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FUNDAMENTOS DE FUNDAMENTOS DE BASES DE DATOSBASES DE DATOS

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJESERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE

SENA – Regional Distrito CapitalSENA – Regional Distrito Capital

Ing. Esperanza Pérez M.Ing. Esperanza Pérez M.

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1. SISTEMA GESTOR DE BASES 1. SISTEMA GESTOR DE BASES DE DATOS (SGBD)DE DATOS (SGBD)

Consiste en una colección de datos Consiste en una colección de datos interrelacionadosinterrelacionados y un conjunto de y un conjunto de programas para acceder a dichos datos.programas para acceder a dichos datos.

La colección de Datos, normalmente La colección de Datos, normalmente denominada “Base de Datos”, contiene denominada “Base de Datos”, contiene información relevante para una empresa.información relevante para una empresa.

Continuación BDContinuación BD

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Una base de datos, es una colección de Una base de datos, es una colección de tablas en las que se almacena un conjunto tablas en las que se almacena un conjunto especifico de datos estructurado.especifico de datos estructurado.

Una tabla contiene una colección de Una tabla contiene una colección de filasfilas, , también denominada tuplas o también denominada tuplas o registros.registros.

Columnas, Columnas, también llamadas atributos. Cada también llamadas atributos. Cada columna de la tabla se ha diseñado para columna de la tabla se ha diseñado para almacenar un determinado tipo de almacenar un determinado tipo de información, ej: fecha, nombres, importes en información, ej: fecha, nombres, importes en moneda, o númerosmoneda, o números

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SISTEMA GESTOR DE BASES DE SISTEMA GESTOR DE BASES DE DATOS (SGBD)DATOS (SGBD)

OBJETIVO: Proporcionar una forma de OBJETIVO: Proporcionar una forma de almacenar y recuperar la información de almacenar y recuperar la información de una DB de manera que sea tanto una DB de manera que sea tanto práctica práctica como como eficiente.eficiente.

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SISTEMA GESTOR DE BASES DE SISTEMA GESTOR DE BASES DE DATOS (SGBD)DATOS (SGBD)

Los SGBD se diseñan para gestionar grandes Los SGBD se diseñan para gestionar grandes cantidades de información.cantidades de información.La gestión de los datos implica tanto la definición de La gestión de los datos implica tanto la definición de estructuras para almacenar la información como la la información como la provisión de mecanismos para la provisión de mecanismos para la manipulación de la información.Los SGBD deben proporcionar la fiabilidad de la Los SGBD deben proporcionar la fiabilidad de la información almacenada, a pesar de las caídas del información almacenada, a pesar de las caídas del sistema o los intentos de acceso sin autorización.sistema o los intentos de acceso sin autorización.Si los datos van a ser compartidos entre diversos Si los datos van a ser compartidos entre diversos usuarios, el sistema debe evitar posibles resultados usuarios, el sistema debe evitar posibles resultados anómalos.anómalos.

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1.1. APLICACIONES DE LOS 1.1. APLICACIONES DE LOS SGBDSGBD

BANCA: BANCA: Para información de los Para información de los clientes, cuentas y préstamos, y clientes, cuentas y préstamos, y transacciones.transacciones.

LÍNEAS AÉREAS: LÍNEAS AÉREAS: Para Para reservas e información de planificación.reservas e información de planificación.

UNIVERSIDADES: UNIVERSIDADES: Para Para información de los estudiantes, matriculas información de los estudiantes, matriculas de las asignaturas y cursos.de las asignaturas y cursos.

TRANSACCIONES DE TRANSACCIONES DE TARJETAS DE TARJETAS DE CRÉDITO: CRÉDITO: Para compras con TC y Para compras con TC y generación mensual de extractos.generación mensual de extractos.

RECURSOS HUMANOS: RECURSOS HUMANOS: para información sobre los empleados, para información sobre los empleados, salarios, impuestos y beneficios, y para la salarios, impuestos y beneficios, y para la generación de nominas.generación de nominas.

TELECOMUNICACIONES: TELECOMUNICACIONES: Para guardar un registro de las llamadas Para guardar un registro de las llamadas realizadas, generación mensual de facturas, realizadas, generación mensual de facturas, manteniendo el saldo de las tarjetas manteniendo el saldo de las tarjetas telefónicas prepago y para almacenar telefónicas prepago y para almacenar información sobre redes de comunicaciones.información sobre redes de comunicaciones.

FINANZAS: FINANZAS: Para almacenar Para almacenar información sobre grandes empresas, ventas y información sobre grandes empresas, ventas y compras de documentos formales financieros, compras de documentos formales financieros, como bolsa y bonos.como bolsa y bonos.

VENTAS: VENTAS: Para información de clientes Para información de clientes productos y compras.productos y compras.

PRODUCCIÓN: PRODUCCIÓN: Para la gestión de Para la gestión de la cadena de producción y para el seguimiento la cadena de producción y para el seguimiento de la producción de elementos en las de la producción de elementos en las factorías, inventarios de elementos en factorías, inventarios de elementos en almacenes y pedidos de elementos.almacenes y pedidos de elementos.

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1.2. SGBD FRENTE A SISTEMAS 1.2. SGBD FRENTE A SISTEMAS DE ARCHIVOSDE ARCHIVOS

Redundancia e Inconsistencia de Redundancia e Inconsistencia de Datos: Datos: Debido a que los archivos y programas Debido a que los archivos y programas de aplicación son creados por diferentes de aplicación son creados por diferentes programadores en un largo período de tiempo, los programadores en un largo período de tiempo, los diversos archivos tienen probablemente diferentes diversos archivos tienen probablemente diferentes formatos y los programas pueden estar escritos en formatos y los programas pueden estar escritos en diferentes lenguajes. Más aún la información puede diferentes lenguajes. Más aún la información puede estar duplicada en diferentes lugares (archivos).estar duplicada en diferentes lugares (archivos).

Dificultad en el acceso a los Dificultad en el acceso a los datos: datos: La cuestión aquí es que el entorno de La cuestión aquí es que el entorno de procesamiento de archivos convencional no procesamiento de archivos convencional no permite que los datos necesarios sean obtenidos permite que los datos necesarios sean obtenidos de un forma práctica y eficiente.de un forma práctica y eficiente.

Aislamiento de Datos: Aislamiento de Datos: Debido a que los Debido a que los datos están dispersos en varios archivos, y los datos están dispersos en varios archivos, y los archivos pueden estar en diferentes formatos, es archivos pueden estar en diferentes formatos, es difícil escribir nuevos programas de aplicación para difícil escribir nuevos programas de aplicación para recuperar los datos apropiadosrecuperar los datos apropiados.

Problemas de Integridad: Problemas de Integridad: Los valores Los valores de los datos almacenados en la base de datos de los datos almacenados en la base de datos deben satisfacer cierto tipos de deben satisfacer cierto tipos de restricciones de restricciones de consistencia.consistencia.

Problemas de Atomicidad:Problemas de Atomicidad: Un Un computador, como cualquier otro dispositivo computador, como cualquier otro dispositivo mecánico o eléctrico, esta sujeto a fallo. En mecánico o eléctrico, esta sujeto a fallo. En muchas aplicaciones es crucial asegurar que, una muchas aplicaciones es crucial asegurar que, una vez que un fallo ha ocurrido y se ha detectado, los vez que un fallo ha ocurrido y se ha detectado, los datos se restauran al estado de consistencia que datos se restauran al estado de consistencia que existía antes del fallo. existía antes del fallo.

Anomalías en el acceso Anomalías en el acceso concurrente: concurrente: Conforme se ha ido mejorando Conforme se ha ido mejorando el conjunto de ejecución de los sistemas y ha sido el conjunto de ejecución de los sistemas y ha sido posible una respuesta en tiempo más rápida, posible una respuesta en tiempo más rápida, muchos sistemas han ido permitiendo a múltiples muchos sistemas han ido permitiendo a múltiples usuarios actualizar los datos simultáneamente. En usuarios actualizar los datos simultáneamente. En tales sistemas un entorno de interacción de tales sistemas un entorno de interacción de actualizaciones concurrentes puede dar lugar datos actualizaciones concurrentes puede dar lugar datos inconsistentes.inconsistentes.

Problemas de Seguridad: Problemas de Seguridad: No todos los No todos los usuarios de un sistema de bases de datos usuarios de un sistema de bases de datos deberían poder acceder a todos los datos. deberían poder acceder a todos los datos.

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1.4 MODELO DE DATOS1.4 MODELO DE DATOS

Es una colección de herramientas conceptuales para describir los Es una colección de herramientas conceptuales para describir los datos, las relaciones, la semántica y las restricciones de datos, las relaciones, la semántica y las restricciones de consistencia.consistencia.

Hay dos tipos de modelos de datos: Hay dos tipos de modelos de datos:

Los Modelos Conceptuales:Los Modelos Conceptuales: Los modelos conceptuales se utilizan Los modelos conceptuales se utilizan para representar la realidad a un alto nivel de abstracción. Mediante para representar la realidad a un alto nivel de abstracción. Mediante los modelos conceptuales se puede construir una descripción de la los modelos conceptuales se puede construir una descripción de la realidad fácil de entender. realidad fácil de entender.

Los Modelos Lógicos: En los modelos lógicos, las descripciones En los modelos lógicos, las descripciones de los datos tienen una correspondencia sencilla con la estructura de los datos tienen una correspondencia sencilla con la estructura física de la base de datosfísica de la base de datos

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1.4.1 Modelo Entidad - 1.4.1 Modelo Entidad - RelaciónRelación

El modelo E/R esta basado en una percepción del El modelo E/R esta basado en una percepción del mundo real que consta de una colección de mundo real que consta de una colección de objetos básicos llamados objetos básicos llamados entidadesentidades, , y de y de relacionesrelaciones entre estos objetos.entre estos objetos.

El modelo E/R permite al diseñador concebir la El modelo E/R permite al diseñador concebir la DB a un nivel superior de abstracción, DB a un nivel superior de abstracción, aislándolo de consideraciones relativas a la aislándolo de consideraciones relativas a la máquina.máquina.

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COMPONENTES BÁSICOS DEL COMPONENTES BÁSICOS DEL MERMER

Rectángulos: Representan Conjuntos de Rectángulos: Representan Conjuntos de Entidades.Entidades.

Elipses: Representan Elipses: Representan Atributos.Atributos. Rombos: Representan Rombos: Representan RelacionesRelaciones entre entre

conjuntos de Entidades.conjuntos de Entidades. Líneas: “Que unen los Líneas: “Que unen los AtributosAtributos con los con los

conjuntos de conjuntos de Entidades”Entidades” y “los conjuntos y “los conjuntos de de EntidadesEntidades con lascon las Relaciones”.Relaciones”.

1111

1.4.1.1 Entidades1.4.1.1 Entidades

““Una persona, lugar, cosa, concepto o Una persona, lugar, cosa, concepto o suceso, real o abstracto, de interés para la suceso, real o abstracto, de interés para la empresa”. empresa”. La representación gráfica de un tipo de La representación gráfica de un tipo de entidad entidad en este modelo es un rectángulo en este modelo es un rectángulo etiquetado en cuyo interior esta el nombre etiquetado en cuyo interior esta el nombre del tipo de entidad.del tipo de entidad.Las entidades se describen en una DB Las entidades se describen en una DB mediante un conjunto de mediante un conjunto de atributos.atributos.

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1.4.1.1.1Tipos de Entidades1.4.1.1.1Tipos de Entidades

Regulares: Son aquellas cuyos ejemplares Regulares: Son aquellas cuyos ejemplares tienen existencia por si mismos.tienen existencia por si mismos.

Débiles: En las cuales la existencia de un Débiles: En las cuales la existencia de un ejemplar depende de que exista un cierto ejemplar depende de que exista un cierto ejemplar de un tipo de entidad.ejemplar de un tipo de entidad.

1313

Representación de los tipos de Representación de los tipos de EntidadEntidad

Entidad RegularEntidad Regular Entidad DébilEntidad Débil

Película Ejemplar

1414

1.4.1.2 Interrelación1.4.1.2 Interrelación

Una asociación, vinculación o Una asociación, vinculación o correspondencia entre entidades.correspondencia entre entidades.

Cliente Impositor Cuenta

Id_Cliente Nombre_Cliente Dir_Cliente Ciudad_Cliente Num_Cuenta Saldo

IMPOSITOR, RA: adj. y s. Que ingresa dinero en una Institución Bancaria.

1515

1.4.1.3 Dominio y Valor1.4.1.3 Dominio y Valor

El Conjunto de posibles valores que El Conjunto de posibles valores que puede tomar una cierta característica se puede tomar una cierta característica se denomina dominio.denomina dominio.

Def. Un Conjunto de valores homogéneo Def. Un Conjunto de valores homogéneo con un nombre. con un nombre.

El dominio es un elemento del modelo que El dominio es un elemento del modelo que tiene existencia propia tiene existencia propia independientemente de cualquier otro independientemente de cualquier otro elemento.elemento.

1616

Representación de un DominioRepresentación de un Dominio

IDIOMAS

EspañolInglés

FrancésAlemán

1717

1.4.1.4 Atributos1.4.1.4 Atributos

Las entidades se describen en una base de Las entidades se describen en una base de datos mediante un datos mediante un ConjuntoConjunto de de AtributosAtributos..

““Cada una de las propiedades o Cada una de las propiedades o características que tiene un tipo de características que tiene un tipo de entidad o un tipo de interrelación”entidad o un tipo de interrelación”

El atributo le da una determinada El atributo le da una determinada interpretación al dominio. interpretación al dominio.

1818

Representación de Dominio y de Representación de Dominio y de AtributoAtributo

Para simplificar la Para simplificar la representación representación gráfica y siempre que gráfica y siempre que coincida el nombre coincida el nombre del dominio con el del dominio con el atributo, será atributo, será suficiente con el suficiente con el circulo u ovalo con el circulo u ovalo con el nombre del atributo.nombre del atributo.

CURSO

IDIOMAS

IDIOMA

1919

Representación de Representación de Atributos,Atributos, tipos tipos de de EntidadesEntidades y de y de InterrelacionesInterrelaciones

2020

1.4.1.4.1 Atributos Compuestos1.4.1.4.1 Atributos Compuestos

Son atributos definidos sobre más de un Son atributos definidos sobre más de un dominio. A diferencia de los dominio. A diferencia de los Dominios Dominios que que tienen vida Propia, es decir, existen por si tienen vida Propia, es decir, existen por si mismos, la existencia de un atributo está mismos, la existencia de un atributo está ligada a la del correspondiente tipo de ligada a la del correspondiente tipo de entidad.entidad.

2121

1.4.2 RESTRICCIONES1.4.2 RESTRICCIONES El modelo E/R tiene como restricción inherente El modelo E/R tiene como restricción inherente

que sólo permite establecer interrelaciones que sólo permite establecer interrelaciones entre entidades, NO estando Admitidas entre entre entidades, NO estando Admitidas entre entidades e interrelaciones ni entre entidades e interrelaciones ni entre interrelaciones.interrelaciones.

Las entidades deben tener un Único Las entidades deben tener un Único identificador. identificador.

Las restricciones sobre valores se establecen Las restricciones sobre valores se establecen mediante la definición de Dominios.mediante la definición de Dominios.

Las restricciones estructurales se refieren tanto Las restricciones estructurales se refieren tanto a atributos como a interrelaciones.a atributos como a interrelaciones.

2222

Restricciones Entre Todos los Restricciones Entre Todos los Atributos Atributos de un Tipo dede un Tipo de Entidad Entidad

Cada uno de estos conjuntos de atributos se denomina Identificador Candidato (IC).

Cuando un IC es compuesto, el Número de atributos que lo componen debe ser mínimo, en el sentido de que la eliminación de cualquiera de ellos le haría perder su carácter de identificador. Luego todo IC debe cumplir la condición de ser Univoco y mínimo.

2323

Identificadores Principales Identificadores Principales CompuestosCompuestos

Se pueden Se pueden representar de representar de forma análoga a forma análoga a la de los atributos la de los atributos compuestos.compuestos.

2424

Atributos Multivaluados y Atributos Multivaluados y OpcionalesOpcionales

Hay atributos que pueden tomar más de Hay atributos que pueden tomar más de un valor. En ellos, se pueden colocar un valor. En ellos, se pueden colocar apropiadamente límites inferior y superior apropiadamente límites inferior y superior en el número de valores en el atributo en el número de valores en el atributo multivalorado. multivalorado.

EJEMPLAR

Código

IdiomaFormatoVHS

Beta

MP3

DVD

Inglés

Francés

Español

Alemán

TELEFONO

Num. Teléfono

Tel: Móvil

Tel: Oficina

Tel: Casa

2525

Ejemplo de atributos multivaluado Ejemplo de atributos multivaluado (Idioma) y Opcional (Número)(Idioma) y Opcional (Número)

2626

Cardinalidad de Un Atributo en el tipo de Cardinalidad de Un Atributo en el tipo de Entidad o en el tipo de Interrelación al cual Entidad o en el tipo de Interrelación al cual

pertenece.pertenece.

Se entiende por cardinalidad mínima o Se entiende por cardinalidad mínima o máxima de un atributo el número mínimo máxima de un atributo el número mínimo o máximo de valores que puede tomar o máximo de valores que puede tomar ese atributo en cada ejemplar del tipo de ese atributo en cada ejemplar del tipo de entidad al cual pertenece.entidad al cual pertenece.

Las cardinalidades se representan Las cardinalidades se representan asociando un par de números enteros asociando un par de números enteros (mín, máx) al correspondiente atributo.(mín, máx) al correspondiente atributo.

2727

Cuatro tipos Posibles de Cuatro tipos Posibles de CardinalidadesCardinalidades

2828

FIN – PARTE IFIN – PARTE I

EJERCICIOVIDEO TIENDA

2929

-ANEXOS--ANEXOS- REDUNDANCIA E REDUNDANCIA E

INCONSISTENCIA DE DATOSINCONSISTENCIA DE DATOS

La dirección y número de teléfono de un cliente La dirección y número de teléfono de un cliente particular puede aparecer en un archivo que particular puede aparecer en un archivo que contenga contenga cuentas de ahorroscuentas de ahorros y en un archivo que y en un archivo que contenga registros de una contenga registros de una cuenta corrientecuenta corriente. .

Esta redundancia conduce a un almacenamiento y Esta redundancia conduce a un almacenamiento y coste de acceso más alto. Además, puede coste de acceso más alto. Además, puede conducir a la inconsistencia de los datos.conducir a la inconsistencia de los datos.

““Es decir, las diversas copias de los mismos datos Es decir, las diversas copias de los mismos datos pueden NO coincidir” pueden NO coincidir”

3030

-ANEXO--ANEXO-DIFICULTAD EN EL ACCESO A DIFICULTAD EN EL ACCESO A

DATOSDATOS

Supóngase que uno de los empleados del Supóngase que uno de los empleados del Banco Necesita averiguar Banco Necesita averiguar los nombres los nombres de todos los clientes que viven en la de todos los clientes que viven en la localidadlocalidad X de la ciudad. X de la ciudad.

a)a) El empleado obtiene la lista de todos los clientes y obtiene El empleado obtiene la lista de todos los clientes y obtiene manualmente la información que necesita.manualmente la información que necesita.

b)b) Pedir al departamento de procesamiento de datos que haga que Pedir al departamento de procesamiento de datos que haga que un programador de sistemas escriba el programa de aplicación un programador de sistemas escriba el programa de aplicación necesario.necesario.

3131

-ANEXOS--ANEXOS-PROBLEMAS DE INTEGRIDADPROBLEMAS DE INTEGRIDAD

El saldo de una cuenta bancaria no puede El saldo de una cuenta bancaria no puede nunca ser más bajo de una cantidad nunca ser más bajo de una cantidad predeterminada (por ejemplo 25 US).predeterminada (por ejemplo 25 US).

3232

- ANEXOS - - ANEXOS - ATOMICIDADATOMICIDAD

Consideremos un programa para Consideremos un programa para transferir 500 UStransferir 500 US desde la cuenta desde la cuenta AA a la a la BB. Si ocurre un fallo del . Si ocurre un fallo del sistema durante la ejecución del programa, es sistema durante la ejecución del programa, es posible que los 500 US fueron eliminados de la posible que los 500 US fueron eliminados de la cuenta cuenta AA pero no abonados a la cuenta pero no abonados a la cuenta BB, , resultando un estado de la base de datos resultando un estado de la base de datos inconsistente.inconsistente.

Claramente, es esencial para la consistencia de la Claramente, es esencial para la consistencia de la base de datos que ambos, el base de datos que ambos, el abonoabono y y el el cargocargo tengan lugar, o que ninguno tenga lugartengan lugar, o que ninguno tenga lugar..

3333

-ANEXO--ANEXO-ANOMALIAS EN EL ACCESO ANOMALIAS EN EL ACCESO

CONCURRENTECONCURRENTEConsidérese una cuenta bancaria Considérese una cuenta bancaria AA, que tiene 500 US. , que tiene 500 US.

Si dos clientes retiran fondos (por ejemplo 50 US y 100 US Si dos clientes retiran fondos (por ejemplo 50 US y 100 US respectivamente) de la cuenta respectivamente) de la cuenta AA en aproximadamente el en aproximadamente el mismo tiempo, el resultado de las ejecuciones mismo tiempo, el resultado de las ejecuciones concurrentes puede dejar la cuenta en un estado concurrentes puede dejar la cuenta en un estado incorrecto (o inconsistente). incorrecto (o inconsistente).

Pueden leer ambos el valor 500 US, y escribir después 450 Pueden leer ambos el valor 500 US, y escribir después 450 US y 400 US, respectivamente. Dependiendo de cuál US y 400 US, respectivamente. Dependiendo de cuál escriba el último valor. En lugar del valor correcto 350 escriba el último valor. En lugar del valor correcto 350 US.US.

3434

-ANEXOS--ANEXOS-PROBLEMAS DE SEGURIDADPROBLEMAS DE SEGURIDAD

En un sistema Bancario, el personal de En un sistema Bancario, el personal de nóminas necesita ver sólo esa parte de la nóminas necesita ver sólo esa parte de la DB que tiene información acerca de varios DB que tiene información acerca de varios empleados del banco. empleados del banco.

No necesita acceder a la información acerca No necesita acceder a la información acerca de las cuentas de los clientes. de las cuentas de los clientes.

RELACION 1 – a - VariosRELACION 1 – a - Varios

a)a) Un Un DepartamentoDepartamento está asociado con está asociado con cualquier número de cualquier número de EmpleadosEmpleados, , incluyendo Cero.incluyendo Cero.

b)b) Cualquier Cualquier EmpleadoEmpleado esta asociado con, esta asociado con, como máximo, un como máximo, un DepartamentoDepartamento..

EMPLEADO DEPARTAMENTO

Trabaja para

Emplea a

RELACION 1 – a – VariosRELACION 1 – a – VariosOBLIGATORIA EN EL EMPLEADOOBLIGATORIA EN EL EMPLEADO

a)a) Todo Todo EmpleadoEmpleado debe trabajar para un debe trabajar para un DepartamentoDepartamento..

b)b) ““En este caso, la relación con respecto al En este caso, la relación con respecto al EmpleadoEmpleado es obligatoria . es obligatoria .

EMPLEADO DEPARTAMENTO

Trabaja para

Emplea a

Modelo RelacionalModelo Relacional1 a Varios1 a Varios

RELACION 1 – a – 1RELACION 1 – a – 1

a)a) Un Un EmpleadoEmpleado puede dirigir, como máximo, un puede dirigir, como máximo, un DepartamentoDepartamento, , y un y un DepartamentoDepartamento puede puede estar dirigido, como máximo por un estar dirigido, como máximo por un EmpleadoEmpleado..

b)b) (FK, U) (FK, U) Los valores almacenados en la Los valores almacenados en la columna “columna “Dep_Dir_Emp_NumeroDep_Dir_Emp_Numero”” de la tabla de la tabla DepartamentoDepartamento tienen que ser únicos. tienen que ser únicos.

Nota: Indexado = Sí (Sin duplicados)Nota: Indexado = Sí (Sin duplicados)

EMPLEADO DEPARTAMENTO

Director de

Dirigido por

Modelo RelacionalModelo Relacional1 a 11 a 1

RELACION VARIOS – a - VARIOSRELACION VARIOS – a - VARIOS

a)a) Cero, Uno o más empleados pueden Cero, Uno o más empleados pueden integrar una comisión. Un Empleado integrar una comisión. Un Empleado puede integrar Cero ó más de una puede integrar Cero ó más de una comisión. comisión.

b)b) Esta estructura NO puede llevarse a Esta estructura NO puede llevarse a cabo con sólo cabo con sólo DosDos Tablas. Tablas.

EMPLEADO COMISION

Miembro de

Tiene como Miembro a