Diseño conceptual de bases de datos: Modelo Entidad/Relación

T02. Elaboración del diseño conceptual. Modelo Entidad/Relación.

2.2. Diagrama ENTIDAD/RELACION (DER)

2.2.1. Entidad. 2 2.2.2. Relación 3 2.2.3. Cardinalidad y modalidad. 4 2.2.4. Atributos de relación 8 2.2.5. Clave primaria y claves candidatas. 9 10 2.2.6. Ejemplo de diagrama Entidad/Relación. 2.3. Diagrama Entidad/Relación extendido 2.4. Ejercicios. 12

2.1. Modelo conceptual de datos (MCD).

El modelo conceptual de datos (MCD) representa la visión estática del dominio de la información, y permite identificar la estructura estática de las entidades de datos y las relaciones existentes entre ellas. Características del MCD: 1. Debe albergar el universo del discurso, es decir, toda la información que ha de manejar el sistema. 2. Ha de representar el estado final al que pueden llegar los datos. 3. Cualquier cambio en el sistema de información se debe reflejar en el modelo de datos y viceversa. La herramienta más poderosa para llevar a cabo la modelización conceptual de datos es el diagrama Entidad/Relación, una técnica propuesta por Peter Chen en 1976 que representa e1 conjunto de datos del sistema de información de forma estandarizada y universal. ANSI definió tres niveles abstractos relacionados con tres esquemas correspondientes a los niveles que se concretan en una base de datos:

• Nivel interno: Forma en que se pueden representar los datos en un soporte de almacenamiento secundario. Su esquema asociado es el conjunto de ficheros sobre los que se almacena la base de datos y la estructura de dichos ficheros.
• Nivel externo: Forma en que usuario y aplicaciones ven y acceden a la información contenida en la base de datos. Su esquema asociado son los datos a los que un usuario o aplicación puede acceder en pertenencia o visibilidad. Se materializa, entre otros, en vistas.

· Nivel conceptual: Conjunto de utilidades objetos y relaciones entre los mismos que dan soporte al sistema de información representado en la base de datos. Su esquema asociado queda patente en el diccionario de datos y en el modelo entidad /relación. Además se puede hablar de un cuarto nivel, llamado nivel canónico: corresponde a las restricciones y particularidades que el fabricante del gestor introduce para hacer el dato propietario. Este nivel estaría por encima de los anteriores y explica la complejidad del proceso de migración de un SGBD a otro. 11

2.1. Modelo conceptual de datos (MCD)

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22.2. Diagrama ENTIDAD/RELACION (DER).

También conocido como diagrama o modelo E-R, E/R o entidad/asociación, el diagrama Entidad/Relación, según Métrica-3, es: "una técnica cuyo objetivo es la representación y definición de todos los datos que se introducen, almacenan, transforman y producen dentro de un sistema de información, sin tener en cuenta las necesidades de la tecnología existente, ni otras restricciones". Merece la pena recalcar ese factor de independencia con respecto a la implementación final. El DER dará solución al problema planteado sin importar cuál sea el SGBD comercial que se vaya a utilizar. Para ello parte de una serie de conceptos abstractos que se detallan a continuación. Nos encontramos que distintas administraciones públicas disponen de su propia metodología:

• España: Métrica-3 (Metodología de planificación, Desarrollo y Mantenimiento de Sistema de Información de la Administración Pública, versión 3).
• Francia: Merise.
• Reino Unido: SSADM.

2.2.1. Entidad.

Una entidad es cualquier objeto real o abstracto que tiene existencia por sí mismo y se puede identificar de una forma clara y precisa, y del cual se desea registrar información en el sistema. Es el elemento fundamental que hay que caracterizar. Se representa con sustantivos en singular que encierran un concepto, y es labor de1 analista identificar dichos sustantivos. Ejemplos de entidad: "Empleado", "Cliente", "Factura", "Línea de factura", "Proveedor", .. Entidad es un concepto abstracto. Cada elemento concreto de una entidad es una ocurrencia. En el ejemplo de la entidad "Empleado", cada uno de los empleados es una ocurrencia de dicha entidad. A su vez, cada ocurrencia presenta una serie de datos asociados. Un empleado tendrá nombre, apellidos, NIF, dirección postal, número de teléfono, .. Cada uno de esos datos es un atributo, y cada ocurrencia tiene distintos valores para cada atributo (en la entidad "Empleado", un empleado concreto tendrá "Juan Antonio" como valor de su atributo "Nombre", "García Corredor" como valor de su atributo "Apellidos" y "52874660Y" como valor de su atributo "NIF"). Toda entidad debe cumplir dos características:

• Presencia del mismo conjunto de atributos para todas las ocurrencias, independientemente de que alguna ocurrencia carezca de valor para algún atributo.
• Diferenciación unívoca de ocurrencias. No puede haber dos ocurrencias con los mismos valores para todos sus atributos.

La representación gráfica de una entidad consiste en un rectángulo con el nombre de la entidad en su interior, generalmente en mayúsculas. Los atributos asociados a una entidad se pueden representar de dos formas: mediante óvalos que incluyen el nombre del atributo o mediante círculos con el nombre del atributo en el exterior. Los atributos se representan en minúsculas. EMPLEADO NIF nombre apellidos EMPLEADO NIF nombre apellidosHay dos tipos de entidades:

• Fuerte o regular. No depende de otra. Corresponde a la inmensa mayoría de las entidades.
• Débil. La existencia de sus ocurrencias depende de la existencia de ocurrencias en otras entidades.

Supongamos un sistema de información de una biblioteca. Si queremos llevar un control sobre las sanciones impuestas a los socios por devolución tardía de libros, crearemos una entidad "Sanción". Toda sanción se impone a un socio; por tanto, no podrá haber ocurrencias en la entidad "Sanción" si no existe una ocurrencia correspondiente a un socio en la entidad "Socio". Para que una entidad sea débil ha de serlo respecto a todas las entidades con las que se relaciona. Las entidades débiles se representan mediante un doble rectángulo. SANCIÓN Ejercicio 1: Elaborar una lista de posibles entidades de una aplicación de gestión de la caja registradora de un bar.

2.2.2. Relación.

Una relación es una asociación o vínculo entre ocurrencias de varias entidades. Se nombran con expresiones verbales. Ejemplos de relaciones serían la existente entre las ocurrencias de la entidad "Cliente" y las de la entidad "Factura" (ya que toda factura corresponde a un cliente), y a la que podríamos llamar "genera" (se leería "cliente genera factura"). La representación gráfica de una relación consiste en un rombo rodeando su nombre. genera De acuerdo a1 número de entidades cuyas ocurrencias relacionan, podemos dividir las relaciones en varias categorías:

• Binarias. Relacionan entre sí ocurrencias de dos entidades. Continuando con el ejemplo anterior, esta sería la representación gráfica de la relación entre "Cliente" y "Factura": CLIENTE genera FACTURA
• Ternarias. Relacionan entre sí ocurrencias de tres entidades. Imaginemos ahora un sistema de información correspondiente a un centro de enseñanza. Cada profesor imparte una serie de asignaturas a distintos grupos de alumnos. Si disponemos de las entidades "Profesor", "Grupo" y "Asignatura", tendríamos que relacionar sus ocurrencias mediante la siguiente relación ternaria:PROFESOR imparte ASIGNATURA GRUPO
• N-arias. Dependiendo de la complejidad de nuestro modelo de datos podemos relacionar ocurrencias de más de tres entidades. Basta suponer que en la relación del ejemplo anterior sea necesario, además, indicar en qué aula se imparte cada asignatura a cada grupo: AULA PROFESOR imparte ASIGNATURA GRUPO Como criterio de diseño se identifican relaciones ternarias o n-arias cuando la acción identificada por la relación afecta de forma simultánea a las ocurrencias de todas las entidades relacionadas (un profesor imparte una asignatura a un grupo en un aula en un momento concreto, por lo que existe simultaneidad temporal).
• Reflexivas. Relacionan entre sí ocurrencias de la misma entidad. Para comprenderlas correctamente hay que tener en cuenta que las ocurrencias que relacionan, aún perteneciendo a la misma entidad, están jugando papeles distintos. En el siguiente ejemplo hemos de visualizar una entidad "Empleado" que alberga ocurrencias de empleados de una empresa. Hay empleados que son jefes de otros, y todos los empleados figuran como ocurrencias de la entidad "Empleado". En este caso, debemos relacionar ocurrencias de "Empleado" correspondientes a empleados que tienen jefe con ocurrencias de "Empleado" correspondientes a empleados que son jefes de otros: EMPLEADO es jefe de A partir de la notación original definida por Peter Chen se desarrollaron nuevos tipos de representación gráfica bastante extendidos tanto en el ámbito profesional como en el académico. Merece la pena nombrar los notaciones de Charles Bachman, Richard Barker y, muy especialmente, la del británico James Martin.

Ejercicio 2: Listar las posibles relaciones entre las entidades resultantes de la actividad de la caja registradora de un bar. Analizar cuales son candidatas a ser reflexivas, ternarias o n-arias.

2.2.3. Cardinalidad y modalidad.

Para dotar de contenido semántico a una relación hay que especificar de qué modo se relacionan entre sí las ocurrencias de las distintas entidades, estableciendo ámbitos, límites y restricciones. La cardinalidad (llamada tipo de correspondencia por algunos autores) indica el número máximo de ocurrencias de una entidad con las que se puede relacionar una ocurrencia de otra entidad. Es posible que en nuestro sistema de información toda factura deba emitirse a nombre de un solo cliente, pero que cada cliente pueda emitir muchas facturas; puede que cada proveedor suministre varios artículos y que cada artículo sea suministrado por varios proveedores; y quizás cada empleado se siente en una ubicación concreta de la oficina y a cada ubicación corresponda solamente un empleado. La cardinalidad refleja esta casuística del siguiente modo:

• 1:N (uno a ene/uno a muchos). Una ocurrencia de una entidad puede relacionarse con varias de otra entidad, pero cada ocurrencia de la segunda entidad solo puede relacionarse con una única ocurrencia de la primera entidad. Supongamos una empresa donde cada empleado pertenece a un departamento y en cada departamento puede haber varios empleados. En el caso de una factura: un cliente puede generar muchas facturas, pero una factura solo es generada por un cliente. 1:N 1:N CLIENTE genera FACTURA DEPARTAMENTO tiene EMPLEADO
• M:N (eme a ene/muchos a muchos). Cada ocurrencia de una entidad puede relacionarse con varias de otra entidad, y cada ocurrencia de la segunda entidad también puede relacionarse con varias de la primera. Si en nuestro sistema de información un músico puede tocar varios instrumentos y un instrumento puede ser tocado por varios músicos: N:M MÚSICO toca INSTRUMENTO
• 1:1 (uno a uno). Una ocurrencia de una entidad se relaciona con otra ocurrencia de otra entidad y viceversa. Una consultora financiera podría asignar a cada cliente una única cartera de inversión propia: 1:1 CLIENTE posee CARTERA DE INVERSIÓN

Ejercicio 3. incluir la cardinalidad en el ejercicio de la caja registradora.