de un Alumno, patente de un Automóvil) … (2a. Propiedad de Entidades)
  • Algunas entidades pueden tener más un atributo identificador identificadores alternativos (ej. documento del Alumno) … (2a. Propiedad de Entidades)

ATRIBUTOS (CONT)

Cada conjunto de entidades debe tener al menos un identificador principal.

Ese identificador principal podría ser un atributo compuesto.

¿Podría ser un atributo multivaluado?

¿Podría ser un atributo opcional?

ATRIBUTOS (CONT)

EJEMPLO

Vamos a identificar de forma precisa las entidades y sus atributos para el siguiente enunciado:

“Se quiere registrar información para un sistema de compras de productos que realizan clientes de un negocio.”

  • Se necesita guardar los datos de los clientes, los mismos son, un identificador, nombre y apellido, fecha de nacimiento, dirección y su teléfono.
  • Opcionalmente una persona pueda tener otro número de teléfono y varios números de teléfono celular.
  • Los datos de las facturas que se registran son: su tipo y número (que identifica a cada factura), su fecha, el cliente y el importe total. Además se necesita guardar los datos de los productos que compondrán dicha factura.

Una relación (interrelación) es una asociación, vinculación o correspondencia entre conjuntos de entidades, y se materializa en un conjunto de asociaciones entre dos o más instancias del mismo o diferente tipo.

Igual que en el caso de las entidades, distinguiremos entre:

  • Conjunto Relación: el tipo de relación o estructura genérica que describe un conjunto de relaciones, y

  • Cada relación, o instancia de relación es decir, cada uno de los ejemplares concretos.

RELACIONES (INTERRELACIONES)

CURSA es un tipo de relación que vincula los tipos de entidades ALUMNO y MATERIA.

Un ejemplar del tipo de relación CURSA es la vinculación entre

el alumno “123, Carlos, Sánchez”

y la materia “EdD, Estructuras de Datos”

dado que satisface la frase

“123, Carlos Sánchez cursa la materia EdD, Estructuras de Datos”.

RELACIONES (INTERRELACIONES)

Ejemplares de Alumno

123, Carlos, Sánchez

124, Miguel, Rodríguez

125, José, González

…....

Ejemplares de Materia

EdD, Estructuras de Datos

BD, Bases de Datos

…....

Características

  • Nombre al igual que las entidades debe ser único
  • Grado u orden es el número de tipos de entidades que participan
  • Tipo de correspondencia o cardinalidad o multiplicidad es el número máximo de ejemplares de un tipo entidad que pueden estar asociados , en una determinada relación, con un ejemplar de otro(s)
  • Puede tener atributos propios

Los términos más usuales son los subrayados

TIPO DE RELACIÓN

  • Una relación R de orden n (n-aria) relaciona n conjuntos de entidades E1 ... En.
  • Cada instancia en R involucra las entidades E1, ..., En

Entonces si:

      • n=1 la relación se denomina UNARIA: una entidad involucrada;
      • n=2 la relación se denomina BINARIA: dos entidades involucradas;
      • n=3 la relación se denomina TERNARIA: tres entidades involucradas;
      • ...

RELACIONES

Uno a uno – 1 : 1

Uno a muchos – 1 : N

Muchos a muchos – N : N

RELACIONES: TIPOS DE CORRESPONDENCIAS

  • Esta información se coloca sobre los vínculos (líneas), en el ejemplo encerrado entre paréntesis.

  • La lectura que se hace de las cardinalidades se denomina Look-Across (LA) o Chen-Style, se lee sobre la línea de la ‘entidad destino’

  • ¿Cuantos ejemplares de la entidad E1 puede relacionarse con cada ejemplar de la entidad E2, como máximo y como mínimo?

RELACIONES: CARDINALIDADES

  • La cardinalidad máxima representa el máximo número de ejemplares de una entidad con los que se puede relacionar otra entidad
    • al menos 1 (puede ser 0 o 1)
    • como máximo N (muchos o varios, es una cantidad variable)
    • como máximo a(es una cantidad fija de ejemplares)

  • La cardinalidad mínima representa el mínimo número de ejemplares de una entidad con los que se puede relacionar otra entidad
    • cardinalidad mínima 0, un ejemplar de una entidad puede estar relacionado con otro,
    • cardinalidad mínima 1, un ejemplar de una entidad debe estar relacionado al menos con un ejemplar
    • cardinalidad mínima a, un ejemplar de una entidad debe estar relacionado al menos con a ejemplares

RELACIONES: CARDINALIDADES

Cual es la semántica de esta relación y de sus cardinalidades máximas?

Cada pieza forma-parte de otra u otras piezas

Cada pieza esta-formada-por otra u otras piezas

Notar que se describe con hechos afirmativos

RELACIONES UNARIAS

(REFLEXIVAS/RECURSIVAS)

Cual es la semántica de esta relación y de sus cardinalidades máximas? 1: N

Cada carrera pertenece a un único departamento

Cada departamento posee muchas carreras

RELACIONES BINARIAS 1:N

Cual es la semántica de esta relación y de sus cardinalidades máximas? N:N

Cada alumno practica varios deportes

Cada deporte es practicado por varios alumnos

RELACIONES BINARIAS N:N

Cual debería ser la semántica ‘COMPLETA’ de esta relación, interpretada en el mundo real?

Un alumno puede practicar un deporte? O podría no practicar ninguno?

Un deporte puede ser practicado por varios alumnos? O podría ocurrir que nadie lo practicara?

Hasta ahora sólo se ha indicado que un deporte podría ser practicado por varios alumnos y que un alumno podría practicar varios deportes… los casos más restrictivos no están representados.

RELACIONES OPCIONALES VS. OBLIGATORIAS

los casos más restrictivos se indican donde figura el *

Si un alumno practica al menos un deporte?

O podría no practicar ninguno?

Un deporte es practicado por al menos un alumno?

O podría ocurrir que nadie lo practicara?

*, N 1, N

*, N 0, N

1, N *, N

0, N *, N

RELACIONES OPCIONALES VS. OBLIGATORIAS

CARDINALIDADES MÍNIMAS

Este diagrama expresa que:

  • Un alumno practica al menos un deporte y podría practicar varios.
  • Un deporte podría no ser practicado por ningún alumno, pero puede ser practicado por uno o más alumnos.

En la cardinalidad mínima

      • 0 indica OPCIONALIDAD
      • 1 indica OBLIGATORIEDAD (relación mandatoria)

RELACIONES OPCIONALES VS. OBLIGATORIAS

CARDINALIDADES MÍNIMAS

RELACIÓN ENTIDAD DÉBIL - ENTIDAD FUERTE

  • Una entidad débil puede ser unívocamente identificada sólo en el contexto de otra entidad fuerte o propietaria.
  • Entidades fuerte y débil están vinculadas por una relación binaria (1,1):(*,N). Siempre la cardinalidad del lado 1 es 1. (Porqué?)
  • La entidad débil tiene una dependencia de existencia y de identificación respecto de la entidad fuerte.

ENTIDAD FUERTE ENTIDAD DÉBIL

¿Cómo indicar la dependencia de existencia y de identificación? → esquema lógico

Participación total o parcial

¿Cómo representar los distintos casos? → esquema lógico

JERARQUÍAS

(RELACIONES ES-UN O ISA)

Supertipo

Subtipo

Subtipo

Jerarquía Exclusiva

Jerarquía Compartida

Subtipo

Supertipo/ Subtipo

No existen reglas que indiquen cómo construir un modelo de datos, sólo principios generales a aplicar junto al criterio del diseñador experimentado

    • Interpretar las frases expresadas en lenguaje natural (en el relevamiento), identificando cuáles son las entidades (datos) y cuales las relaciones (entre los datos) en la organización.
    • Chen propuso las siguientes heurísticas:
      • En general un sustantivo es una entidad, aunque también podría ser un atributo (Ej: “los ALUMNOS cursan MATERIAS”)
      • Un verbo o frase verbal puede indicar una relación entre entidades (Ej: “los alumnos CURSAN materias”). Asociaciones entre los datos.
    • Que información acerca de las entidades y relaciones deberían registrarse? → determinar los atributos (de entidades y relaciones).
    • Respecto de relaciones más complejas (ternarias, agregaciones, etc.) la experiencia del diseñador, las herramientas computacionales que maneje y el conocimiento de las transformaciones en esquemas equivalentes constituyen un recurso fundamental.

CONSTRUCCIÓN DEL MER

BD_01_Modelo Entidad-Relacion - 45 - Google Slides