tema 3.1: introducción. etapas del diseño...

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Tema III:Tema III: Transformación del Transformación del esquema conceptual al relacional esquema conceptual al relacional

3.1 Introducción. Etapas del diseño lógicoDiseño lógico estándarDiseño lógico específico

3.2 Transformación elementos básicos

3.3 Reglas concernientes a las extensiones del modelo E/RTransformación de dependencias en identificación y en existenciaTransformación de interrelaciones exclusivasTransformación de tipos y subtiposTransformación de la dimensión temporalTransformación de atributos derivadosTransformación de interrelaciones de grado superior a dos

- 2© LABDA Tema III: Transformación del esquema conceptual al relacional

Tema 3.1: Tema 3.1: Introducción. Introducción. Etapas del diseño LógicoEtapas del diseño Lógico

Estructura de Datos

E/R

Recordando

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A) Diseño lógico estándar

Ø Elaboración del Esquema Lógico Estándar que se apoya en el modelo lógico estándar -Relacional, Codasyl, Jerárquico-

Ø El Esquema Lógico Estándar se describirá utilizando el lenguaje estándar, si existe, del modelo de datos correspondiente (v.g. el SQL92)

B) Diseño lógico específico

Ø Con el Esquema Lógico Estándar, y teniendo en cuenta el modelo lógico específico propio del SGBD, se elabora el esquema lógico específico, que será descrito en el lenguaje del producto comercial que estemos utilizando (p. e. Oracle)


REQUISITOS DE LOS

PROCESOS YEL ENTORNO

ESQUEMA CONCEPTUAL

ESQUEMA ESQUEMA LÓGICO

ESTANDAR

ESQUEMA ESQUEMA LÓGICO

ESPECÍFICO

Diseñológico

ESPECIFICACIONESPARA LOS PROCESOSESPECIFICACIONES

PARA LOS PROCESOS

MODELOLÓGICO

ESTANDAR

ESPECÍFICO

MODELOLÓGICO

ESPECÍFICO

ENTRADAS


* Imagen inspirada en [5], página 345

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diagramaE/R

grafoRelacional

Script SQL

Modelo Conceptual

Modelo Lógico (estándar)

Modelo Lógico (específico)



Tema 3.2: Tema 3.2: Transformación Transformación Elementos BásicosElementos Básicos

tipo_nombre

PERSONA

confía

• Los dominios en E/R se mantienen como dominios en Relacional

• Las entidades en E/R se traducen enrelaciones del modelo Relacional

• Las interrelaciones en E/R se traducen enrelaciones del modelo Relacional- propagación de claves (clave ajena) *

Nota *: aunque una clave ajena parece recoger menos semántica que una relación E/R, esta semántica se complementa con la que aporta la restricción referencial.

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PERSONA

Los ATRIBUTOS de una entidad serán atributos de la relación correspondiente, con ciertas salvedades:

• Los atributos ‘no obligatorios’ serán marcados como atributos opcionales (*)

• Un atributo multivaluado origina una nueva relación quecontiene dicho atributo y la clave primaria de la entidad(que será clave ajena sobre la relación a la que esta dé lugar).La clave de esta relación será todo el esquema de relación.

• Los atributos identificadores principalesserán marcados como clave primaria

• Los atributos identificadores alternativosserán marcados como claves alternativas



Se traducen en una relación.

• Esta relación contendrá las claves de las relaciones asociadas, que en conjunto serán clave de la nueva relación.

• También incluirá los atributos de la interrelación original.

• Las opciones de borrado y modificación dependerán del cada casoparticular (si bien, en general, se escogerá en ambas la opción cascada)

PERSONA PELÍCULAha visto ha visto

N:M

DNI Títuloveces

directornombre

apellidos


Interrelaciones N:M

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ha_visto (DNI, Título, veces)Persona (DNI, Nombre, Apellidos,...)

DC / UC Película (Título, Director,...)

DC / UC

Ejemplo:

PERSONA PELÍCULAha visto ha visto

N:M

DNI Títuloveces

directornombre

apellidos


Interrelaciones N:M


Dos posibilidades:

• Propagar la clave de la entidad que interviene con cardinalidad 1(en la relación correspondiente a la otra entidad aparecerá esta clave comoclave ajena; junto a ella, irán los atributos de la interrelación si los hubiera)

• Transformarla en una nueva relaciónDicha relación tendría como atributos las claves de ambas entidades (y losatributos propios de la interrelación). Su clave sería la clave de la entidadque interviene en la interrelación con N ocurrencias).

PERSONA FACTURApaga

1:N

DNI Nº_Facturafecha

importenombre

apellidos


Interrelaciones 1:N

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Persona (DNI, Nombre, Apellidos,...)

Factura (Nº_factura, DNI, importe,...)

Ejemplo: propagar clave

PERSONA FACTURApaga

1:N

DNI Nº_facturafecha

importenombre

apellidos

D? / UC


Interrelaciones 1:N


paga (Nº_factura, DNI, fecha)Persona (DNI, Nombre, Apellidos,...)

DC / UCFactura (Nº_factura, importe,...)

D? / UC

Ejemplo: crear nueva relación

PERSONA FACTURApaga

1:N

DNI Nº_facturafecha

importenombre

apellidos


Interrelaciones 1:N

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¿Qué hacer con las cardinalidades mínimas ‘cero’?

• (0,1): la entidad que interviene con una ocurrencia es opcional(pueden existir ocurrencias de la otra entidad no relacionadas).

Resultado: - si se propaga, la clave ajena propagada será opcional (*)(habrá ocurrencias de la otra entidad cuya clave ajena sea NULL)

- si se crea una nueva relación, habrá identificadores de la entidadopcional que no aparezcan en ninguna ocurrencia de esta relación. (no hay que hacer nada)

PERSONA FACTURApaga

1:N


importenombre

apellidos(0,1) (0,n)


Interrelaciones 1:N


• (0,n): la entidad que interviene con varias ocurrencias es opcional.(pueden existir ocurrencias de la otra entidad no relacionadas).

Resultado: no hay que tomar ninguna medida especial- si se propaga, habrá ocurrencias de la clave de identificación propagada que no aparezcan en ninguna tupla de la otra relación.

- si se crea una nueva relación, habrá identificadores de la entidadopcional que no aparezcan en ninguna ocurrencia de esta relación.

¿Qué hacer con las cardinalidades mínimas ‘cero’?


Interrelaciones 1:N

PERSONA FACTURApaga

1:N


importenombre


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• (1,1): la entidad interviene con una y solo una ocurrencia.Resultado:

- si se propaga, la clave ajena tomará siempre un valor (obligatoriedad).- si se crea una nueva relación, en ella debería haber una tupla porcada ocurrencia de la relación que interviene con N (pero esto no quedará garantizado a priori; habría una pérdida de semántica).

PERSONA FACTURApaga

1:N


importenombre


Nota: estas pérdidas de semántica se suplirán con la inclusión de restricciones semánticas;en concreto, se añadirán aserciones que vigilen que estas condiciones se cumplen.

¿Qué hacer con las cardinalidades mínimas ‘uno?


Interrelaciones 1:N


• (1,n): la entidad interviene con una o varias ocurrencias.Resultado: no se toma ninguna medida especial (pérdida de semántica).

- si se propaga, toda valor de la clave propagada debería apareceren alguna ocurrencia de la otra relación (pero no se garantiza)

- si se crea una nueva relación, en ella debería haber al menos una tupla por cada ocurrencia de la relación que interviene con una ocurrencia (pero tampoco esto está garantizado a priori)

PERSONA FACTURApaga

1:N


importenombre


¿Qué hacer con las cardinalidades mínimas ‘uno?


Interrelaciones 1:N

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¿Cuál de las opciones es más conveniente?

• En general, es preferible propagar la clave

• Se creará una nueva relación si:a) la interrelación tiene caracterización propia (atributos propios) b) se prevé que la interrelación podría ser N:M en el futuro

c) la cardinalidad mínima de la interrelación para la entidad que propaga es 0 (opcional), y en la otra entidad el número de ocurrencias no relacionadas es elevado (la clave ajena sería NULL)

PERSONA FACTURApaga

1:N


importenombre

apellidos


Interrelaciones 1:N


Las soluciones aplicables son: a) crear una nueva relaciónb) propagar una de las claves c) propagar las claves de las dos entidades (mutuamente)d) fusionar ambas entidades (interrelacionadas) en una sola relación

PERSONA HISTORIALMÉDICO

tiene

1:1

DNI nº_historialfecha_apertura

localizaciónnombre

apellidos

Se puede considerar un caso particular de las anteriores, y por tanto las soluciones anteriores son válidas también en este caso.


Interrelaciones 1:1

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Crear una nueva relación: (justificación similar al caso 1:n)

a) si las cardinalidades mínimas son cero (ambas), esto evitará valores nulos en las claves ajenas y mantendrá la simetría natural (entidades mantienen su independencia en relaciones separadas)

b) si la interrelación tiene caracterización propia (atributos) o

c) si se prevé que posteriormente puedan variarse las cardinalidades

EMPLEADO ORDENADORutilizautiliza

1:1

DNI nº_seriehorariomemoria

nombre

apellidos(0,1)(0,1)


Interrelaciones 1:1


Ejemplo: (crear una nueva relación)

utiliza (nº_serie, DNI, horario)Empleado (DNI, Nombre, Apellidos,...)

DC / UCOrdenador (nº_serie, memoria,...)

DC / UC

Nota: observar la pérdida de eficiencia, ya que muchos consultas implican combinar dos relaciones, e incluso hay consultas que implican combinar las tres relaciones.


Interrelaciones 1:1

EMPLEADO ORDENADORutilizautiliza

1:1

DNI nº_seriehorariomemoria

nombre

apellidos(0,1)(0,1)

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Propagar una clave: (justificación similar a la anterior)

• si una de las cardinalidades mínimas es cero y la otra no (será 1,1), conviene propagar la clave de esta última (la obligatoria).

EMPLEADO SUCURSALdirigedirige

1:1

DNI nº_sucursalfecha_iniciodirección

nombre

apellidos(0,1)(1,1)

Empleado (DNI, Nombre, Apellidos,...)

Sucursal (nº_sucursal, DNI_director, dirección,...)DNA / UC

Ejemplo:


Interrelaciones 1:1


Propagar una clave:

• Inconvenientes:

• se pierde la simetría

• consultas a la información de la entidad que interviene con (1,1) suponencombinación natural (por ejemplo, empleados que no dirigen sucursal)

• Ventajas:

• no pierde semántica (sobre la cardinalidad mínima 1)• se evitan valores nulos

• algunas consultas no precisan combinación de relaciones

• NOTA:observar que la opción de borrado debe ser restringido o en cascada


Interrelaciones 1:1

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Interrelaciones con atributos:

• si se crea una nueva relación, esos atributos se incluyen en esta relación.

• si se propaga una clave, los atributos acompañan a la clave.

• si se propagan ambas claves, los atributos se incluyen en una de las entidades interralacionadas.

• si se fusionan en una relación, esta también contendrá esos atributos.

Interrelaciones con un atributo multivaluado:

• la interrelación habrá de transformarse en una relación, y su clave deberá contener ese atributo (además de la clave de una de las entidades o las dos)




POSEE(Cod_persona, cod_casa, participación_% )

PERSONA (Cod_persona, .........)

CASA (Cod_casa, .........)

PERSONA CASA

Cod_persona

(0,N)

Posee

N:M (0,N)

Cod_casa

%

Ejemplo Interrelación con atributo

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Ejemplo Interrelación con atributos multivaluados

presta presta (1,N) (0,N)

N:M

Fecha_i. Fecha_f

EJEMPLAR_DVD PERSONA

Cod_Ejemplar Cod_Persona

EJEMPLAR _DVD( Cod ejem, título, ...

PERSONA( Cod )

PRESTA ( Cod_ejem, cod_pers., Fecha_i, Fecha_f )

)

_persona, nombre, apellidos, ...)

PRESTA ( Cod_ejem, cod )


5.3.1 Dependencias en Existencia/Identificación5.3.2 Interrelaciones Exclusivas5.3.2 Generalizaciones5.3.4 Dimensión Temporal5.3.5Atributos Derivados5.3.6 Interrelaciones de grado superior a 2

Tema 3.3: Tema 3.3: Transformación Transformación de las extensiones del E/Rde las extensiones del E/R

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Se transforman de la misma forma que las interrelaciones 1:N

Tema 3.3.1: Tema 3.3.1: Dependencias en Dependencias en Existencia/IdentificaciónExistencia/Identificación

DVD EJEMPLARtiene

1:N

Cod_dvdN_orden

ID

(1,1) (0,n)

Cod_Ejemplar

DVD (Cod_dvd, …)

EJEMPLAR (Cod_dvd, N_orden, …)

M E/RM R

¿Restricciones de Integridad?

DC/UC


Tema 3.3.2: Tema 3.3.2: Interrelaciones Interrelaciones ExclusivasExclusivas

ACTAS_CONGRESO(Cod_A., …)

REVISTA(Cod_Rv, …)

ARTICULO(Cod_articulo, …, Cod_Rv, Cod_Actas)

M E/RM R

ARTÍCULO

apareceaparece

publicapublica

ACTASCONGRESO

REVISTA(1,n)(0,1)

(1,n)(0,1)

DC/UC

DC/UC¿QUÉ FALTA?

CHECKCHECK ((Cod_Rv IS NULL AND Cod_Ac IS NOT NULL)

OR(Cod_Rv IS NOT NULL AND Cod_Ac IS NULL))

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w El Modelo Relacional no dispone de instrumentos que permitan representar tipos y subtipos.

w Se definen distintos métodos de transformación, dependiendo de los objetivos perseguidos:n Información semántica representada en el modelon Eficiencia de acceso a los datos

Tema 3.3.3: Tema 3.3.3: GeneralizacionesGeneralizaciones

TIPO

SUBTIPO 1 SUBTIPO 2


w Método 1Utilizar una única relación para representar un tipo y todos sus subtipos, añadiendo un atributo que indique el tipo de entidad al que se hace referencia.Puede hacerse cuando: n los atributos de los subtipos son similaresn las interrelaciones que involucran a los subtipos son las mismas (o

no existen)

Será necesario implementar las restricciones semánticas necesarias a través de CHECKS o DISPARADORES.


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w Método 1Según los parámetros de la jerarquía, ¿qué restricciones hay que definir?Solapamiento

Sí ? El atributo discriminante puede tomar varios valores combinados.

No ? Verificar que sólo los atributos adecuados al subtipo toman valores.

TotalidadSí (Total) ? El atributo discriminante no puede tomar valores nulos.No (Parcial) ? El atributo discriminante debe admitir valores nulos.



w Método 1. Ejemplo, jerarquía parcial con solapamiento

PERSONA (DNI, nombre, dirección, tipo*, sueldo*, teléfono*, Curso*, Nota_media*)

¿Totalidad?

El tipo admite valores nulos

M E/R

M R


PERSONA

es_unes_un

ESTUDIANTE

(1,1)

(0,1) (0,1)

EMPLEADO

TIPO

DNI nombre dirección

sueldotfno Curso Nota_media

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w Método 1. Ejemplo, Restricción exclusividadCheck (( Tipo= ‘Emp’

AND curso IS NULLAND nota_media IS NULLAND sueldo IS NOT NULLAND tfno IS NOT NULL

OR( Tipo = ‘Est’

AND sueldo IS NULLAND tfno IS NULLAND curso IS NOT NULLAND nota_media IS NOT NULL ))



w Método 2Utilizar una relación para representar al supertipo y tantas relaciones como subtipos haya. Como antes habrá que añadir un atributo que indique el tipo de entidad al que se hace referencia.Puede hacerse cuando: n los subtipos tienen atributos dispares y/o interrelaciones

diferentesn Incorporar mayor semántica en el grafo relacional



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Sí ? El atributo discriminante puede tomar varios valores combinados.No ? Verificar que sólo aparecen entradas en la relación del subtipo

correspondiente.

TotalidadSí (Total) ? El atributo discriminante no puede tomar valores nulos y es

necesario verificar que hay entradas para todas las tuplas del tipo.No (Parcial) ? El atributo discriminante debe admitir valores nulos.




PERSONA (DNI, nombre, dir, tipo*)

M E/R M R

EMPLEADO (DNI,sueldo, tfno)

ESTUD.(DNI,curso, nota_media)

DC/UC

DC/UC


PERSONA

es_un

ESTUDIANTE

(1,1)

(0,1) (0,1)

EMPLEADO

TIPO



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w Método 3Se emplea una relación para cada subtipo; cada una de ellas incluye los atributos comunes asociados al tipo.Puede hacerse cuando: n los subtipos tienen atributos dispares y/o interrelaciones

diferentesn La mayoría de los accesos a los datos de los subtipos involucran en

mayor medida a los atributos comunes ? Eficiencia





Sí ? Nada que controlar.No ? Verificar que sólo aparecen entradas en la relación del subtipo

correspondiente.

TotalidadSí (Total) ? Nada que controlar.No (Parcial) ? NO PUEDE UTILIZARSE ESTA TRANSFORMACIÓN


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M R

EMP(DNI, nombre, dir, sueldo, tfno)

EST(DNI, nombre, dir, curso, nota_media)

M E/R


PERSONA

es_un

ESTUDIANTE

(1,1)

(0,1) (0,1)

EMPLEADO

TIPO




EJEMPLOSw Una empresa de estudios forestales desea almacenar en una base de

datos información sobre sus empleados, que pueden ser administrativos u operarios de campo. Estos datos serán DNI, nombre, apellidos, fecha de contrato y fecha de baja. Además, para el caso de los operarios es necesario almacenar el coste por hora, así como el número de horas trabajadas.

w Los operarios de campo tienen la misión de tomar medidas sobre determinadas parcelas y los administrativos serán los encargados de grabar los datos de los formularios rellenados por los operarios de campo.


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Se emplean las reglas de transformación de atributos multivaluados.

M E/R

M R

N:M

PERSONA DVDprestapresta

DNI Cod_DVDf_inicio f_fin

(0,n)(0,n)

PERSONA (DNI, ……….) DVD (Cod_DVD, ……….)

PRESTA (DNI, Cod_DVD, f_inicio, f_fin, ……….)

DC/UC DC/UC

Tema 3.3.4: Tema 3.3.4: Dimensión TemporalDimensión Temporal


Atributos cuyo valor se obtiene a través de una expresión.

Será necesario incluir un disparador para el cálculo del atributo

M E/R

M R

DVD (Cod_DVD, Título, N_ejemplares)

N_ejemplaresD1

Tema 3.3.5: Tema 3.3.5: Atributos DerivadosAtributos Derivados

DVD EJEMPLAR_DVDtiene

1:N

Cod_DVDN_orden

ID

(1,1) (0,n)

Cod_Ejemplar

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En el modelo E/R se permiten interrelaciones entre más de dos

entidades.INVESTIGADOR

habla

TEMA

CONFERENCIAN:M:P

Tema 3.3.6: Tema 3.3.6: Interrelaciones Interrelaciones TernariasTernarias


Siempre que sea posible, este tipo de interrelaciones se representarán a través de varias interrelaciones binarias.

¿Semántica equivalente?

NO


INVESTIGADOR

investigainvestiga

TEMA abarcaabarca CONFERENCIA

participaparticipapublicapublica

(1,N)

(1,N)(1,N)

(1,N)

(1,N)

(1,N) (1,N)

(1,N)

(1,N)

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Otro ejemplo:

¿Semántica equivalente?

SI


INVESTIGADOR

escribeescribe

ARTÍCULO acepta CONFERENCIA

participaparticipapublicapublica

(1,N)

(1,N)(1,1)

(1,N)

(1,N)

(1,N) (1,1)

(1,N)

(1,N)


¿Cómo se transforma al Modelo Relacional este tipo de interrelaciones?wRegla General:

A

I

C

B

C_A

C_B

Atrib.C_B

A ( C_A, ...........)

B ( C_B, .............)

C ( C_C, .............)

I (C_A, C_B, C_C, Atrib)

DC/UC

DC/UC

DC/UC

M E/R M R


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wEs necesario un análisis más profundo teniendo en cuenta las cardinalidades de la interrelación.

wCaso 1. Cardinalidad máxima n y mínima 1 en todas las ramas de la interrelación:

Es aplicable la regla general.



w Caso 2. Cardinalidad máxima n y mínima 0 en una rama:

A ( C_A, ...........)

B ( C_B, .............)

C ( C_C, .............)


I1 (C_A, C_B)

DC/UC

DC/UC

DC/UC

M E/R M R

A

I

C

B

C_A

C_C

Atrib.

C_B

(0,n)

(1,n)

(1,n)

I1


(0,n)

(0,n)

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w Caso 3. Cardinalidad máxima n en dos ramas y máxima 1 en la otra:

A ( C_A, ...........)

B ( C_B, .............)

C ( C_C, .............)


DC/UC

DC/UC

DC/UC

M E/R M R

A

I

C

B

C_A

C_C

Atrib.

C_B

(0,1)

(1,n)

(1,n)


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Bibliografía

© LABDA Tema III: Transformación del esquema conceptual al relacional

w BÁSICA:[1] D. Cuadra, E. Castro, A. Iglesias, P. Martínez, F.J. Calle, C. de Pablo, H. Al-Jumaily y L.

Moreno. Desarrollo de Bases de Datos: casos prácticos desde el análisis a la implementación. Capítulo 2. RA-MA. 2007.

[2] M. Piattini, E. Marcos, C. Calero y B. Vela. Tecnología y Diseño de Bases de Datos. Capítulos 6 y16. RA-MA 2006.

w RECOMENDADA:[3] A. Silberschatz, H. Korth & S. Sudarskhan. Fundamentos de Bases de Datos. 5ª Edición.

Capítulo 7. McGraw Hill. 2006.[4] R. Elmasri and S.B. Navathe. Fundamentos de Sistemas de Bases de Datos. Capítulo 3.

Addison Wesley. 2007.[5] A. de Miguel, M. Piattini y E. Marcos. Diseño de Bases de Datos Relacionales. Capítulo 3.

RA-MA. 1999.[6] A. de Miguel, P. Martínez, E. Castro, J.M. Cavero, D. Cuadra, A. Iglesias y C. Nieto.

Diseño de Bases de Datos: Problemas Resueltos. Capítulo 2. RA-MA. 1999.

tema 3.1: introducción. etapas del diseño...

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