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EL MODELO RELACIONAL

Tema 7. El Modelo Relacional: Estática

Tema 8. El Modelo Relacional: Dinámica y Álgebra

Relacional

TEMA 7.

EL MODELO RELACIONAL:

ESTÁTICA

© 2008 Grupo Kybele3

1. Presentación y Objetivos

2. Estructura del MR

2.1. Elementos del MR

2.2. Definición Formal de Relación

2.3. Claves

2.4. Restricciones

3. El MR y la Arquitectura ANSI

4. Los Valores Nulos y la Lógica Trivaluada

5. Las 12 Reglas de Codd

6. Bibliografía

Índice






2.3. Claves

2.4. Restricciones




6. Bibliografía

Índice


Objetivos del Modelo Relacional

A finales de los años sesenta E. F. Codd introdujo la teoría matemática de

las relaciones en el campo de las Bases de Datos (BD).

El Modelo Relacional fue propuesto por Codd en su artículo titulado “A

relational model of data for large shared data banks” (Codd, 1970).

Los objetivos de Codd con el Modelo Relacional son:

• Independencia física.- Almacenamiento/manipulación. Un cambio físico no

afecta a los programas.

• Independencia lógica.- Añadir, eliminar o modificar elementos en la BD no

debe repercutir en los programas y/o usuarios que acceden a ellos.

• Flexibilidad.- Ofrecer al usuario los datos en la forma más adecuada a

cada aplicación.

• Uniformidad.- Las estructuras lógicas de los datos son tablas. Facilita la

concepción y utilización de la BD por parte de los usuarios.

• Sencillez.- Por las características anteriores y por los lenguajes de usuario

sencillos, el modelo relacional es fácil de comprender y utilizar por parte del

usuario final.


Concepto de RELACIÓN como estructura básica


Evolución del Modelo Relacional 1968 - 1970 Surge el modelo

1970 . . . Desarrollos teóricos

1973 - 1978 Prototipos (Ingres, sistema R de IBM, ect. . .)

1978 QBE (Query by Example) de IBM

1979 Oracle (1er SGBD Relacional)

1980 Ingres

1981 SQL

1982 DB2

1986 SQL/ANS

1987 SQL ISO (9075)

1989 SQL Addendum

1989 Manifiesto de los SGBO

1990 Modelo Relacional Versión 2

1990 Manifiesto de los SGBO-3G

1992 SQL 92

1995 3er Manifiesto

1999 SQL:1999

2003 SQL:2003

P

R

E

R

R

E

L

A

C

I

O

N

A

L R

E

L

A

C

I

O

N

A

L

P

O

S

T

R

E

L

A

C

I

O

N

A

L


Actual Estándar Relacional


VENTAS MUNDIALES DE SGBD 1991-1999

Tecnología de

bases de datos

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Crecim.

(%)

1994-

1999

Prerrelacional 2.000 2.090 2.109 2.050 1.866 1.721 1.701 1.689 1.638 Crecimiento - 4,5 0,9 -2,8 -9,0 -7,8 -1,2 -0,7 -3,0 -4,4 Cuota de

mercado52,0 45,5 38,8 31,6 24,0 18,4 15,2 12,6 10,3

Relacional 1.844 2.502 3.328 4.435 5.925 7.652 9.513 11.685 14.254 Crecimiento - 35,7 33,0 33,3 33,6 29,1 24,3 22,8 22,0 26,3 Cuota de

mercado48,0 54,5 61,2 68,4 76,0 81,6 84,8 87,4 89,7

SGBD total 3.844 4.592 5.437 6.485 7.791 9.373 11.214 13.374 15.892

Crecimiento - 19,5 18,4 19,3 20,1 20,3 19,6 19,3 18,8 19,6

VENTAS MUNDIALES DE SGBD

FUENTE: Estudio IDC



0

2

4

6

8

10

12

14

16

1994 1995 1996 1997 1998

Miles

de m

illo

nes

de d

óla

res

Total ingresos por las ventas mundiales de SGBD

Orientado al objeto

Pre-relacionales

Relacionales

FUENTE: PriceWaterhouse 1996







2.3. Claves

2.4. Restricciones




6. Bibliografía

Índice


Ejemplo de una relación

NOMBRE NACIONALIDAD … ATRIBUTO N

RODRÍGUEZ ESPAÑOLA … XXXX

SÁNCHEZ ESPAÑOLA … XXXX

… … … …

XXXX XXXX … XXXX

Tupla 1

Tupla 2

Tupla M

. . .

Representación de la relación “AUTOR” en forma de tabla de grado N y

cardinalidad M.


AUTOR


Relación

Es la estructura básica del modelo relacional. Se representa mediante una tabla.

Atributo

Representa las propiedades de la relación. Se representa mediante una columna.

Dominio

Es el conjunto válido de valores que toma un atributo.

Tupla

Es una ocurrencia de la relación. Se representa mediante una fila.




Grado

Es el número de atributos de la relación (columnas de la tabla).


Cardinalidad

Es el número de tuplas de la relación (filas de la tabla).



Características de una relación:


No puede haber tuplas duplicadas.

El orden de las tuplas es irrelevante.

La tabla es plana, es decir, en el cruce de un atributo y una tupla

sólo puede haber un valor.

El orden de los atributos no es significativo.



Nombre Nacionalidad Institución

Date, C.J.

Codd, E.F.

Ceri, S.

Saltor, F.

Norteamericana

Norteamericana

Italiana

Española

Relational Institute


Politécnico de Milán

U.P.C.

Grado 3

Atributos

T

U

P

L

A

S

Cardinalidad

4

AUTOR

xxxxxxxx

25

Española

Francesa

Italiana

Norteamericana

Inglesa

U.P.M.

U.P.C.



NOMBRES NACIONALIDADES INSTITUCIONES

DOMINIOS




RELACIÓN TABLA FICHERO

TUPLA

ATRIBUTO

GRADO

CARDINALIDAD

FILA

COLUMNA

Nº DE COLUMNAS

Nº DE FILAS

REGISTRO

CAMPO

Nº DE CAMPOS

Nº DE REGISTROS

~ ~

Comparación de la terminología relación, tabla, fichero




Las vistas son “tablas virtuales” que se definen sobre una o más

tablas.

Las vistas son ventanas sobre tablas “reales” de las que sólo se

almacena su definición; no tienen representación directa en el

almacenamiento.

Vista:


ALUMNO

Dni Nombre Edad

1 A0001 José 17

2 A0002 María 21

3 A0003 Juan 20

Num_MatVista de ALUMNO:

V_Alumnos_MayoresEdad:

Incluye el número de la

matrícula, nombre y edad de los

alumnos mayores de edad.




Ventajas del uso de vistas:

Mecanismo de seguridad potente y flexible al ocultar partes de la

BD a ojos de ciertos usuario. Los usuarios no son conscientes de la

existencia de ningún atributo o tupla no incluida en la vista.

Acceso a los datos de forma personalizada para las necesidades de

los usuarios.

Simplifican las operaciones complejas sobre relaciones base.




Actualización de las vistas:

Todas las actualizaciones efectuadas en una relación base deben verse inmediatamente reflejadas en todas las vistas que hagan referencia a esa relación base.

De forma similar, si se actualiza una vista, la relación base subyacente debe reflejar el cambio.

Sin embargo, existen restricciones en los tipos de modificaciones que pueden efectuarse mediante vistas:

Una vista es actualizable si está definida utilizando una consulta simpleen la que esté involucrada una única relación base y que contenga laclave principal o una clave candidata de la relación base.

Una vista NO es actualizable si implica múltiples relaciones base.

Una vista NO es actualizable si implica operaciones de agregación o de agrupación.



Con nombre

Sin nombre(son siempre temporales)

Persistentes

Temporales

Base (definición + extensión)

Vistas (definición)

Instantáneas (definición +datos)

Autónomas (o base temporales)

Vistas temporales

Instantáneas Temporales

Resultado final de una consulta

Resultados intermedios de una consulta

Clases de relación:


Derivadas



El Universo del Discurso (UD) de una base de datos 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.

Cada dominio se especifica lógicamente mediante un nombre y un formato, el

cual puede definirse por extensión (dando sus posibles valores) o por intensión

(mediante un tipo de datos y ciertas restricciones, como un rango de valores).

Un atributo (A) es la interpretación de un determinado dominio en una relación,

es decir el “papel” que juega en la misma; si D es el dominio de A se denota:

D = Dom (A).

Una relación definida sobre un conjunto de dominios D1...Dn (no necesariamente

distintos) es un subconjunto del producto cartesiano de los n dominios (n es el

grado de la relación).

R D1x D2x...Dn




Un esquema de relación (intensión) se compone de un nombre de relación

R, de un conjunto de n atributos {A1} y de un conjunto de n dominios (no

necesariamente distintos) {Di}, donde cada atributo será definido sobre un

dominio:

R ( A1 : D1, A2 : D2, . . . An : Dn)

Una relación r(R) (extensión) es un conjunto de m elementos denominados

tuplas {tj}. Cada tuplaj es conjunto de pares (<A1:v1j>,...<Ai:vij>,...<An:vnj>)

donde cada Ai es el nombre de un atributo y vij es un valor del

correspondiente dominio Di sobre el que está definido el atributo:

r(R) = tj {(<A1:v1j>, . . . <Ai:vij>, . . . <An:vnj>) : vij Di }




ESQUEMA DE RELACIÓN (INTENSIÓN):

AUTOR (Nombre: Nombres, Nacionalidad: Nacionalidades, Institución: Instituciones)

RELACIÓN (EXTENSIÓN, ESTADO u OCURRENCIA):


Date, C.J.

Saltor, F.

Ceri, S.

Norteamericana

Española

Italiana


U.P.C.


AUTOR


cabecera

de la relación

cuerpo

de la relación



Clave Candidata

Es el conjunto no vacío de atributos que identifica unívoca y mínimamente

cada tupla de una relación.

Clave Primaria (primary key)

Es la clave candidata que elige el usuario para identificar las tuplas de la

relación. Se dice que una clave primaria es compuesta cuando está

formada por más de un atributo.

Regla de Integridad de Entidad

Ningún atributo principal, es decir, ningún atributo que forme parte de la

clave primaria, puede tomar un valor nulo.

Clave Alternativa (unique)

Aquella clave candidata que no ha sido elegida como clave primaria.

2.3. Claves



Clave Ajena (foreign key)

La clave ajena de una relación R2 es un conjunto no vacío de atributos

cuyos valores han de coincidir con los valores de la clave primaria de una

relación R1 (R1 y R2 no son necesariamente distintas).

La clave ajena y la correspondiente clave primaria han de estar definidas

sobre los mismos dominios.

La clave ajena sirve para relacionar tablas.

2.3. Claves

R2 (A1, A2, A3, A4)

R1(B1, B2)

Clave Ajena



LIBRO (código, título, idioma…, nombre-e)

EDITORIAL (nombre-e, dirección, ciudad, país…)

Nombre-e es clave ajena de LIBRO, y referencia a EDITORIAL (nombre-e

es clave primaria de EDITORIAL). Esta última tabla (EDITORIAL) se

denomina tabla referenciada.

Ejemplo de relación entre tablas 1:N

2.3. Claves



Ejemplo de relación entre tablas N:M

AUTOR (Nombre, Nacionalidad, Institución, …)

LIBRO (Código, Título, Idioma, Editorial, …)

ESCRIBE (Nombre, Cod_Libro)

clave ajena clave ajena

2.3. Claves



Si una relación R2 tiene un atributo que es clave primaria de la relación R1,

entonces los valores de dicho atributo deben concordar con los de la clave

primaria de la tabla referenciada o tener valores nulos.

Regla de Integridad Referencial

Ejemplo:

Código Título Idioma Nombre_e

001 Bases de

Datos

Español Ra-ma

002 Data

Base

Inglés

003 Diseño de

Bases de

Datos

Español Ra-ma

LIBRO

Nombre_e Dirección Ciudad País

Ra-ma Pez, 20 Madrid España

Addison-

Wesley

24 Lennon London UK

Paraninfo Entenza, 5 Barcelona España

EDITORIAL

2.3. Claves



Restricciones Inherentes

Derivadas de la definición de relación:

No hay 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 sobre el que

está definido, no admitiéndose por tanto los grupos repetitivos. Se dice

que una tabla que cumple esta condición está normalizada (o también

que está en primera forma normal).

Regla de Integridad de Entidad (ningún atributo que forme parte de la clave

primaria, puede tomar un valor nulo).

Regla de Integridad Referencial (si una relación R2 tiene un atributo que es

clave primaria de la relación R1, entonces los valores de dicho atributo

deben concordar con los de la clave primaria o tener valores nulos).

2.4. Restricciones



Nombre Nacionalidad Institucion

Date, C.J.

Codd, E.F.

Ceri, S.

Saltor, F.

Norteamericana

Norteamericana

Italiana

Española



Politécnico de Milan

U.P.C.

Idiomas

Inglés, Español

Inglés

Italiano, Inglés

Español, Catalán

AUTOR1

Nombre Nacionalidad Institucion

Date, C.J.

Date, C.J.

Codd, E.F.

Ceri, S.

Ceri, S.

Saltor, F.

Saltor, F.

Norteamericana

Norteamericana

Norteamericana

Italiana

Italiana

Española

Española






U.P.C.

U.P.C.

Idioma

Inglés

Español

Inglés

Italiano

Inglés

Español

Catalán

AUTOR2

2.4. Restricciones



Restricciones Semánticas

• Clave primaria (PRIMARY KEY). Permite declarar un atributo o un conjunto de

atributos como clave primaria de una relación por lo que sus valores no se podrán

repetir ni se admitirán los nulos (o valores “ausentes”).

• Unicidad (UNIQUE). Mediante la cual se indica que 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), de uno ó mas atributos, con lo que se indica que el

conjunto de atributos no admite valores nulos.

• Integridad referencial (FOREIGN KEY). Si una relación R2 (relación que

referencia) tiene un descriptor que es una clave candidata de la relación R1

(relación referenciada), todo valor de dicho descriptor debe, bien concordar con un

valor de la clave candidata referenciada de R1, bien ser nulo. El descriptor es, por

tanto, una clave ajena de la relación R2. Las relaciones R1 y R2 no son

necesariamente distintas. Además, cabe destacar que la clave ajena puede ser

también parte (o la totalidad) de la clave primaria de R2.

2.4. Restricciones



CREATE TABLE editorial (

nombre_e CHAR(20) PRIMARY KEY,

dirección CHAR(50) NOT NULL,

ciudad CHAR (15),

país CHAR(15));

CREATE TABLE libro (

código CHAR(3),

titulo CHAR (50) UNIQUE,

idioma CHAR(25),

nombre_e CHAR(20),

PRIMARY KEY (código),

FOREIGN KEY (nombre_e) REFERENCES editorial

ON DELETE SET NULL

ON UPDATE CASCADE);

2.4. Restricciones

Ejemplo:



NO ACTION: rechazar la operación de borrado o actualización.

CASCADE: propagar la modificación o borrar las tuplas de la tabla que

referencia.

SET NULL: poner a valor nulo en la Clave Ajena de la tabla que

referencia.

SET DEFAULT: poner valor por defecto en la Clave Ajena de la tabla que

referencia.

Opciones de Borrado y Actualización en la Clave Ajena

2.4. Restricciones



PROGRAMA ( Cód_Programa , Nombre, Departamento )

ESTUDIANTE ( Cód_Estudiante, Nombre, Apellidos, DNI, … )

BECA ( Cód_Beca, Nombre, Requisitos, … )

CURSO_DOCTORADO ( Cód_Curso, Nombre, N_Horas, Cód_Programa, F_ Com)

Clave Ajena

Modificación: Cascada

Borrado: puesta a nulos

SOLICITA ( Cod_Estudiante, Cód_Beca,)

Clave Ajena


Borrado: Cascada

Clave Ajena

Modificación: NO ACTION

Borrado: NO ACTION

SE_MATRICULA ( Cód_Estudiante, Cod_Curso )

Clave Ajena


Borrado: Cascada

Clave Ajena


Borrado: Cascada

CONCEDE (Cód_Estudiante, Cód_Beca)

2.4. Restricciones

Ejemplo:



• Verificación (CHECK). Comprueba, en toda operación de actualización, si el

predicado es cierto o falso y, en el segundo caso, rechaza la operación. La

restricción de verificación se define sobre un único elemento (dominio, relación) y

puede o no tener nombre.

• Aserción (ASSERTION). Actúa de forma idéntica a la anterior, pero se diferencia de

ella en que puede afectar a varios elementos (por ejemplo, a dos relaciones distintas)

y su definición, por tanto, no va unida a la de un determinado elemento por lo que

siempre ha de tener un nombre, ya que la aserción es un elemento más del

esquema que tiene vida por sí mismo.

• Disparador (“trigger”). Restricciones en las que el usuario pueda especificar

libremente la respuesta (acción) ante una determinada condición. Así como las

anteriores reglas de integridad son declarativas, los disparadores son

procedimentales, siendo preciso que el usuario escriba el procedimiento que ha de

aplicarse en caso de que se cumpla la condición.

Otras Restricciones Semánticas

2.4. Restricciones







2.3. Claves

2.4. Restricciones




6. Bibliografía

Índice


SQL - Manipulación

VISTA 1 VISTA 2 VISTA m

TABLA BASE

TB 1

TABLA BASE

TB 2

TABLA BASE

TB p

RELACIONAL

DATOS ALMACENADOS (Registros de las tablas base, índices, agrupamientos, etc.)

EXTERNO

CREATE VIEW +

sentencia de manipulación

(SELECT)

CONCEPTUAL

(CREATE TABLE,

CREATE DOMAIN,

CREATE ASSERTION

…)

INTERNO

(CREATE INDEX,

CREATE PARTITION,

CREATE CLUSTER,

…)

Independen-

cia lógica

Independen-

cia física

…...

N

I

V

E

L

L

O

G

I

C

O

N

I

V

E

L

F

I

S

I

C

O



ANS I RELACIONAL

L

O

G

I

C

O

F

I

S

I

C

O

S

Q

L

PRODUCTOS

Nivel Externo Vistas

Relaciones Base

Nivel Conceptual Relaciones Base

Nivel Interno Datos Almacenados

- Relaciones base almacenadas

- Indices

- Punteros

- Direcciones de página

- ...







2.3. Claves

2.4. Restricciones




6. Bibliografía

Índice


Valor nulo:Señal utilizada para representar información desconocida,

inaplicable, inexistente, no válida, no proporcionada, indefinida, etc.

Necesidad de los valores nulos en BD:

• Crear tuplas (filas) con ciertos atributos desconocidos en ese

momento, p.e. el año de edición de un libro.

• Añadir un nuevo atributo a una relación existente; atributo que, en

el momento de añadirse, no tendría ningún valor para las tuplas de la

relación.

• Atributos inaplicables a ciertas tuplas, por ejemplo, la editorial para

un artículo (ya que un artículo no tiene editorial) o la profesión de un

menor.



El tratamiento de valores nulos exige definir:

• operaciones de comparación

• operaciones aritméticas

• operaciones algebraicas

• funciones de agregación

Tablas de Verdad de la Lógica Trivaluada:


NOT A A B A AND B A OR B

F T T T T

F T F F T

F T N N T

T F F F F

T F N F N

N N N N N

T: True

F: False

N: Null






2.3. Claves

2.4. Restricciones




6. Bibliografía

Índice



Codd definió un conjunto de reglas que un SGBD debe satisfacer para

que sea considerado relacional en su artículo titulado:

“Is your DBMS really relational” (Codd, 1985 en ComputerWorld).

Se denominan las 12 Reglas de Codd, aunque en realidad definió

13 reglas para considerar un sistema relacional (Regla 0- Regla 12).


Regla 1.- Representación de la información:

Toda información almacenada en una base de datos relacional debe

representarse explícitamente a nivel lógico, y de manera única, por medio de

valores en tablas. Podríamos decir que éste es el principio básico del

modelo relacional.


Tabla

A1 A2 A3 A4

Los nombres de las tablas, nombres de los atributos y toda la información

necesaria para el funcionamiento de la BD se representa mediante tablas

Catálogo del sistema es una BD relacional


Regla 2.- Acceso garantizado:

Todo dato debe ser accesible mediante una combinación de un nombre de

tabla, un valor de su clave y el nombre de una columna. Es una forma de

insistir en la obligatoriedad de la clave primaria.


ALUMNO

Dni Nombre Edad

1 José 18

2 María 21

3 Juan 20

¿Nombre de

ALUMNO

Con DNI =2?

María

En una BD Relacional los datos NO se referencian por su posición física.


Regla 3.- Tratamiento sistemático de valores nulos:

Los valores nulos, información desconocida o inaplicable, han de ser tratados

sistemáticamente por el sistema, el cual ha de ofrecer las facilidades

necesarias para su tratamiento.


ALUMNO

Dni Nombre Edad

1 José 18

2 NULL 21

3 Juan NULL


Regla 4.- Catálogo activo en línea basado en el modelo relacional:

La representación de la metainformación (descripción de la base de datos)

debe ser igual a la de los otros datos y su acceso debe poder realizarse por

medio del mismo lenguaje relacional que se utiliza para los demás datos; es

decir, el modelo de datos para la metainformación debe ser también el

relacional.


En un SGBD Relacional hay dos tipos de tablas:

•Tablas de usuario con datos

•Tablas del sistema que contienen datos que describen la estructura de la

BD Catálogo


Regla 5.- Sublenguaje de datos completo:

Debe existir un lenguaje que permita un completo manejo de la base de

datos (definición de datos, definición de vistas, manipulación de datos,

restricciones de integridad, autorizaciones y gestión de transacciones).


El lenguaje SQL aporta todas estas funciones.


Regla 6.- Actualización de vistas:

Toda vista teóricamente actualizable debe poder ser actualizada por el

sistema.


Esta regla obliga al SGBD a ser capaz de actualizar cualquier vista que

se haya definido en el sistema y que cumpla con las condiciones teóricas

que hagan posible la actualización de datos a través de ella.


Regla 7.- Inserciones, modificaciones y eliminaciones de alto nivel:

Todas las operaciones de manipulación de datos (consulta, inserción,

modificación y borrado) deben operar sobre conjuntos de filas (lenguaje no

navegacional).

Los sistemas existentes hasta el momento en el que surge el modelo relacional

actuaban registro a registro obligando al programador de una base de datos a

navegar por la misma.



Regla 8.- Independencia física de los datos:

El acceso lógico a los datos debe mantenerse incluso cuando cambien los

métodos de acceso o la forma de almacenamiento.

Los programas de las aplicaciones y las operaciones sobre la BD deben

mantenerse inalterados desde el punto de vista lógico, aunque se

produzcan cambios en los mecanismos de almacenamiento (p.e. ubicación

física de los ficheros de la BD ) y acceso de la BD (p.e. índices).



Regla 9.- Independencia lógica de los datos:

Los programas de aplicación no deben verse afectados por cambios realizados

en las tablas que estén permitidos teóricamente y que preserven la información.

No habrá que modificar los programas de las aplicaciones aunque se

realicen cambios sobre las tablas, siempre que esos cambios mantengan la

información que en ellas hubiese.



Regla 10.- Independencia de la integridad:

Las reglas de integridad de una base de datos deben ser definibles por medio

del sublenguaje de datos relacional y habrán de almacenarse en el catálogo de

la base de datos (metabase), no en los programas de aplicación.



Regla 11.- Independencia de la distribución:

Debe existir un sublenguaje de datos que pueda soportar bases de datos

distribuidas sin alterar los programas de aplicación cuando se distribuyan los

datos por primera vez o se redistribuyan éstos posteriormente.

Un programa de aplicación no debe notar la diferencia entre trabajar

sobre la BD cuando esta se encuentra centralizada en una máquina y

cuando los datos se distribuyen entre varias máquinas. El sistema debe ser

responsable de presentar los datos al usuario final como si estuvieran en

una única máquina.

PERO: Para que un sistema sea relacional no tiene obligatoriamente que

dar soporte a las BD distribuidas.



Regla 12.- Regla de la no subversión:

Si un SGBD soporta un lenguaje de bajo nivel que permite el acceso fila a fila,

éste no puede utilizarse para saltarse las reglas de integridad expresadas por

medio del lenguaje de más alto nivel.

El SGBD debe controlar todos los accesos a la BD de forma que la

integridad de la BD no pueda verse comprometida sin conocimiento del

usuarios y el administrador de la BD.



Regla 0.- Regla básica:

Cualquier sistema que se anuncie como sistema gestor de bases de datos

relacionales debe ser capaz de gestionar por completo las BD utilizando sus

capacidades relacionales.

El SGBD Relacional NO debe recurrir a operaciones NO relacionales

para completar sus capacidades de gestión de datos (definición y

manipulación).







2.3. Claves

2.4. Restricciones




6. Bibliografía

Índice


Tecnología y Diseño de Bases de Datos

M.Piattini, E. Marcos, C.Calero y B. Vela

Ed.: RA-MA, 2006 Octubre

Parte II, capítulo 6

Fundamentos y Modelos de Bases de Datos

A. de Miguel y M. Piattini

Ed.: RA-MA, 1997

Capítulo 5 (Pág. 123-166)

Sistemas de Bases de Datos

T. M. Connolly y C. E. Begg

Ed.: Addison Wesley, Cuarta Edición, 2001

Parte II , capítulo 3 (Pág. 61-78)

Introducción a las Bases de Datos. El Modelo Relacional

O. Pons et al.

Ed.: Thomson, 2005


Introducción a los Sistemas de Bases de Datos

C. J. Date

Ed.: Prentice Hall, Séptima Edición, 2001

Parte II (Pág. 109-149)

Diseño de Bases de Datos. Problemas Resueltos.

A. de Miguel et al.

Ed.: RA-MA, 2001

6. Bibliografía

TEMA 8.

EL MODELO RELACIONAL:

DINÁMICA Y ÁLGEBRA RELACIONAL


1. Introducción

2. Álgebra Relacional

2.1. Operación de Asignación y Renombrado

de Atributos

2.2. Operadores Primitivos

2.3. Operadores Derivados

3. Bibliografía

Índice


1. Introducción



de Atributos



3. Bibliografía

Índice


La dinámica del modelo relacional permite la transformación

entre estados de la BD que se realiza aplicando un conjunto

de operadores (inserción, borrado, modificación y consulta) al

estado origen, para obtener el estado destino.

O (BDi) = BDj

Lenguajes relacionales:

Algebráicos.- las operaciones se aplican sobre

operandos (relaciones) y el resultado es otra relación.

Álgebra Relacional

Predicativos (orientados a tuplas o a dominios).- se

define el estado sin indicar las operaciones.

Cálculo Relacional

1. Introducción


1. Introducción



de Atributos



3. Bibliografía

Índice


Álgebra Relacional:

Operadores Primitivos + Operadores Derivados

Operadores primitivos:

• Proyección ()

• Selección ()

• Unión ()

• Diferencia (-)

• Producto Cartesiano (x)

Operadores derivados:

• Combinación o Join ()

• Intersección ()

• División (:)

O. Unarios

O. Binarios

2. Algebra Relacional


Asignación ():

• Renombrado de atributos.

• Cambiar nombre a relación existente.

RELACION_NUEVA(A1,A2, ...,An) O(R)

• Almacenar resultado de una consulta en una nueva relación.

• Denominar resultados intermedios (para dividir una única

operación compleja en una secuencia de operaciones más

simples).

RELACION_NUEVA O(R)

2.1 Operadores de Asignación y Renombrado de Atributos

Para especificar una consulta en Álgebra Relacional es preciso

definir 1 o más pasos que sirven para ir construyendo mediante

operadores del Álgebra Relacional UNA NUEVA RELACIÓN.



Proyección (): La proyección de una relación sobre un conjunto de sus atributos

es otra relación definida sobre ellos, eliminando las tuplas

duplicadas que hubieran podido resultar.


Date Norteamericana Relat. Institute

Saltor Española U.P.C.

Bertino Italiana U. Milan

Autor nacionalidad (Autor)

Nacionalidad

Norteamericana

Española

Italiana

SELECT distinct (nacionalidad)

FROM autor;

2.2 Operadores Primitivos



Selección (): La selección de una relación mediante una expresión lógica

(predicado de selección) da como resultado una relación formada

por el conjunto de tuplas que satisfacen dicha expresión.





Autor nacionalidad=”Española” (Autor)

SELECT *

FROM autor

WHERE nacionalidad=“Española”;






Dos relaciones son compatibles en su esquema si:

• Si tienen el mismo grado.

• Si se puede hacer una correspondencia de cada uno de los

atributos de las dos relaciones y si estos están definidos sobre el

mismo dominio.



Unión (): La unión de dos relaciones R1 y R2, compatibles en su esquema,

es otra relación definida sobre el mismo esquema de relación, cuya

extensión estará constituida por el conjunto de tuplas que

pertenezcan a R1, a R2 o a ambas (sin duplicar).






Chen Norteamericana ER Institute

Yao Norteamericana U.N.Y


Autor Editor

Autor Editor Nombre Nacionalidad Institución









Diferencia (-): La diferencia de dos relaciones R1 y R2, compatibles en su

esquema, es otra relación definida sobre el mismo esquema de

relación, cuya extensión estará constituida por el conjunto de

tuplas que pertenecen a R1 y no pertenecen a R2.









Autor Editor

Autor - Editor Nombre Nacionalidad Institución






Producto Cartesiano (x):

El producto cartesiano de dos relaciones R1 y R2 de cardinalidades

m1 y m2 respectivamente, es una relación definida sobre la unión de

los atributos de ambas relaciones y cuya extensión estará constituida

por las m1 x m2 tuplas formadas concatenando cada tupla de la

primera relación con cada una de las tuplas de la segunda relación.




LIBRO x EDITORIAL

LIBRO EDITORIAL

ENombre Dirección Ciudad País


Addison-

Wesley

24

Lennon

London UK


001 Bases de

Datos

Español Ra-ma

003 Diseño de

BD

Español Ra-ma

Código Título Idioma Nombre_e ENombre Dirección Ciudad País

001 BD Español Ra-ma Ra-ma Pez, 20 Madrid España

001 BD Español Ra-ma Addison-

Wesley

24

Lennon

London UK

003 Diseño

de BD

Español Ra-ma Ra-ma Pez, 20 Madrid España

003 Diseño

de BD

Español Ra-ma Addison-

Wesley

24

Lennon

London UK




a

b

c

x

y

a

a

b

b

c

c

x

y

x

y

x

y

Selección () Proyección ()Producto (x)

Unión () Diferencia ( - )




Operadores derivados: Se pueden expresar en función de los operadores primitivos.

• Combinación o Join ()

• Intersección ()

• División (:)

2.3 Operadores Derivados



Combinación o JOIN ():

La combinación (join) de dos relaciones, R1 y R2, respecto a una

cierta condición de combinación, es otra relación constituida por

todos los pares de tuplas ti y tj concatenadas, tales que, en cada par,

las correspondientes tuplas satisfacen la condición especificada.

La condición de combinación, en el caso más sencillo, está referida

a dos atributos A1i y A2j, cada uno de los cuales pertenece a una de

las relaciones, unidos por un operador de comparación.


R1 R2R1.A1i Op R2.A2j

{Siendo Op un operador de comparación }

Para poder comparar dos atributos, será preciso que éstos estén

definidos sobre el mismo dominio o dominios compatibles.



Combinación Natural o Equi-JOIN (*):

Si se trata de una condición de combinación simple por igualdad

se denomina Combinación Natural (denotada con *).

En esta combinación por igualdad se elimina uno de los dos atributos

cuyos valores son idénticos. Es el caso más utilizado de combinación

para relaciones que tienen un atributo común.

La combinación natural puede hacerse entre relaciones que tengan

más de un atributo común. En este caso, la combinación natural se

realizarán sobre le conjunto de atributos comunes.


R1 * R2A1i = A2j

Cuando el atributo común tiene el mismo nombre en ambas

relaciones, se suele omitir la condición de combinación.

R1 * R2



LIBRO * EDITORIAL

Nombre_e = Nombre_e

LIBRO EDITORIALNombre_e Dirección Ciudad País


Addison-

Wesley

24

Lennon

London UK


001 Bases de

Datos

Español Ra-ma

003 Diseño de

BD

Español Ra-ma

Código Título Idioma Nombre_e Dirección Ciudad País

001 BD Español Ra-ma Pez, 20 Madrid España

003 Diseño

de BD

Español Ra-ma Pez, 20 Madrid España

SELECT *

FROM LIBRO, EDITORIAL

WHERE LIBRO.nombre_e=EDITORIAL.nombre_e


Se elimina el

atributo repetido

(de la condición

de igualdad)



Libro.Código, Libro.Título, Libro.Nombre_e, Editorial.Dirección, Editorial.Ciudad, Editorial.País(

Libro.Nombre_e=Editorial.Nombre_e( LIBRO x EDITORIAL))

LIBRO EDITORIAL

Nombre_e Dirección Ciudad País


Addison-

Wesley

24

Lennon

London UK


001 Bases de

Datos

Español Ra-ma

003 Diseño de

BD

Español Ra-ma

Código Título Idioma Nombre_e Nombre_e Dirección Ciudad País

001 BD Español Ra-ma Ra-ma Pez, 20 Madrid España

001 BD Español Ra-ma Addison-

Wesley

24

Lennon

London UK

003 Diseño

de BD

Español Ra-ma Ra-ma Pez, 20 Madrid España

003 Diseño

de BD

Español Ra-ma Addison-

Wesley

24

Lennon

London UK

LIBRO * EDITORIAL

Nombre_e = Nombre_e




Combinación Externa o OUTER JOIN:

Es un operador especial para el tratamiento de los valores nulos.

Impide que desaparezcan tuplas por no tener correspondencia con

ninguna de la otra relación (cuando se aplica la combinación interna).

Por lo tanto, evita que las tuplas de una relación que no casan con

ninguna tupla de la otra desaparezcan en el resultado .

La combinación externa entre dos relaciones R1 y R2 consiste en

variantes de combinación que conservan en el resultado, todas las

tuplas de R1 (izquierda), todas las tuplas de R2 (derecha) o de

ambas relaciones.




Combinación Externa Izquierda o Left Outer JOIN (/* o i ):

La combinación externa izquierda entre dos relaciones R1 y R2

conserva en el resultado todas las tuplas de R1 (de la relación de la

izquierda).

R1 /* R2




Combinación Externa Izquierda o Left Outer JOIN (/* o i ):

Autor /* LibroLibro = Cod_Libro


AUTOR

Cod_Autor Nombre Año_Nac Libro

A1 Date 1939 L1

A2 Piattini 1965

A3 De Miguel 1940

LIBRO

Cod_Libro Titulo Año_P ISBD

L1 BD 1980 1-10-80

L2 Ing.Sw. 1965 2-20-80

L3 El ME/R 1940 3-30-80

Cod_Autor Nombre Año_Nac Libro Título Año_P ISBN

A1 Date 1939 L1 BD 1980 1-10-80

A2 Piattini 1965 NULL NULL NULL NULL

A3 De Miguel 1940 NULL NULL NULL NULL




La combinación externa derecha entre dos relaciones R1 y R2

conserva en el resultado todas las tuplas de R2 (de la relación de la

derecha).

R1 */ R2

Combinación Externa Derecha o Right Outer JOIN (*/ o d ):



Combinación Externa Derecha o Right Outer JOIN (*/ o d ):

Autor */ LibroLibro = Cod_Libro


AUTOR


A1 Date 1939 L1

A2 Piattini 1965

A3 De Miguel 1940

LIBRO


L1 BD 1980 1-10-80

L2 Ing.Sw. 1965 2-20-80

L3 El ME/R 1940 3-30-80

Cod_Autor Nombre Año_Nac Cod_Libro Título Año_P ISBN

A1 Date 1939 L1 BD 1980 1-10-80

NULL NULL NULL L2 Ing.Sw. 1965 2-20-80

NULL NULL NULL L3 El ME/R 1940 3-30-80




La combinación externa plena entre dos relaciones R1 y R2 conserva

en el resultado todas las tuplas de R1 y todas las tuplas de R2.

R1 /*/ R2

Combinación Externa Completa/Plena o Full Outer JOIN (/*/ o p ):



Combinación Externa Plena o Full Outer JOIN (/*/ o p ):

Autor /*/ LibroLibro = Cod_Libro


AUTOR


A1 Date 1939 L1

A2 Piattini 1965

A3 De Miguel 1940

LIBRO


L1 BD 1980 1-10-80

L2 Ing.Sw. 1965 2-20-80

L3 El ME/R 1940 3-30-80

Cod_Autor Nombre Año_Nac Libro Cod_Libro Título Año_P ISBN

A1 Date 1939 L1 L1 BD 1980 1-10-80

A2 Piattini 1965 NULL NULL NULL NULL NULL

A3 De Miguel 1940 NULL NULL NULL NULL NULL

A1 Date 1939 L1 L1 BD 1980 1-10-80

NULL NULL NULL NULL L2 Ing.Sw. 1965 2-20-80

NULL NULL NULL NULL L3 El ME/R 1940 3-30-80



Intersección () :

La intersección de dos relaciones R1 y R2 compatibles en su

esquema es otra relación definida sobre el mismo esquema

de relación y cuya extensión estará constituida por las tuplas

que pertenecen a ambas relaciones.

R1 R2 = R1 - (R1 - R2)

R1 R2 = R2 - (R2 – R1)

AUTOR EDITOR

NOMBRE NACIONALIDAD INSTITUCION

Ceri, S. Italiana Politéc. Milán


Date, C.J. Norteamericana Relational Inst.

Saltor, F. Española U.P.C.


AUTOR


Chen, P. Norteamericana ER Institute

Yao, L. Norteamericana U.N.Y.


EDITOR




División (:) :

La división de una relación R1(dividendo) por otra relación R2 (divisor)

es una relación R (cociente) tal que, al realizarse su combinación con el

divisor, todas las tuplas resultantes se encuentran en el dividendo.

NOMBRE NACIONALIDAD EDITORIAL

Date, C.J.

Cervera, J.

Saltor, F.

Ceri, S.

Costilla, C.

Norteamericana

Española

Española

Italiana

Española

Addison

Rama

Paraninfo

Clup

Diaz de Santos

Codd, E.

Cervera, J.

Norteamericana

Española

Prentice Hall

Addison

EDITORIAL

Addison

Rama

AUTOR_EDITORIALEDITORIAL

NOMBRE NACIONALIDAD

Cervera, J. Española

AUTOR_EDITORIAL: EDITORIAL

R1 : R2 = C(R1) - C(R2 x C(R1)-R1)




1. Introducción



de Atributos



3. Bibliografía

Índice


Tecnología y Diseño de Bases de Datos

M.Piattini, E. Marcos, C.Calero y B. Vela

Ed.: RA-MA, 2006 Octubre

Parte II, capítulo 7 (Pág. 199-240)

Fundamentos y Modelos de Bases de Datos

A. de Miguel y M. Piattini

Ed.: RA-MA, 1997


Sistemas de Bases de Datos

T. M. Connolly y C. E. Begg

Ed.: Addison Wesley, Cuarta Edición, 2001

Parte II , capítulo 4 (Pág. 79-99)

Introducción a las Bases de Datos. El Modelo Relacional

O. Pons et al.

Ed.: Thomson, 2005


Introducción a los Sistemas de Bases de Datos

C. J. Date

Ed.: Prentice Hall, Séptima Edición, 2001

Parte II (Pág. 150-197)

Diseño de Bases de Datos. Problemas Resueltos.

A. de Miguel et al.

Ed.: RA-MA, 2001

3. Bibliografía

el modelo relacional - grupo de investigacióndbd_lade]b3.elmodelorelacional.pdf · las relaciones...

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