Modelo de Datos

República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular para las Telecomunicaciones y
la Informática.
Misión Sucre.
Aldea Universitaria Fray Pedro de Agreda.
Asignatura Sistemas I.
TEMA 2. Modelo de Datos
Prof. Juan Cisneros. Septiembre, 2008
MODELO DE DATOS
Un modelo de datos es un formalismo matemático que consta de una
notación para describir los datos y las estructuras de datos
(información), y de un conjunto de operaciones válidas que se pueden
utilizar para manipular estos datos, o, al menos, los símbolos que los
representan. Es un dispositivo de abstracción que nos permite ver el
bosque (la información contenida en los datos) en oposición a los
árboles (valores individuales de los datos).
Objetivos del modelo de datos:
Formalización:
• Describir las estructuras permitidas y las restricciones a fin de
representar los datos de un sistema de información.
• Establecer las bases para la definición de un lenguaje de datos.
• Facilitar la apreciación objetiva de la riqueza o flexibilidad de las
estructuras de datos, ayudando a la comparación formal de los distintos
modelos de datos y a la evaluación de un SGBD.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
MODELO DE DATOS
Diseño:
• Es uno de los elementos básicos (junto con los lenguajes,
documentación y otras herramientas) para el desarrollo de una
metodología de diseño de BD.
Los principales objetivos del modelamiento de datos, es encontrar la
forma de representar los datos de un problema en un sistema. Es decir
conocer los datos involucrados, quienes van a usarlos y como van a
usarlos.
En la actualidad se reconocen tres generaciones de modelos de datos:
1ra generación: Modelos jerárquicos y en red o reticular.
2da generación: Modelo relacional.
3ra generación: Modelos semántico, de objetos complejos, orientado a
objetos y deductivo.
Realidad
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
Sistema
MODELO DE DATOS
Definición:
Conjunto de conceptos, reglas y convenciones que permiten describir
los datos del Universo de discurso, sus relaciones, su semántica y sus
limitantes.
Un modelo de datos se define a través de:
• Un conjunto de restricciones inherentes (invariantes del modelo).
• Un conjunto de restricciones semánticas (distintas para cada
problema).
Componentes:
Estructura de datos: colección de objetos abstractos para representar
la información.
Definiciones de integridad: leyes que limitan el conjunto de casos de
las estructuras de datos que pueden aparecer legalmente en cualquier
base de datos que se ajuste al modelo.
Operadores: conjunto de reglas bien definidas que permiten manipular
las estructuras de datos.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
MODELO DE DATOS
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
COMPARACIÓN ENTRE LOS MODELOS DE DATOS
Los modelos jerárquicos, en red y relacional han sido soportados por
gran cantidad de SGBD durante más de tres décadas. Los que soportan
los modelos de 3ra generación, están comenzando ha ser
implementados. En la actualidad es el modelo relacional el que ha
demostrado mayor fuerza y se encuentra más difundido porque:
• Los datos y las relaciones entre ellos se almacenan, al menos
conceptualmente, de un modo en que los usuarios entiendan con más
facilidad.
• Posee una fundamentación desde el punto de vista teórico que se basa
en la matemática (los conceptos del álgebra relacional ) y la teoría de
predicados de 1er orden.
• Los usuarios pueden obtener información de la BD sin asistencia de
sistemas complejos.
Las principales características de los modelos de la 1ra y 2da
generación y sus debilidades se describen en la tabla siguiente.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
COMPARACIÓN ENTRE LOS MODELOS DE DATOS
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
COMPARACIÓN ENTRE LOS MODELOS DE DATOS
Modelo reticular
Cliente 1
Cliente 2
Modelo jerárquico
Banco
Cuenta 1
Cuenta 2
Cliente 1
Cuenta 3
Cliente 2
Cliente 3
Cuenta 4
Cliente 3
Cuenta 5
Cuenta 1
Cuenta 2
Cuenta 2 Cuenta 5
Modelo relacional
Cliente
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
Cliente - Cuenta
Cuenta
Cuenta 3 Cuenta 4
TIPOS DE MODELOS DE DATOS
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
También conocido como modelo entidad-interrelación.
• Propuesto por Peter Chen en 1976
• Define dos perspectivas en la definición del modelo de datos:
Perspectiva estática:
• Entidad: Es aquel objeto (real o abstracto) acerca del cual se
quiere almacenar información en la base de datos. Debe
cumplir las siguientes reglas:
1. Tiene que tener existencia propia.
2. Cada ocurrencia de un tipo de entidad debe poder
distinguirse de las demás.
3. Todas las ocurrencias de un tipo deben tener los mismos
tipos de características (atributos).
• Relación: Asociación o correspondencia existente entre
entidades.
• Dominio (conjunto de valores posibles que puede tomar una
cierta característica) y valor.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
TIPOS DE MODELOS DE DATOS
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Atributo.
• Dato específico, significativo para una entidad, que: la califica (ej:
color) o la identifica (ej: DNI) o la clasifica (ej: grupo) o la cuantifica (ej:
peso) o expresa su estado (ej: pagado, solicitado).
• Pueden ser opcionales u obligatorios.
• Para cada atributo existe un rango de valores permitidos (dominio del
atributo)
Restricciones:
• Sobre los valores, que delimitan los valores que pueden corresponder
a un cierto objeto del modelado.
• Sobre el número de ocurrencias, que delimitan el número de objetos
que pueden intervenir en un tipo de interrelación.
Perspectiva dinámica: Lenguajes que operan en el nivel conceptual
basándose en el modelo entidad-relación. Estos lenguajes permiten
formular consultas a la BD con sentencias que se parecen al lenguaje
natural y son sencillas de formular. (SQL, QBE, etc. )
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
TIPOS DE MODELOS DE DATOS
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
El objetivo es identificar y representar las “cosas” de importancia en el
funcionamiento del negocio (entidades), sus propiedades (atributos), y
la forma en que estas “cosas” se relacionan entre sí (relaciones)
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
TIPOS DE MODELOS DE DATOS
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
El objetivo es identificar y representar las “cosas” de importancia en el
funcionamiento del negocio (entidades), sus propiedades (atributos), y
la forma en que estas “cosas” se relacionan entre sí (relaciones)
Representación Gráfica Diagrama Entidad-Relación (ME/R)
Entidad
• Son cosas u objetos del mundo real, abstractas o concretas, tangibles
o intangibles, que son distinguibles de los demás objetos. Tienen un
conjunto de propiedades, y los valores para algún conjunto de
propiedades pueden identificar una entidad de forma unívoca
• La entidades se representan gráficamente mediante un rectángulo.
Alumno
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
TIPOS DE MODELOS DE DATOS
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Relación
• Asociación entre diferentes entidades. Por ejemplo, un cliente compra
artículos; donde compra es la relación entre ambas entidades.
• La relación entre entidades se representa mediante un rombo.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
TIPOS DE MODELOS DE DATOS
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Atributo
• Son las propiedades descriptivas que poseen todos los elementos de
un conjunto de entidades. Por ejemplo alumno = (nom-alumno, cialumno, dirección, carrera). Y el dominio de los atributos son los
conjuntos de valores permitidos para cada uno.
• Los atributos se representan mediante elipses.
dirección
nom­alumno
Alumno
carrera
ci­alumno
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
TIPOS DE MODELOS DE DATOS
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Clave Primaria
• Son atributos que se usan para diferenciar una entidad de otra, por
ejemplo un alumno de otro, o un producto de otro.
• La llave primaria debe ser única y de preferencia no cambie con el
tiempo.
• Cada juego de entidades (tabla) debe tener una llave primaria.
• Se representan subrayando el atributo.
dirección
nom­alumno
Alumno
carrera
ci­alumno
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
CARDINALIDAD
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Cardinalidad
• Es el número de entidades con la cual otra entidad puede asociar
mediante una relación.
•Número máximo y mínimo de ocurrencias de un tipo de entidad que
pueden estar interrelaciones con una entidad del otro u otros tipos de
entidad que participan en un tipo de interrelación.
•La cardinalidad puede ser:
• Uno a uno (1:1)
• Uno a muchos ó muchos a uno (1:N)
• Muchos a muchos (N:M)
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
CARDINALIDAD
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Cardinalidad Uno a Uno (1:1)
• Una entidad en A esta asociada con una y solo una entidad en B y
viceversa.
A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
Ejemplo: Un paciente en un hospital tiene un solo cuarto y un cuarto
pertenece a un solo paciente (hospital privado)
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
CARDINALIDAD
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Cardinalidad Uno a Muchos (1:N)
• Una entidad en A esta asociada con cualquier número (0 ó más) de
entidades en B. Una entidad en B, puede estar asociada a lo mucho con
una entidad en A
B1
B2
B3
B4
B5
A1
A2
A3
Ejemplo: El titular de una cuenta corriente puede tener cualquier
número de tarjetas, pero cada tarjeta pertenece a una sola persona
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
CARDINALIDAD
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Cardinalidad Muchos a Muchos (N:M)
• Una entidad en A esta asociada con cualquier número de entidades en
B (0 ó más) y viceversa.
A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
B5
Ejemplo: Un estudiante puede cursar una o mas asignaturas, una
asignatura puede ser cursada por uno o mas estudiantes.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
CARDINALIDAD
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Cardinalidad Ejemplos
Hombre
1
Casado
1
Mujer
Uno a Uno: Un hombre esta casado con una sola mujer, y una mujer esta casada con un
solo hombre.
Jugador
N
Integra
1
Equipo
Uno a muchos: Un jugador de beisbol juega en un equipo, en una equipo existen varios
jugadores.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
CARDINALIDAD
Modelo Entidad-Relación (ME/R)
Cardinalidad Ejemplos
Estudiante
N
Cursa
M
Asignatura
Muchos a Muchos: Un estudiante cursa varias materias, una materia es cursada por varias
estudiantes.
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS
INVESTIGAR
•
•
•
•
Modelos de datos semántico.
Modelo de datos deductivo.
Modelo de datos orientado a objetos.
Modelo entidad relación extendido (MER/E).
TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE BASE DE DATOS