fundamentos de base de datos completo

Fundamentos de Base de Datos

Ing. Edgar F. Espinoza Silverio

CAPITULO 1

Diseño conceptual de base de datos

Diseño conceptual de bases de datos El objetivo del diseño conceptual

es crear un esquema conceptual de alto nivel, independiente del DBMS, partiendo de especificaciones de requerimientos que describan la realidad.

Los conceptos de diseño de bases de datos se presentan por medio de la descripción de los mecanismos de abstracción: procesos mentales mediante los cuales nos concentramos en las propiedades comunes de los datos, sin atender a los detalles no pertinentes.

1

Componentes de los sistemas de BD

Herramientasde Diseño

Herramienta de Creaciónde TablasHerramienta de Creaciónde FormasHerramienta de Creaciónde ConsultasHerramienta de Creaciónde ReportesCompilador de Lenguajede Procedimiento

Tiempo de Ejecución

Procesador de Formas

Procesador de Consultas

Escritor de Reportes

Tiempo de Ejecución delLenguaje deProcedimiento

Motor

DBMS

Datos del UsuarioMetadatosIndices y otros datos del sistemaMetadatos de aplicación

La base de datos contiene:

Programasde

Aplicación

Programasde

Aplicación

Usuarios

Analista

DBMS

Base deDatos

Introducción al diseño de bases de datos

SESION 1

Introducción al diseño de bases de datos

1. El Diseño de bases de datos en el ciclo de vida de los Sistemas de Información

2. Fases del diseño de bases de datos3. Interacción entre el diseño de bases

de datos4. Modelos y herramientas para el diseñ

o de bases de datos y el análisis funcional

5. Por que es valioso el diseño conceptual 1


El sistema de información de una empresa es el conjunto de actividades que regulan la distribución y el compartimiento de información, y el almacenamiento de los datos relevantes para la administración de la empresa.

Una base de datos es cualquier conjunto grande de datos estructurados almacenado dentro de un computador.

1


Los sistemas de gestión de bases de datos (DBMS) son paquetes de software para la gestión de las bases de datos; en particular para almacenar, manipular y recuperar datos en un computador.

Las BD son sólo uno de los componentes de los Sistem. de Información, que también incluyen programas de aplicación, interfaces para usuarios y otros tipos de paquetes de software

1


Las BD son esenciales para la supervivencia de cualquier organización, porque los datos estructurados constituyen un recurso esencial para todas las organizaciones, grandes medianas o pequeñas.

El diseño de base de datos se sitúa en un a perspectiva adecuada al considerarlo dentro del ciclo de vida de los sistemas de información.

1


El diseño de un sistema de información es una actividad complicada, que incluye la planificación, especificación y desarrollo de cada componente del sistema.

También incluye siete etapas que son: estudio de factibilidad, recolección y análisis de requerimientos, diseño, creación de prototipos, implantación, validación y prueba y por último operación.

1

Estudio defactibilidad

Estudio defactibilidad

Recolección yanálisis de

requerimientos

Recolección yanálisis de

requerimientos

OperaciónOperación

Validación yprueba

Validación yprueba

DiseñoDiseño

ImplantaciónImplantaciónCreación de

prototipos

Creación deprototipos

Ciclo de Vida de los sistemas de Información

Estudio de factibilidad.

Recolección y análisis de requerimientos.

Diseño. Creación de prototip

os. Implantación. Validación y prueba. Operación.

1

InicioInicio

Estudio de factibilidad

Determina la rentabilidad de las distintas alternativas de diseño del sistema de información y las prioridades de los diversos componentes del sistema.

1

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Recolección y análisis de requerimientos

Se ocupan de la comprensión de la misión del sistema de información, es decir, las áreas de aplicación del sistema dentro de una empresa y los problemas que el sistema debe resolver.

Especificaciones de requerimientos.

1

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Diseño

1

Se ocupa de la especificación de la estructura del sistema de información. Se distingue entre el diseño de la estructura de la base de datos y el diseño de los programas de aplicación

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Creación de prototipos

Se crea un prototipo que permita a los usuarios verificar si el sistema de información satisface sus necesidades. Un prototipo que funciona es útil para la corrección o adición de requerimientos sobre la base de la experimentación.

1

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Implantación

Se refiere a la programación de la versión final y operativa del sistema de información. En esta etapa las alternativas de realización se verifican con cuidado y se comparan, para así lograr que el sistema final cumpla los requerimientos en cuanto a rendimiento

1

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Validación y prueba

Es el procedimiento mediante el cual se garantiza que cada fase del proceso de desarrollo es de calidad aceptable y e suna evolución correcta de la fase anterior, aquí se verifica si la aplicación cumple con las especificaciones de diseño.

1

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Operación

Empieza con la carga inicial de datos y termina cuando el sistema se vuelve obsoleto y tiene que ser reemplazado. Se necesita el mantenimiento para hacer que el sistema se adapte a las nuevas condiciones.

1

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2. Fases del diseño de bases de datos

El diseño de una base de datos es un proceso complejo que abarca varias decisiones a muy distintos niveles.

La complejidad se controla mejor si se descompone el problema en subproblemas y se resuelve cada uno de éstos independientemente, usando métodos y técnicas específicas.

1

2. Fases del diseño de bases de datos

El diseño de bases de datos se descompone en: Diseño conceptual Diseño lógico y Diseño físico

1

Diseño conceptual

Parte de la especificación de requerimientos y su resultado es el esquema conceptual de la base de datos.

Un esquema conceptual es una descripción de alto nivel de la estructura de la base de datos independiente del software de DBMS.

El fin del diseño conceptual es describir el contenido de información de la base de datos, mas que las estructuras de almacenamiento que se necesitarán para manejar esta información.

1

Diseño lógico

Parte del esquema conceptual y da como resultado un esquema lógico.

Un esquema lógico es una descripción de la estructura de la base de datos que puede procesar el software de DBMS.

Un modelo lógico es un lenguaje usado para especificar esquemas lógicos; los modelos lógicos mas usados pertenecen a tres clases: relacional, de redes y jerárquico.

Depende del modelo de datos usado por el DBMS, no del DBMS utilizado.

1

Diseño físico

Parte del esquema lógico y da como resultado un esquema físico

Un esquema físico es una descripción de la implantación de una base de datos en la memoria secundaria; describe las estructuras de almacenamiento y los métodos usados para tener un acceso efectivo a los datos.

Se adapta a un sistema DBMS específico1

Enfoque orientado a los datos para el diseño de sistemas de información

Requerimientosde datos

Diseñoconceptual

Esquema conceptual

Diseñológico

Esquema lógico

Diseñofísico

Esquema físico1

Dependencia de los diseños conceptual, lógico y físico de la clase de DBMS y el DBMS específico

Dependencia del:

Diseño conceptual

Diseño lógico

Diseño físico

El tipo de DBMS Un DBMS específico

No

Sí

Sí

No

No

Sí

1

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3. Interacción entre el diseño de bases de datos y el análisis funcional

Un enfoque alternativo en el diseño de los sistemas de información, es el enfoque orientado a las funciones, ya que difiere del enfoque orientado a los datos en que la atención se centra en las aplicaciones y no en los datos.

El diseño funcional se descompone en: Análisis funcional Diseño de aplicaciones de alto nivel Diseño del programa de aplicación

1

Análisis funcional

Parte con los requerimientos de aplicaciones, descripción de alto nivel de las actividades desarrolladas dentro de una organización y de los flujos de información intercambiados entre actividades.

El resultado es un conjunto de esquemas de funciones que describen esas actividades y flujos de información mediante el uso de modelos de funciones específicos.

1

Diseño de aplicaciones de alto nivel

En esta etapa se transforma los esquemas de función en especificaciones de aplicación, que describen, a un alto nivel de abstracción, también de cómo las aplicaciones obtienen acceso a las bases de datos.

1

Diseño del programa de aplicación

Estas especificaciones de aplicación son la base para el diseño de programas de aplicación, que produce una especificación detallada del programa de aplicación y, en última instancia el código del programa.

1

Requerimientosde aplicaciones

Análisisfuncional

Esquema de funciones

Diseñode aplicaciones

de alto nivel

Especificaciones deaplicaciones

Diseñodel programade aplicación

Especificaciones detalladasdel programa

Enfoque orientado a las funciones para el diseño de sistemas de información

1

Enfoque conjunto orientado a los datos y funciones para el diseño de sistemas de información

Se comprueba que los esquemas de datos y de funciones sean mutuamente coherentes (que no generen conflicto) y completos (que todos los datos requeridos por las funciones se representen en el esquema conceptual de la base de datos y, a la inversa, que las funciones incluyan todas las operaciones requeridas por la base de datos).

1

Enfoque conjunto orientado a los datos y funciones para el diseño de sistemas de información

Requerimientos dedatos y aplicaciones

Análisisfuncional

Esquema conceptual

Diseñode aplicaciones

de alto nivel

Esquemas de funciones

1

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4. Modelos y herramientas para el diseño de bases de datos y análisis funcional

El diseño de BD y el Análisis funcional están fuertemente influidos por la elección de modelos adecuados para representar los datos y las funciones.

Estos modelos, como lenguajes de programación, poseen un conjunto fijo de construcciones lingüísticas que se pueden usar en la descripción de datos y funciones.

1


Es importante que las construcciones de un modelo también cuenten con una una representación gráfica. Estos documentos son fáciles de leer y entender y son esenciales en el proceso de diseño.

El Modelo Entidad-relación es la estructura formal más destacada para la representación conceptual de datos, llegando a imponerse como un estándar.

1


El Modelo Entidad-relación se basa en sólo unos pocos conceptos de modelado y posee una eficaz representación gráfica, en la que cada elemento del modelo corresponde a un símbolo gráfico distinto.

El Modelo de flujo de datos es simple y conciso, además, cada elemento del modelo corresponde a un símbolo gráfico distinto.

Las herramientas de diseño se apoyan en el modelo entidad-relación para datos y el modelo de flujo de datos para funciones.

1

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5. Por qué es valioso el diseño conceptual

El Diseño conceptual es la fase mas crucial del diseño de bases de datos, y el desarrollo posterior de la tecnología de bases de datos no cambiará esta situación.

Las características básicas del diseño conceptual y de los modelos conceptuales de datos son relativamente simples y su entendimiento no requiere mayor conocimiento técnico previo sobre sistemas de bases de datos.

1

5. Por qué es valioso el diseño conceptual

El Diseño conceptual es independiente de un DBMS particular.

El diseño conceptual subraya la utilidad de los esquemas conceptuales después de finalizado el proceso de diseño.

El Diseño conceptual facilita a través de su documentación el fácil entendimiento de los esquemas de datos y de las aplicaciones que los utilizan y por ende, su transformación y mantenimiento.

1

Conceptos sobre el modelado de datos

SESION 2

Conceptos sobre el modelado de datos

1. Abstracciones en el diseño conceptual de bases de datos

2. Propiedades de las correspondencias entre clases

3. Modelos de datos4. El Modelo de Entidad-Relación5. Casos del Modelo Entidad-Relación

2


La abstracción es un proceso mental que se aplica al seleccionar algunas características y propiedades de un conjunto de objetos y excluir otras no pertinentes.

2


En el diseño conceptual de base de datos se usan tres tipos de abstracciones: Abstracción de clasificación Abstracción de agregación Abstracción de generalización.

2

Abstracción de Clasificación

Se usa para definir un concepto como una clase de objetos de la realidad caracterizados por propiedades comunes.

Por ejemplo el concepto bicicleta es la clase cuyos miembros son todos bicicletas (la bicicleta de Jorge, la bicicleta roja, la bicicleta rota, etc).

2


Por ejemplo el concepto mes es la clase cuyos miembros son enero, febrero,... Diciembre.

2

MES

FebreroEnero Diciembre........


Se representa gráficamente como un árbol de un nivel, que tiene como raíz la clase y como hojas los elementos de la clase.

Las ramas del árbol se representan por líneas discontinuas. Cada rama del árbol indica que un nodo hoja es un miembro de (ES_MIEMBRO_DE) la clase que representa.

Enero ES_MIEMBRO_DE Mes 2


Un mismo objeto real puede clasificarse de varias maneras, por ejemplo:{silla negra, mesa negra, silla blanca, mesa blanca}

Se puede clasificar como MESAS y SILLAS o considerar, en cambio su color y clasificarlos como MUEBLES NEGROS Y MUEBLES BLANCOS.

2


Este ejemplo muestra también que cada objeto real puede pertenecer a varias clases. 2

SILLA

Mesanegra

MESA MUEBLE NEGRO MUEBLE BLANCO

Mesablanca

Sillanegra

Sillablanca

Abstracción de Agregación

Se define una nueva clase a partir de un conjunto de (otras) clases que representan sus partes componentes.

2

PEDAL

BICICLETA

RUEDA MANILLAR

Abstracción de Agregación

Se representa gráficamente por un árbol de un nivel en el cual todos los nodos son clases. La raíz representa la clase creada por agregación de las clases representadas por las hojas.

Cada rama del árbol indica que una clase hoja es una parte de (ES_PARTE_DE) la clase representada por la raíz.

Pedal ES_PARTE_DE Bicicleta 2

Abstracción de Generalización

Define una relación de subconjunto entre los elementos de dos o más clases.

2

HOMBRE

PERSONA

MUJER

Abstracción de Generalización

Coberturas: Total Parcial Exclusiva Superpuesta

2

2. Propiedades de las correspondencias entre las clases

Las abstracciones de agregación y generalización establecen correspondencias entre clases.

Existe tres tipos de correspondencias: Agregación Binaria Agregación n-aria Generalizaciones

2

3. Modelos de datos

Un modelo de datos es una serie de conceptos que puede utilizarse para describir un conjunto de datos y operaciones para manipular los mismos.

La complejidad se controla mejor si se descompone el problema en subproblemas y se resuelve cada uno de éstos independientemente, usando métodos y técnicas específicas.

2

4. El Modelo de Entidad-Relación

El diseño de bases de datos se descompone en: Elementos básicos del MER Otros elementos del MER Mecanismos de abstracción en el

MER Cualidades del MER

2

5. Casos del Modelo Entidad-Relación

Base de datos de fútbol

Base de datos de Proyectos de Investigación

Base de Datos Universitaria

2

PERSONA

ENTRENADOR JUGADOR

ES_PRESI-DENTE_DE

(1,1)

NOMBRE

EDAD

NUMERO

BASE DE FUTBOL

AFICIONADO PRESIDENTE

JUEGA_PARAMANEJAAPOYA

EQUIPO

JUEGA_CONTRA

JUEGOASISTE

FECHA

TIEMPO

ASISTENCIA(0,1)

PUNTUACION FINAL(0,1)

SE_JUEGA_EN ESTADIO

PRACTICA

FECHA

LOCALIDAD

TAMAÑO

NOMBRE

(1,1)(1,1)(1,1)

(1,n)

(1,n)(1,1) (1,n)

(1,1)

(1,n)

(1,n)(1,n)

(1,n) (1,1) (0,n)

(1,n)

BASE DE DATOS DEPROYECTOS DEINVESTIGACION

TRABAJO_DE_INVESTIGACION

ORIGINA

SOBRE

SUPERVISA

(1,n)

(0,n)

PROYECTO_DE_INVESTIGACION

ES_INVESTIGADOR_PRINCIPAL

TEMA_DE_INVESTIGACION

DIRIGE

AGENCIA

CON_FONDOS_DE

NUMERO_DE_SUBVENCION

FECHA

CANTIDAD

NOMBRE

DIRECCION

EMPLEADO_DE_CONTACTO

NOMBRE

TITULO

AUTORES (1,n)

TRABAJA_EN(1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,1)

(1,n)

(1,1)

(1,n)

(1,n)

(1,1)

(0,n)

EMPLEADO

(0,n) (1,1)

NOMBRE

NUM_SEG_SOC

TITULO

OFICINA

TELEFONO (0,n)NOMBRE CODIGO

LUGAR_DE_NACIM_DE

CIUDAD PERSONA

CIUDAD_DE_RESIDENCIA_DE

ESTUDIANTE

CURSO

SE_REUNE_EN

TIEMPO

AULA

ESTUDIANTE_GRADUADO

IMPARTIDO_POR

PROFESOR

ASESORADOPOR

PERTENECE_A DEPARTAMENTO

PROFESOR_VISITANTE

(1,2)(1,n)

(3,5)

(1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,1)

(0,n)

(0,n)

(0,n) (1,1)

(1,1)

(1,n)

NOMBRE

TELEFONOAPELLIDO

NOMBRE

PROVINCIA

(0,n)

TITULO

INSCRITO

SEMESTRE

CALIFICACION

SEMESTRE

PLANIFICADO

EDAD

TIPO_DE_CONTRATO

TITULO

INICIO_DE_NOMBRAMIENTO

FIN_DE_NOMBRAMIENTO

NUM_DE_AULA

EDIFICIO

DIA

HORA

(1,1)

(0,n)

BASE DE DATOSUNIVERSITARIA

Caso de Estudio EREl Jefferson Dance club enseña bailes de salón y ofrece sus clientes

lecciones privadas y grupo. La empresa cobra 45 dólares por hora a cada estudiante (o pareja) por una lección privada y 6 dólares por hora, por una lección en grupo. Se dan lecciones privadas todo el día, de las 12 AM a las 10 PM, seis días a la semana. Las lecciones por grupo se ofrecen en las noches.

El club emplea dos tipos de instructores: de tiempo completo y por horas. Los instructores de tiempo completo reciben una cantidad fija por semana y los maestros por horas cobran una cantidad por una noche o por trabajar durante una clase particular.

Además de las lecciones, el Jefferson auspicia dos bailes a la semana con música grabada. El costo de la admisión es de 5 dólares por persona. El baile de la noche del viernes es el más popular y promedia alrededor de 80 personas. El baile de la noche del sábado reúne a treinta participantes. El propósito de los bailes es dar a los estudiantes un lugar para que practiquen sus habilidades. No se sirven alimentos ni bebidas.

Al club le gustaría desarrollar un Sistema de Información para registrar a los estudiantes y las clases que han tomado. Los administradores también desearían saber cuántos y cuáles tipos de lecciones ha enseñado cada maestro y ser capaces de calcular el costo promedio por leccion con cada instructor.

Metodología para el diseño conceptual

SESION 3

Metodología para el diseño conceptual

1. Primitivas del diseño conceptual2. Estrategias para el diseño de esqu

emas3. Criterios de elección entre concept

os4. Entradas, salidas y actividades del

diseño conceptual5. Ejercicios

3

1. Primitivas del diseño conceptual

El diseño de un esquema conceptual es el resultado de un análisis complejo de los requerimientos del usuario.

Durante este proceso, se empieza con una versión preliminar del esquema y se efectúa una serie de transformaciones de esquemas que finalmente producen la versión definitiva.

En el diseño de datos se define un conjunto de primitivas de refinamiento que pueden usarse para efectuar transformaciones, cada una de las cuales se aplica a un esquema inicial y produce un esquema resultante.

3


La trasformación de esquemas tienen tres características bien definidas:

Cada transformación de esquema tiene un esquema inicial, esto es, el esquema al que se aplica la transformación, y un esquema resultante, el efecto de aplicar la transformación.

Cada transformación de esquema crea una correspondencia entre nombres de conceptos del esquema inicial y nombres de conceptos del esquema resultante.

Los conceptos del esquema resultante deben heredar todas las conexiones lógicas definidas para los conceptos del esquema inicial.

3


3

ESQUEMA INICIAL

ESQUEMA RESULTANTE

Transformación

1. Primitivas del diseño conceptual (ejemplo)

3

PERSONA LUGARVIVE_EN

Esquema inicial


3

LUGAR

CIUDAD

ESTA_EN

PROVINCIATransformación


3

PERSONA CIUDADVIVE_EN

ESTA_EN

PROVINCIA

Esquema resultante


3

Se clasifican en dos grupos:

Las primitivas descendentes:Corresponden a refinamientos puros, es decir, refinamientos que se aplican a un concepto simple (el esquema inicial) y producen una descripción más detallada de ese concepto (el esquema resultante).

Las primitivas ascendentes:Introducen conceptos nuevos y propiedades que no aparecían en versiones anteriores del esquemas.

1.1 Primitivas descendentes

3

Se caracterizan por las siguientes propiedades:

1.Tienen una estructura simple: el esquema inicial es un concepto único y el esquema resultante se compone de un pequeño conjunto de conceptos.

2.Todos los nombres se refinan dando lugar a nuevos nombres que describen el concepto original en un nivel de abstracción más bajo.

3.Las conexiones lógicas deben ser heredadas por un solo concepto del esquema resultante.


3

La primitiva T1 refina una entidad para producir una relación entre dos o más entidades.

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE

T1 : ENTIDAD =>Entidades relacionadas


3

Aplicación de la primitiva T1

LUGAR

CIUDAD

PROVINCIA

EN


3

La primitiva T2 refina una entidad para producir jerarquía de generalización o un subconjunto.

T2 : ENTIDAD =>Generalización;

(Entidad => Subconjunto)

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE



PERSONA

PERSONA

MUJERHOMBRE

3


3

La primitiva T3 divide una entidad en un conjunto de entidades independientes. El efecto de esta primitiva es introducir nuevas entidades, no establecer relaciones o generalizaciones entre ellas.

T3 : ENTIDAD =>Entidades no relacionadas

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE



PREMIO OSCARPREMIONOBEL

3


3

La primitiva T4 refina una relación para producir dos o más relaciones de las mismas entidades.

T4 : RELACION =>Relaciones paralelas

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE


PERSONA

CIUDAD

RELACIO-NADO_CON

PERSONA

CIUDAD

VIVE_EN NACIO_EN


3


La primitiva T5 refina una relación para producir una ruta de entidades y relaciones. La aplicación de esta primitiva comprende el reconocimiento de que una relación entre dos conceptos debe expresarse mediante un tercer concepto, que ha estado oculto en la representación anterior.

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE

T5 : RELACION =>Entidades con relaciones

3


3

EMPLEADO

DEPARTAMENTO

TRABAJA_EN

EMPLEADO

DIRECTOR

PUEDESER

DEPARTAMENTO

DIRIGE



3

La primitiva T6 refina una entidad o una relación introduciendo sus atributos.

T6 : DESARROLLO DEATRIBUTOS

o o

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE


PERSONANOMBRE

SEXO

EDADPERSONA


3


3

La primitiva T7 refina una entidad o una relación introduciendo un atributo compuesto.

T7 : DESARROLLO DEATRIBUTOS COMPUESTOS

o o

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE


PERSONAPERSONA


CALLE

NUMERO

CIUDADDIRECCIONPROVINCIA

CODIGO_POSTAL

3


3

La primitiva T8 refina un atributo simple para producir un atributo compuesto o bien un grupo de atributos.

T8 : REFINAMIENTO DEATRIBUTOS o

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE


3


DIA

MESFECHAAÑO

FECHA

DATOS_DE_SALUDESTADO_DE_SALUD

FECHA_ULTIMA_VACUNACION


PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTEPRIMITIVA

ESQUEMAINICIAL

ESQUEMARESULTANTE

T1 : ENTIDAD =>Entidades relacionadas

T2 : ENTIDAD =>Generalización;

(Entidad => Subconjunto)

T3 : ENTIDAD =>Entidades no relacionadas

T4 : RELACION =>Relaciones paralelas

T5 : RELACION =>Entidades con relaciones

T6 : DESARROLLO DEATRIBUTOS

T7 : DESARROLLO DEATRIBUTOS COMPUESTOS

T8 : REFINAMIENTO DEATRIBUTOS

o o

o o

o

Clasificación de las primitivas descendentes3

1.1 Primitivas descendentes(ejemplo)

SISTEMAOPERATIVO PAQUETETRABAJA_

CONDATOS

ALMACENADOSMANTIENE

(a) Esquema Inicial

3

1.1 Primitivas descendentes(ejemplo)

DDL/DML

INTERPRETA

PROGRAMA DEAPLICACION

ESCRITO_EN

SISTEMAOPERATIVO DBMSTRABAJA_

CONDATOS

ALMACENADOSMANTIENE

PROGRAMADORESCRITO_

POR

GESTION DE BASESDE DATOS

CONCEDE_ACCESO

(b) Esquema resultante3

1.2 Primitivas ascendentes

3

Introducen nuevos conceptos y propiedades que no aparecían en versiones anteriores del esquema, o modifican algunos conceptos existentes

Se usan en el diseño de un esquema siempre que se descubren rasgos del dominio de aplicación que no fueron captados en ninugun nivel de abstracción en la versión anterior del esquema.


3

La primitiva B1 genera una nueva entidad. Esta primitiva se usa cuando el diseñador descubre un nuevo concepto con propiedades específicas, que no aparecía en el esquema anterior.

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE

B1 : GENERACION DEENTIDAD


3

La primitiva B2 genera una nueva relación entre entidades definidas anteriormente.

B2 : GENERACION DERELACIONES

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE


PERSONA

LUGAR

PERSONA

LUGAR

VIVE_EN

Aplicación de la primitiva B23


3

La primitiva B3 crea una nueva entidad que se toma como una generalización (sea subconjunto o una jerarquía de generalización) entre entidades definidas con anterioridad.

B3 : GENERACION DEGENERALIZACION

(Generación desubconjuntos)

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE


PERSONA


DIRECTOREMPLEADO

EMPLEADO DIRECTOR

3


3

La primitiva B4 genera un nuevo atributo y lo conecta a una entidad o relación definida anteriormente.

B4 : AGREGACION DEATRIBUTOS

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE


PERSONANOMBRE

SEXO

EDADLUGAR CIUDAD

PROVINCIA

NOMBRE

SEXO

EDAD

CIUDAD

PROVINCIA


3


3

La primitiva B5 crea un atributo compuesto y lo conecta a una entidad o relación ya definida.

B5 : AGREGACION DEATRIBUTO COMPUESTO

PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE



PERSONA

CIUDAD

CALLE

NUMERO

PROVINCIA

CIUDAD

CALLE

NUMERO

PROVINCIA

DIRECCIONPERSONA

3


PRIMITIVAESQUEMA

INICIALESQUEMA

RESULTANTE

B1 : GENERACION DEENTIDAD

B2 : GENERACION DERELACIONES

B3 : GENERACION DEGENERALIZACION

(Generación desubconjuntos)

B4 : AGREGACION DEATRIBUTOS

B5 : AGREGACION DEATRIBUTO COMPUESTO 3

1.2 Primitivas ascendentes (ejemplo)

EMPLEADO CIUDADNACIO_EN

COMPAÑIATRABAJA_

EN

NOMBRE_DE_PILA

APELLIDO

3


EMPLEADO CIUDADNACIO_EN

COMPAÑIATRABAJA_

EN

NOMBRE_DE_PILA

APELLIDO

PERSONA

3


EMPLEADO

CIUDADNACIO_EN

COMPAÑIATRABAJA_

EN

NOMBRE_DE_PILA

APELLIDOPERSONA

3

2 Estrategias para el diseño de esquemas

3

Se distingue cuatro estrategias para el diseño de esquemas:

2.1 Estrategia descendente2.2 Estrategia ascendente2.3 Estrategia centrífuga2.4 Estrategia mixta

2.1 Estrategia descendente

Dominio deaplicación

Primer plano derefinamiento

Plano derefinamientogenérico

Plano derefinamientofinal

3

Se obtiene un esquema aplicando sólo las primitivas de refinamiento descendente; cada primitiva introduce nuevos detalles en el esquema

2.1 Estrategia descendente (ejemplo)

3

Los requerimientos para la base de datos son los siguientes:

En la base de datos de un censo se consideran las siguientes propiedades de las personas: nombre, apellido, sexo, edad, lugar de nacimiento, lugar de residencia, años de residencia, situación militar de los hombres, apellido de soltera de las mujeres.

Los lugares pueden ser estados extranjeros o ciudades nacionales. Cada uno tiene un nombre y número de habitantes (que representa la población total en el caso de los estados extranjeros) y los nombres de las regiones o ciudades.


(a) Primer refinamiento

DATOS DELUGARES

DATOS DEPERSONAS

RELACIONADO_CON

DATOSDEMOGRAFICOS

(b) Segundo refinamiento

3


LUGAR

LUGARNACIONAL

PAISEXTRANJERO

PERSONA

MUJERHOMBRE

VIVEEN

NACIOEN

(c) Tercer refinamiento (primitivas T2 y T4)3


CIUDADNACIONAL

PROVINCIA

LUGAR

PAISEXTRANJERO

PERSONA

MUJERHOMBRE

VIVEEN

NACIOEN

EN

(d) Esquema final (primitivas T1 y T6)

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

(1,n)

(1,n)(1,n)

NOMBRE

HABITANTES

CONTINENTEAPELLIDO DE SOLTERASITUACION MILITAR

NUMERO DE AÑOS

NOMBRE DE PROV

(1,1)

3

2.2 Estrategia ascendente

Producción deconceptos

elementales

Producción deconceptos

elementales

Conjunto deconceptos

elementales

EsquemaFinal


3

Se obtiene un esquema aplicando sólo las primitivas de refinamiento ascendente; partiendo de conceptos elementales y construyendo conceptos más complejos a partir de ellos; los requerimientos se descomponen, se conceptualizan de manera independiente y finalmente se fusionan en un esquema global.

EDAD_DEL_HOMBRE

ESTATURA_DEL_HOMBRE

APELLIDO_DEL_HOMBRE

NOMBRE_DEL_HOMBRE

SITUACION MILITAR

(a) Primer esquema

CONTINENTE

NOMBRE_DEL_PAIS_EXTRANJERO

APELLIDO_DE_SOLTERA

HABITANTES_DEL_PAIS_EXTRANJERONOMBRE_DE_LA_CIUDAD_NACIONAL

HABITANTES_DE_LA_CIUDAD_NACIONAL

NOMBRE_DE_LA_PROVINCIA

EDAD_DE_LA_MUJER

ESTATURA_DE_LA_MUJER

APELLIDO_DE_LA_MUJER

NOMBRE_DE_LA_MUJER

3

2.2 Estrategia ascendente (ejemplo)


MUJERHOMBRE

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

SITUACION MILITAR

(b) Segundo esquema

CIUDADNACIONAL

PAISEXTRANJERO

CONTINENTE

NOMBRE

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

APELLIDO DESOLTERA

HABITANTES

NOMBRE

HABITANTES

PROVINCIANOMBRE DE PROV

3


PERSONA

MUJERHOMBRE

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

SITUACION MILITAR

(c) Tercer esquema

LUGAR

CIUDADNACIONAL

PAISEXTRANJERO

CONTINENTE

NOMBRE

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

APELLIDO DESOLTERA

HABITANTES

NOMBRE

HABITANTES

PROVINCIANOMBRE DE PROV

3


CIUDADNACIONAL

PROVINCIA

LUGAR

PAISEXTRANJERO

PERSONA

MUJERHOMBRE

VIVEEN

NACIOEN

EN

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

(1,n)

(1,n)(1,n)

NOMBRE

HABITANTES


NUMERO DE AÑOS

NOMBRE DE PROV

(d) Esquema final (primitiva B2)

(1,1)

(1,1)

(1,n)

3

Es un caso especial de estrategia ascendente. Primero se fijan los conceptos más importantes o evidentes, y luego se procede con un movimiento similar al de una mancha de aceite, seleccionando primero los conceptos más cercanos al concepto inicial, y navegando después hacia los mas distantes.

2.3 Estrategia centrífuga

Seleccionar elconcepto más

importante

Procederdesplazándose

como una manchade aceite

Esquema Final


Esquema inicial

Esquemaintermedio

3

2.3 Estrategia centrífuga (ejemplo)

CIUDADNACIONAL

PROVINCIA

LUGAR

PAISEXTRANJERO

PERSONA

MUJERHOMBRE

VIVEEN

NACIOEN

EN

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

(1,n)

(1,n)(1,n)

NOMBRE

HABITANTES


NUMERO DE AÑOS

NOMBRE DE PROV

(1,1)

(1,1)

(1,n)

3

2.4 Estrategia mixta


importante

Esquema 2




Esquema 1


importante 3

Aprovecha tanto la estrategia descendente como la ascendente, al permitir particiones controladas de los requerimientos.Cuando el dominio de aplicación es muy complejo, se divide los requerimientos en subconjuntos, que más tarde se consideran por separados. “ARMAZON”

2.4 Estrategia mixta (ejemplo)

LUGARPERSONA RELACIONADA_CON

(a) Esquema armazón

PERSONA

MUJERHOMBRESITUACION_

MILITARAPELLIDO_DE_

SOLTERA

(b) Esquema PERSONA

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

3


LUGAR

CIUDADNACIONAL

PAISEXTRANJERO

(c) Esquema LUGAR

PROVINCIA

EN

CONTINENTE

NOMBRE DE PROV

NOMBRE

HABITANTES

3


CIUDADNACIONAL

PROVINCIA

LUGAR

PAISEXTRANJERO

PERSONA

MUJERHOMBRE

VIVEEN

NACIOEN

EN

(d) Esquema integrado

EDAD

ESTATURA

APELLIDO

NOMBRE

(1,n)

(1,n)(1,n)

NOMBRE

HABITANTES


NUMERO DE AÑOS

NOMBRE DE PROV

(1,1)

3

2.5 Comparación de estrategiasEstrategia Descripción Ventajas Desventajas

DESCENDENTE Los conceptos se refinan progresivamente

No hay efectos secundarios indeseables

Requiere un diseñador hábil con alta capacidad de abstracción desde el comienzo

ASCENDENTE Los conceptos se crean a partir de componentes elementales. Decisiones locales de diseño sencillas

Necesidad de una reestructuración después de aplicar cada primitiva ascendente

Ninguna carga sobre el diseñador

CENTRIFUGA Los conceptos se construyen con un enfoque "de mancha de Aceite"

Facilidad para descubrir nuevos conceptos cercanos a los anteriores

La visión global del dominio de aplicación se tiene sólo al final

Ninguna carga sobre el diseñador inicial

MIXTA Partición descendente de los requerimientos; integración ascendente usando el esquema armazón

Enfoque de "divide y vencerás" Requiere decisiones cruciales sobre el esquema armazón al inicio del proceso de diseño

3

3. Criterios de elección entre conceptos

3

Entidad o atributo simple: Este problema implica elegir si un objeto de la realidad debe ser modelado como entidad o como un atributo. Se debe elegir una entidad cuando se entiende que varias características (atributos, relaciones, generalizaciones, subconjuntos) se pueden asociar con el objeto a modelar, sea ahora o más adelante en el proceso de diseño.

Generalización o atributo: Debe usarse una generalización cuando se espera que alguna característica se asocie con las entidades de más bajo nivel; de lo contrario, se elige un atributo

Atributo compuesto o conjunto de atributos simples: Se elige un atributo compuesto cuando resulta natural asignarle un nombre; se elige un conjunto de atributos simples cuando ellos representan propiedades independientes


CIUDAD

NACIO_EN

APELLIDO

PERSONA

(a) Primer ejemplo

CIUDAD_DE_NACIMIENTO

EDAD

APELLIDOPERSONA

EDAD

NOMBRE

3


PERSONA

MUJERHOMBRE

(b) Segundo ejemplo

APELLIDO

EDAD

NUMERO_DE_EMBARAZOS

PERSONAAPELLIDO

EDAD

SEXO

NUMERO_DE_EMBARAZOS

3

4. Entradas, salidas y actividades del diseño conceptual

Documentación del diseño

Esquema de datos

Esquema de funciones

Especificaciones de altonivel de la aplicación

Requerimientos dedatos

Requerimientos defunciones

Requerimientos deaplicaciones

3


3

ENTRADAS: Requerimientos de Datos: describen la

estructura de los datos que se debe almacenar dentro de una base de datos( ejemplo: los empleados tienen un nombre, salario y un número de seguro social)

Requerimientos de Funciones: describen la estructura dinámica del sistema de información, identificando varias funciones o actividades dentro del sistemas (ejemplo: procesamiento de pedidos, notas de embarque)

Requerimientos de aplicación: describen operaciones sobre los datos (ejemplo: inserciones, actualizaciones, consultas)


3

SALIDAS: Esquema de Datos: describe todo los datos

presentes en los requerimientos. Esquema de Funciones: describen funciones y

actividades del sistema de información. Esquema de Especificaciones de alto nivel

de la aplicación: describen las operaciones efectuadas con la base de datos

Documentación del diseño: ofrecen información adicional sobre cada una de las salidas anteriores.


3

ACTIVIDADES: Análisis de requerimientos: durante este

análisis el diseñador debe estudiar minuciosamente los requerimientos y trabajar con sumo cuidado para empezar un esquema conceptual.

Conceptualización inicial: en este nivel, el diseñador crea un conjunto preliminar de abstracciones, buenas candidatas para ser representadas como entidades, relaciones y generalizaciones, el esquema es incompleto y solo representa sólo algunos aspectos de los requerimientos.


3

ACTIVIDADES: Integración: Implica la fusión de varios esquemas y la

producción de una nueva representación global de ellos. Se determinan los elementos comunes de distintos esquemas y se descubren los conflictos (representaciones diferentes de los mismos conceptos) y las propiedades interesquemáticas (restricciones entre esquemas distintos).

Reestructuración: Si los requerimientos se expresan en lenguaje natural, con muchas ambigüedades y omisiones, es conveniente evitar un análisis profundo de los requerimientos y proceder a la conceptualización inicial. En cambio si los requerimientos se expresan mediante el uso de formularios, es conveniente hacer un análisis preciso de su estrcutura. Esto permite una traducción directa de los requerimientos a un esquema conceptual

5. Ejercicios

CASO 1Considere el esquema conceptual de la base de datos de fútbol. Produzca este esquema usando las siguientes estrategias.

Estrategia descendente Estrategia ascendente Estrategia centrífuga Estrategia mixta

3

PERSONA

ENTRENADOR JUGADOR

ES_PRESI-DENTE_DE

(1,1)

NOMBRE

EDAD

NUMERO

AFICIONADO PRESIDENTE

JUEGA_PARAMANEJAAPOYA

EQUIPO

JUEGA_CONTRA

JUEGOASISTE

FECHA

TIEMPO

ASISTENCIA (0,1)

PUNTUACION FINAL (0,1)

SE_JUEGA_EN ESTADIO

PRACTICA

FECHA

LOCALIDAD

TAMAÑO

NOMBRE

(1,1)(1,1)(1,1)

(1,n)

(1,n)(1,1) (1,n)

(1,1)

(1,n)

(1,n)(1,n)

(1,n) (1,1) (0,n)

(1,n)

NUMERO

3

5. Ejercicios

CASO 2Considere el esquema conceptual de la base de datos de proyectos de investigación. Produzca este esquema usando las siguientes estrategias.


3

TRABAJO_DE_INVESTIGACION

ORIGINA

SOBRE

SUPERVISA

(1,n)

(0,n)

PROYECTO_DE_INVESTIGACION

ES_INVESTIGADOR_PRINCIPAL

TEMA_DE_INVESTIGACION

DIRIGE

AGENCIA

CON_FONDOS_DE

NUMERO_DE_SUBVENCION

FECHA

CANTIDAD

NOMBRE

DIRECCION

EMPLEADO_DE_CONTACTO

NOMBRE

TITULO

AUTORES (1,n)

TRABAJA_EN(1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,1)

(1,n)

(1,1)

(1,n)

(1,n)

(1,1)

(0,n)

EMPLEADO

(0,n) (1,1)

NOMBRE

NUM_SEG_SOC

TITULO

OFICINA

TELEFONO (0,n)NOMBRE CODIGO

NOMBRE

3

5. Ejercicios

CASO 3Considere los siguientes requerimientos referidos a la organización de un curso. Los requerimientos están inscritos en un estilo centrífugo: comienzo describiendo los participantes del curso y continúan con todos los otros aspectos importantes.

Para cada participante en un curso, almacene el nombre, apellido, fecha de nacimiento y sexo.

Indique si cada participante está casado y el número de hijos.

Represente, asimismo, las ciudades de residencia y las ciudades donde nacieron, con las provincias.

Almacene otra información relativa al curso al que asistieron (número de clases, fecha, temas) y al profesor (o profesores) que les enseño (nombre, apellido, afiliación).

Para profesores afiliados a universidades, indique su universidad de afiliación y su campo de especialización.

3

5. Ejercicios

CASO 4Estudie los siguientes requerimientos de datos para una base de datos de reservas y cree un esquema conceptual para este dominio de aplicación, usando estas estrategias:


La base de datos de reserva almacena información sobre vuelos y reservas de pasajeros. Para cada vuelo, se conocen los aeropuertos, fechas y horas de salida y de llegada. Suponga que los vuelos conectan sólo aeropuerto de salida y un aeropuerto de llegada, sin paradas intermedias. De cada pasajero se conoce el nombre, sexo y número de teléfono; así como el asiento y si fuma o no. Cada pasajero puede tener múltiples reservas.

3

5. Ejercicios

CASO 5Estudie los siguientes requerimientos de datos para una base de datos de un hospital y cree un esquema conceptual para este dominio de aplicación, usando estas estrategias:


La base de datos del hospital almacena información sobre los pacientes, su admisión y alta de los departamentos del hospital, y sus tratamientos. Para cada paciente, se conoce nombre, dirección, sexo, número de seguro social y código del seguro (si lo tiene). Para cada departamento, su ubicación, el nombre del médico que lo dirige, el número de camas disponibles y el número de camas ocupadas. …//

3

5. Ejercicios

CASO 5//…Cada paciente se admite y se da de alta en una determinada fecha. A cada paciente se le administran varios tratamientos durante la hospitalización; para cada tratamiento, se almacena su nombre, duración y las posibles reacciones que pueda tener el paciente.

3

fundamentos de base de datos completo

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