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Docente:
Ing. Francisco Rodríguez
Base de Datos
BASE
DATOS
Resultados
RequerimientosInternet
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
ESCUELA DE INGENERIA INDUSTRIAL
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Base de Datos
Tema 4:
MODELO RELACIONAL
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1. Modelo Relacional
2. Elementos
3. Relaciones
4. Claves
5. Restricciones
6. Conversión del MEIR al MR
Tema 4: Modelo Relacional
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MODELO RELACIONAL
• Es un Modelo de Datos Lógico.
• – Se usa como Modelo implementado por DBMS.
• Creado por Codd en 1970.
• – Se comenzó con una definición teórica.
• – Se proponía un modelo con fuertes elementos
• matemáticos para BDs.
• Actualmente : modelo lógico dominante.
• – Los DBMS Relacionales son la enorme
• mayoría.
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VISION GENERAL DEL MODELO RELACIONAL
– Las estructuras consisten en TABLAS, cuyas
columnas corresponden a ATRIBUTOS de tipo
atómico y las filas corresponden a registros de
datos.
– Las operaciones están fundamentalmente
orientadas a manejo de TABLAS, como conjuntos
de registros.
– Es un modelo de datos extremadamente simple y
claro, que también ha resultado potente para la
mayor parte de las aplicaciones de BDs.
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ELEMENTOS DEL MR
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ELEMENTOS DEL MR
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ELEMENTOS DEL MR
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ELEMENTOS DEL MR
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• El UD de una BD relacional está compuesto por un
conjunto de dominios {Di} y de relaciones { Ri } definidas
sobre los dominios.
• Un dominio es un conjunto nominado, finito y homogéneo
de valores atómicos =>
– el dominio se identifica por un nombre,
– tiene un número finito de valores,
– todos los valores son del mismo tipo, y
– los valores son atómicos respecto del MR, es decir, no
pueden ser a su vez una relación, un grupo repetitivo,
etc.
ELEMENTOS DEL MR
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• Cada dominio puede definirse de dos maneras:
– Extensión (dando sus posibles valores):
• días de la semana = {lunes, martes, miércoles, jueves, viernes, sábado, domingo}
– Intensión (mediante un tipo de datos):
• edad = entero
– A veces se asocia unidad de medida (kilos, metros,
etc.) y/o ciertas restricciones
ELEMENTOS DEL MR
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• Un atributo (A) es la interpretación de un determinado dominio
en una relación, es decir el “papel” que juega en la misma.
• Notación:
D = Dom (A) => D es el dominio de A
• Un atributo y un dominio pueden llamarse igual, pero ..
– Un atributo está siempre asociado a una relación, mientras que un
dominio tiene existencia propia con independencia de las
relaciones.
– Un atributo representa una propiedad de una relación.
– Un atributo toma valores de un dominio.
– Varios atributos distintos (de la misma o de diferentes relaciones)
pueden tomar sus valores del mismo dominio.
ELEMENTOS DEL MR
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• Matemáticamente, una relación definida sobre un conjunto de
dominios
D1...Dn (no necesariamente distintos) es un subconjunto del producto
cartesiano de los n dominios, donde cada elemento de la relación (tupla)
es una serie de n valores ordenados:
• R D1 x D2 x ... x Dn siendo n es el grado de la relación
• Esta definición no tiene en cuenta a los atributos, por eso en Bases de
Datos
se utiliza otra definición que incluye los siguientes elementos:
– nombre,
– cabecera,
– cuerpo,
– esquema, y
– estado.
ELEMENTOS DEL MR
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UNA RELACIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA MATEMÁTICO
101 102
103
110 123
Dominio D1
Tuerca
Tornillo
Platón
Abrazadera
Escuadra
Dominio D2
Rojo Azul
Verde
Naranja
Dominio D3
9 11
17
7 23
14 21
Dominio D4
Relación
Tupla
Cod_Piez Nom_Piez Color Peso
101
102
103
104
105
106
Tuerca
Pistón
Pletina
Tornillo
Pistón
Tuerca
Negro
Azul
Rojo
Verde
Rojo
Naranja
3
9
11
4
13
21
ARTÍCULO
Atributos
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• Nombre: Las relaciones se identifican por un nombre.
– ciertas relaciones que no necesitan identificarse (por ejemplo,
resultados intermedios) pueden no tener nombre.
• Cabecera de relación: Conjunto de n pares atributo-dominio
subyacente,
{ (Ai : Di) }i=1
n donde n es el grado;
– Se corresponde con la primera fila cuando la relación se
representa como tabla.
– El conjunto A de atributos sobre los que se define la relación se
llama contexto de la misma.
ELEMENTOS DEL MR
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• Cuerpo de la relación: Conjunto de m tuplas, • { t1, t2, ..., tm }
• siendo cada tupla un conjunto de n pares atributo-valor:
{ (Ai : Vij) } siendo Vij el valor j del dominio Di asociado al atributo
Ai.
• el número de tuplas m es la cardinalidad.
• Mientras que la cabecera es invariante, el cuerpo varía en el
transcurso del tiempo, al igual que la cardinalidad.
• El esquema de una relación está constituido por el nombre R -si
existe- y la cabecera:
R ({ Ai : Di } n i=1 )
– representa la parte definitoria y estática y también se
denomina intensión;
– se corresponde con lo que hemos llamado tipo (de entidad)
en el ME/R.
ELEMENTOS DEL MR
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• El estado r de una relación de esquema R, al que
también denominaremos simplemente relación, se
representa como r(R) y está constituido por el esquema y
el cuerpo de la relación:
r(R) = <esquema, cuerpo>
– siendo el cuerpo el conjunto de tuplas que, en un
instante dado, satisface el correspondiente esquema de
relación.
– también se llama extensión
ELEMENTOS DEL MR
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ELEMENTOS DEL MR
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• Clave Candidata (Candidate Key): conjunto de atributos que
identifican unívoca y mínimamente cada tupla de la relación.
– De la propia definición de relación se deriva que siempre
existe, al menos, una clave candidata (al ser una relación un conjunto y no existir dos tuplas iguales, el conjunto de todos los atributos siempre tiene que identificar unívocamente a cada tupla).
– La propiedad de minimalidad implica que no se incluye
ningún atributo innecesario: KC cumple la propiedad de minimalidad si no existe un atributo X tal que {KC-X} sea clave candidata.
CLAVES
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CLAVES (Cont...)
• Una relación puede tener más de una clave candidata. En
este caso se debe distinguir entre:
– Clave Primaria (Primary Key):
• Es la clave candidata que el usuario escoge para identificar
las tuplas de la relación.
• Cuando sólo existe una clave candidata, ésta es la clave
primaria (siempre existe clave primaria).
– Claves Alternativas (Alternative Key):
• Las claves candidatas que no han sido escogidas como clave
primaria.
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• Una BD relacional es una colección de relaciones (o tablas
en términos de implementación);
• Pero ... entonces, ¿Representa la figura una BD relacional?
CLAVES (Cont...)
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• Respuesta: NO, porqué una BD (relacional o de otro tipo)
es una colección de datos interrelacionados.
=> Necesitamos asociar unas relaciones con otras
CLAVES (Cont...)
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Se denomina clave ajena de una relación R2 a un
conjunto no vacío de atributos cuyos valores han de
coincidir con los valores de la clave candidata de una
relación R1.
- R1 y R2 pueden ser la misma relación.
- La clave ajena y la correspondiente clave candidata han
de estar definidas sobre el mismo dominio.
CLAVES (Cont...)
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Ejemplo de claves primarias y ajenas
• AUTOR (cod_autor, nombre, nacionalidad)
• clave primaria
• LIBRO (cod_libro, titulo, idioma, editorial)
• clave primaria
• ESCRIBE (cod_autor, cod_libro)
• clave ajena clave ajena
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• Las restricciones inherentes vienen impuestas por el propio MD.
• En el caso del MR, una relación tiene unas propiedades
intrínsecas que no tiene una tabla, y que se derivan de la misma
definición matemática de relación, ya que, al ser un conjunto, en
una relación:
• No puede haber dos tuplas iguales.
=> obligatoriedad de la clave primaria
• El orden de las tuplas no es significativo.
• El orden de los atributos no es significativo.
• Cada atributo sólo puede tomar un único valor del dominio
subyacente; no se admiten grupos repetitivos (ni otro tipo de
estructuras) como valores de los atributos de una tupla.
– Se dice que la relación está normalizada (en Primera Forma
Norma).
RESTRICCIONES DEL MR
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• Existe otra restricción inherente que es la regla
de integridad de entidades:
"Ningún atributo que forme parte de la clave primaria de una relación puede tomar un valor nulo"; es decir, un valor desconocido o inexistente.
RESTRICCIONES DEL MR
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• Los tipos de restricciones semánticas permitidos en el MR
(incorporados a SQL 92) son:
– Clave Primaria (PRIMARY KEY),
– Unicidad (UNIQUE),
– Obligatoriedad (NOT NULL),
– Integridad Referencial (FOREIGN KEY).
– Restricciones de Rechazo:
• Verificación (CHECK), y
• Aserción (ASSERTION).
– Disparador (trigger), incluido en SQL3 pero no en SQL92.
– Dependencia (se estudiará en otro tema).
RESTRICCIONES DEL MR
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• Clave Primaria (PRIMARY KEY):
– Permite declarar un atributo o un conjunto de atributos
como clave primaria de una relación.
• => sus valores no se podrán repetir ni se admitirán los
nulos (o valores “ausentes”).
• Ni el SQL92 ni los SGBD’s relacionales obligan a la
declaración de una clave primaria para cada tabla (el
modelo teórico sí la impone), aunque permiten la definición
de la misma.
RESTRICCIONES DEL MR
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• Unicidad (UNIQUE):
– Los valores de un conjunto de atributos (uno o más) no pueden
repetirse en una relación. Esta restricción permite la definición de
claves alternativas.
• Obligatoriedad (NOT NULL):
– El conjunto de atributos no admite valores nulos.
• Integridad Referencial (FOREING KEY):
– Si una relación R2 (relación que referencia) tiene un descriptor
(subconjunto de atributos) CA que referencia a una clave
candidata CC de la relación R1 (relación referenciada), todo valor
de dicho descriptor CA debe coincidir con un valor de CC o ser
nulo.
RESTRICCIONES DEL MR
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• La condición puede expresarse como R2.CA = R1.CC
• El descriptor CA es, por tanto, una clave ajena de la relación R2.
• Las relaciones R1 y R2 no son necesariamente distintas.
• La clave ajena puede ser también parte (o la totalidad) de la
clave primaria de R2.
• CA puede admitir nulos o tener restricción de obligatoriedad
(NOT NULL).
– Todo atributo de una clave primaria compuesta de una relación
R2 que no está definido sobre un dominio compuesto, debe ser
clave ajena de R2 referenciando a una relación R1, cuya clave
primaria sea simple.
RESTRICCIONES DEL MR
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CodEd Nombre Direcc Pais Ciudad
111 Rama Av. EEUU 334 México DF
112 Paraninfo Basauri 65 España Madrid
113 McGrawHill Virtudes 7 España Barcelona
CodLibro Titulo CodEd
856 Base de Datos 111
857 Alebra Linela 113
858 Virus informáticos nulo
Ejemplo de
Integridad
Referencial
EDITORIAL
LIBRO
RESTRICCIONES DEL MR
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–Conversión del Modelo Entidad-Interrelación a un Conjunto de
Esquemas en el Modelo Relacional.
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REGLAS DE CONVERSION
REGLA 1
• Para cada entidad regular se usa un esquema
de relación.
• Para cada atributo compuesto se consideran
los componentes
• La clave de la entidad es la clave del
esquema
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Ejemplo Regla 1
Empleado (codigo, dir_calle, dir_numero, sueldo, telefono)
EMPLEADO
codigo
direccion sueldo
telefono
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REGLAS DE CONVERSION
REGLA 2
• Para cada tipo de entidad débil se emplea un esquema de relación.
• Los atributos se manejan por la Regla N° 1.
• La clave del esquema está formada por la clave parcial de la entidad débil más la clave de la entidad que lo identifica (entidad fuerte)
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Ejemplo Regla 2
Empleado (codigo, ape_emp, sueldo)
Dependiente (codigo, nombre, fechanac)
DEPENDIENTE
fechanac
nombre
tiene
EMPLEADO
Entidad débil
Entidad fuerte
codigo
ape_emp
sueldo
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REGLAS DE CONVERSION
REGLA 3
• Para cada tipo de relación 1:1 entre dos
entidades, se elige una de ellas para incluir la
clave primaria del otro.
• Es preferible elegir el que participa totalmente.
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Ejemplo Regla 3
Departamento (nrodpto, codigo, nomdpto)
Empleado (codigo, ape_emp, sueldo)
DEPARTAMENTO
nomdpto
nrodpto
Gerente de
EMPLEADO
codigo
ape_emp
sueldo
1:1
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REGLAS DE CONVERSION
REGLA 4
• Para cada tipo de relación 1:N se incluye la
clave primaria de la entidad con cardinalidad
1 en la entidad con cardinalidad N.
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Ejemplo Regla 4
Departamento (nrodpto, nomdpto)
Empleado (codigo, ape_emp, sueldo, nrodpto)
DEPARTAMENTOnomdpto
nrodpto
Trabaja
EMPLEADO
codigo
ape_emp
sueldo
1:N
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REGLAS DE CONVERSION
REGLA 5
• Para cada tipo de relación N:M se crea un
esquema de relación donde la clave está formada
por la clave de las dos entidades que participan
en la relación.
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Ejemplo Regla 5
Departamento (nroproy, nomproy)
EmpleadoDpto (codigo, nroproy, horassem)
Empleado (codigo, ape_emp, dir_calle, dir_numero)
PROYECTO
nomproy
nroproy
Trabaja
EMPLEADO
codigo
ape_emp
direccion
N:Mhorassem
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REGLAS DE CONVERSION
REGLA 6
• Para cada tipo entidad que incluya un atributo multivaluado se crea un esquema de relación donde la clave es la clave de la entidad mas el atributo multivaluado.
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Ejemplo Regla 6
Empleado (codigo, ape_emp, dir_calle, dir_numero, telefono)
EmpleadoTelef (codigo, telefono)
EMPLEADO
codigo
ape_emp
direccion
telefono
Atributo multivaluado
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REGLAS DE CONVERSION
REGLA 7
• Para cada tipo de interrelación R de grado n>2 se crea un esquema de relación que represente a R, cuya clave primaria lo forman las claves primarias de las entidades que participan en la interrelación R, incluyendo los atributos simples propios de la interrelación
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Ejemplo Regla 7
Suministrar (codprov, numproy, codcomp, cantidad)
PROVEEDOR
codprov
PROYECTO
COMPONENTE
Suministrar
codcomp
nomprov
numproy proyecto
nombcomp
cantidad
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FIN