Conceptos del Modelo E-R
Un modelo Entidad-Relación es un aspecto del mundo real que el diseñador intenta capturar en un sistema de información. En este modelo, la estructura se describe por un conjunto de entidades u objetos de interés, relacionados entre sí a través de relaciones. Se utiliza el término entidad en sentido genérico, refiriéndose a una clase de objetos en lugar de a un objeto en particular. Los siguientes, son ejemplos de entidades:
• clientes
• cuentas corrientes
• alumnos
Una instancia de una entidad es un individuo particular que pertenece a la clase definida por esa entidad; por ejemplo:
• "Hugo Sánchez"
• 06-3258
• Juan Guido
Además de entidades y relaciones, el modelo Entidad-Relación utiliza atributos para describir las entidades.
ENTIDADES Y ATRIBUTOS
El objeto básico que se representa en el modelo ER es la entidad: una "cosa" del mundo real con independencia independiente. Una entidad puede ser un objeto con existencia física -una persona, un auto, una casa, etc.- o un objeto con existencia conceptual -una compañía, un curso universitario, etc.-. Cada entidad tiene propiedades específicas llamada atributos, que la describen. Por ejemplo, una entidad empleado puede describirse con su nombre, su edad, su dirección, su salario y su puesto de trabajo. Una entidad particular tendrá un valor para uno de sus atributos.
Tipos de atributos. En el modelo ER existen distintos tipos de atributos, como por ejemplo, monovaluados, multivaluados, descriptores, identificadores.
Los atributos descriptores, no son "divisibles", es decir, son atómicos, representan un único dato para la instancia de la entidad que se está modelando; por ejemplo: para el atributo "nombre" de la entidad alumno, el valor será "Juan Guido".
En su mayoría los atributos tienen un solo valor para una entidad en particular, y reciben el calificativo de monovaluados. Por ejemplo, Edad, es un atributo monovaluado de la entidad Persona. Hay casos en los que un atributo puede tener un conjunto de valores para la misma entidad; por ejemplo, un atributo Colores para un automóvil, o un atributo GradosUniversitarios para una Persona. Los autos de un sólo color sólo tienen un valor de Colores, pero los de dos tonos pueden tener dos. De manera similar, una persona podría no tener grado universitario alguno, otra podría tener uno, y una tercera podría tener dos o más grados; así, diferentes personas pueden tener distintos números de valores para el atributo GradosUniversitarios. Los atributos de este tipo se denominan multivaluados, y pueden tener límites inferior y superior del número de valores para una entidad individual.
Dentro de los atributos de una entidad, debe existir uno o más de un atributo que identifique a una instancia determinada de la entidad a la que pertenece, este o estos atributos reciben el nombre de identificadores o atributos clave
RELACIONES
Un tipo de relación R entre n tipos de entidades E1, E2, E3, ..., En define un conjunto de asociaciones entre entidades de estos tipos. En términos matemáticos, R es un conjunto de ejemplares de relación ri donde cada ri asocia n entidades (e1, e2, e3, ..., en) y cada entidad ej de ri es miembro del tipo de tipo de entidades Ej, 1 £ j £ n. Por lo tanto, un tipo de relación es una es una relación matemática sobre E1, E2, E3, ..., En, que también puede definirse como un subconjunto del producto cartesiano E1 X E2 X E2 X ... X En. Se dice que cada uno de los tipo de de entidades E1, E2, E2, ..., En participa en el tipo de vínculo R y, de manera similar, cada una de las entidades individuales e1, e2, e3, ..., en participa la instancia de la relación ri = (e1, e2, e3, ..., en).
En términos informales, cada ejemplar de la relación ri de R es una asociación de entidades, donde la asociación incluye una y sólo una entidad de cada tipo de entidades participante. Cada uno de estos ejemplares de relación ri representa el hecho de que las entidades que participan en ri están relacionadas entre sí de alguna manera en la situación correspondiente del minimundo a representar.
Por ejemplo, considere un tipo de relación PERTENECE_A entre los tipos de entidades EMPLEADO y DEPARTAMENTO, que asocia a cada empleado con el departamento al que pertenece. Cada ejemplar de la relación PERTENECE_A asocia una instancia de la entidad empleado y la entidad departamento.
Grado de un tipo de relación. El grado de un tipo de relación es el número de tipos de entidades que participan en él. Así, el tipo de relación PERTENECE_A es de grado dos. Los tipos de relaciones de grado dos se llaman binarios, y los de grado tres se llaman ternarios.
La razón de cardinalidad especifica el número de ejemplares de relación en los que puede participar una entidad. El tipo de vínculo binario PERTENECE_A entre DEPARTAMENTO y EMPLEADO tiene razón de cardinalidad 1:N, lo que significa que cada departamento puede estar relacionado con muchos empleados, pero un empleado sólo puede estar relacionado con (pertenecer a) un departamento. Las razones de cardinalidad más comunes en el caso de tipos de vínculos binarios son 1:1, 1:N y N:M.
Un ejemplo de tipo de relación 1:1 es DIRIGE, que relaciona una entidad departamento con el empleado que dirige ese departamento. Esto representa las restricciones del minimundo de que un empleado sólo puede dirigir un departamento y de que un departamento sólo tiene un gerente. El tipo de vínculo TRABAJA_EN tiene razón de cardinalidad M:N, si la regla es que un empleado puede trabajar en varios proyectos y que varios empleados pueden trabajar en un proyecto.
La restricción de participación especifica si la existencia de una instancia en una entidad depende de que esté relacionada con otra entidad a través del tipo de relación. Hay dos clases de restricciones de participación -total y parcial-. Si la política de una compañía establece que todo empleado debe pertenecer a un departamento, una instancia en la entidad empleado sólo puede existir si participa en un ejemplar de la relación PERTENECE_A. Se dice que la participación de EMPLEADO en PERTENECE_A es total, porque toda instancia de la entidad del "conjunto total" de entidades empleado debe estar relacionada con una instancia de la entidad departamento a través de PERTENECE_A. Para el caso de la relación DIRIGE, es de no esperar que todo empleado dirija un departamento, así que la participación de EMPLEADO en el tipo de relación DIRIGE es parcial, lo que participa que parte del las instancias de la entidad empleado están relacionados con una entidad departamento a través de DIRIGE, pero no necesariamente todas. Las razones de cardinalidad de los vínculos binarios se indican en los diagramas ER anotando 1, M, N.
Atributos de los tipos de relaciones. Los tipos de relaciones también pueden tener atributos, similares a los de los tipos de entidades. Por ejemplo, pare registrar el número de horas que un empleado debe trabajar en un proyecto, se puede incluir un atributo "Horas" para la relación TRABAJA_EN.
Cabe señalar que los atributos de las relaciones 1:1 o 1:N se pueden trasladar a una de las entidades participantes.
En el caso de las relaciones M:N, algunos atributos pueden estar determinados por la combinación de las entidades participantes en la relación, y no por alguna de ellas solamente.
ENTIDADES DÉBILES
Es posible que algunas entidades no tengan atributos claves propios; éstos se denominan tipos de entidades débiles. Las entidades que pertenecen a un tipo de entidades débiles se identifican por su relación con entidades específicas de otro tipo de entidades, en combinación con alguno de los valores de sus atributos. Se dice que este otro tipo de entidad es el propietario identificador, y se llama al tipo de relación que relaciona un tipo de entidad débil con su propietario el vínculo identificador del tipo de entidad débil. Los tipos de entidades débiles siempre tienen una restricción de participación total (dependencia de existencia) con respecto a su vínculo identificador, porque una entidad débil no se puede identificar sin una entidad propietaria.
Por lo regular los tipos de entidades débiles tienen una clave parcial, que es el conjunto de atributos que atributos que pueden identificar de manera única las entidades débiles relacionadas con la misma clave propietaria.
PASAJE DEL MODELO ER AL MODELO RELACIONAL
Lo que se explicará a continuación, será un resumen de cómo pasar desde el modelo Entidad-Relación al modelo relacional.
Paso 1. Por cada tipo normal de entidades E del esquema ER, se crea una relación R que contenga todos los atributos simples de E. Se define a la clave primaria de R.
Paso 2. Por cada tipo de entidad débil D del esquema ER con entidades propietarias E, se crea una relación R y se incluyen todos los atributos simples de D como atributos de R. Además, se incluyen como atributos de clave externa de R los atributos de clave primaria de la o las entidades propietarias de D. La clave primaria de R es la combinación de las claves primarias de las propietarias y la clave parcial de D, si existe.
Paso 3. Por cada relación binaria 1:1, R, del esquema ER, se identifican las entidades S y T que participan de R. Se elige un de las entidades; por ejemplo, S y se incluye como clave foránea de S a la clave primaria de T. Es mejor elegir una entidad con participación total en R en el papel de S. Se incluyen todos los atributos simples de la relación R como atributos de S.
Paso 4. Por cada relación binaria 1:N, R, se identifica la relación S que representa el tipo de entidades participante del lado N de la relación. Se incluye como clave foránea en S a la clave primaria de la relación T que participa en R; la razón es que cada instancia del lado N está relacionada con un máximo de una instancia del lado 1. Se incluyen todos los atributos simples de la relación como atributos de S.
Paso 5. Por cada tipo de vínculo binario M:N, R, se crea una nueva entidad S. Se incluyen como atributos de clave foránea en S a las claves primarias de las entidades que participan de la relación; su combinación constituirá la clave primaria de S. También se incluyen todos los atributos componentes de la relación R en S.
Paso 6. Por cada atributo multivaluado A se crea una nueva relación R que contiene un atributo corespondiente a A más el atributo de clave primaria K (como clave foránea en R) de la entidad que contiene a A como atributo multivaluado. La clave primaria de R es la combinación de A y K.
Paso 7. Por cada relación n-aria R, n > 2, se crea una nueva relación S que representa a R. Se incluyen como atributos de clave foránea en S las claves primarias de las relaciones que representan las entidades participantes. También se incluyen los atributos de la relación n-aria como atributo de S. La clave primaria de S casi siempre es una combinación de todas las claves foráneas que hacen referencia a las entidades que participan de la relación.
Un modelo Entidad-Relación es un aspecto del mundo real que el diseñador intenta capturar en un sistema de información. En este modelo, la estructura se describe por un conjunto de entidades u objetos de interés, relacionados entre sí a través de relaciones. Se utiliza el término entidad en sentido genérico, refiriéndose a una clase de objetos en lugar de a un objeto en particular. Los siguientes, son ejemplos de entidades:
• clientes
• cuentas corrientes
• alumnos
Una instancia de una entidad es un individuo particular que pertenece a la clase definida por esa entidad; por ejemplo:
• "Hugo Sánchez"
• 06-3258
• Juan Guido
Además de entidades y relaciones, el modelo Entidad-Relación utiliza atributos para describir las entidades.
ENTIDADES Y ATRIBUTOS
El objeto básico que se representa en el modelo ER es la entidad: una "cosa" del mundo real con independencia independiente. Una entidad puede ser un objeto con existencia física -una persona, un auto, una casa, etc.- o un objeto con existencia conceptual -una compañía, un curso universitario, etc.-. Cada entidad tiene propiedades específicas llamada atributos, que la describen. Por ejemplo, una entidad empleado puede describirse con su nombre, su edad, su dirección, su salario y su puesto de trabajo. Una entidad particular tendrá un valor para uno de sus atributos.
Tipos de atributos. En el modelo ER existen distintos tipos de atributos, como por ejemplo, monovaluados, multivaluados, descriptores, identificadores.
Los atributos descriptores, no son "divisibles", es decir, son atómicos, representan un único dato para la instancia de la entidad que se está modelando; por ejemplo: para el atributo "nombre" de la entidad alumno, el valor será "Juan Guido".
En su mayoría los atributos tienen un solo valor para una entidad en particular, y reciben el calificativo de monovaluados. Por ejemplo, Edad, es un atributo monovaluado de la entidad Persona. Hay casos en los que un atributo puede tener un conjunto de valores para la misma entidad; por ejemplo, un atributo Colores para un automóvil, o un atributo GradosUniversitarios para una Persona. Los autos de un sólo color sólo tienen un valor de Colores, pero los de dos tonos pueden tener dos. De manera similar, una persona podría no tener grado universitario alguno, otra podría tener uno, y una tercera podría tener dos o más grados; así, diferentes personas pueden tener distintos números de valores para el atributo GradosUniversitarios. Los atributos de este tipo se denominan multivaluados, y pueden tener límites inferior y superior del número de valores para una entidad individual.
Dentro de los atributos de una entidad, debe existir uno o más de un atributo que identifique a una instancia determinada de la entidad a la que pertenece, este o estos atributos reciben el nombre de identificadores o atributos clave
RELACIONES
Un tipo de relación R entre n tipos de entidades E1, E2, E3, ..., En define un conjunto de asociaciones entre entidades de estos tipos. En términos matemáticos, R es un conjunto de ejemplares de relación ri donde cada ri asocia n entidades (e1, e2, e3, ..., en) y cada entidad ej de ri es miembro del tipo de tipo de entidades Ej, 1 £ j £ n. Por lo tanto, un tipo de relación es una es una relación matemática sobre E1, E2, E3, ..., En, que también puede definirse como un subconjunto del producto cartesiano E1 X E2 X E2 X ... X En. Se dice que cada uno de los tipo de de entidades E1, E2, E2, ..., En participa en el tipo de vínculo R y, de manera similar, cada una de las entidades individuales e1, e2, e3, ..., en participa la instancia de la relación ri = (e1, e2, e3, ..., en).
En términos informales, cada ejemplar de la relación ri de R es una asociación de entidades, donde la asociación incluye una y sólo una entidad de cada tipo de entidades participante. Cada uno de estos ejemplares de relación ri representa el hecho de que las entidades que participan en ri están relacionadas entre sí de alguna manera en la situación correspondiente del minimundo a representar.
Por ejemplo, considere un tipo de relación PERTENECE_A entre los tipos de entidades EMPLEADO y DEPARTAMENTO, que asocia a cada empleado con el departamento al que pertenece. Cada ejemplar de la relación PERTENECE_A asocia una instancia de la entidad empleado y la entidad departamento.
Grado de un tipo de relación. El grado de un tipo de relación es el número de tipos de entidades que participan en él. Así, el tipo de relación PERTENECE_A es de grado dos. Los tipos de relaciones de grado dos se llaman binarios, y los de grado tres se llaman ternarios.
La razón de cardinalidad especifica el número de ejemplares de relación en los que puede participar una entidad. El tipo de vínculo binario PERTENECE_A entre DEPARTAMENTO y EMPLEADO tiene razón de cardinalidad 1:N, lo que significa que cada departamento puede estar relacionado con muchos empleados, pero un empleado sólo puede estar relacionado con (pertenecer a) un departamento. Las razones de cardinalidad más comunes en el caso de tipos de vínculos binarios son 1:1, 1:N y N:M.
Un ejemplo de tipo de relación 1:1 es DIRIGE, que relaciona una entidad departamento con el empleado que dirige ese departamento. Esto representa las restricciones del minimundo de que un empleado sólo puede dirigir un departamento y de que un departamento sólo tiene un gerente. El tipo de vínculo TRABAJA_EN tiene razón de cardinalidad M:N, si la regla es que un empleado puede trabajar en varios proyectos y que varios empleados pueden trabajar en un proyecto.
La restricción de participación especifica si la existencia de una instancia en una entidad depende de que esté relacionada con otra entidad a través del tipo de relación. Hay dos clases de restricciones de participación -total y parcial-. Si la política de una compañía establece que todo empleado debe pertenecer a un departamento, una instancia en la entidad empleado sólo puede existir si participa en un ejemplar de la relación PERTENECE_A. Se dice que la participación de EMPLEADO en PERTENECE_A es total, porque toda instancia de la entidad del "conjunto total" de entidades empleado debe estar relacionada con una instancia de la entidad departamento a través de PERTENECE_A. Para el caso de la relación DIRIGE, es de no esperar que todo empleado dirija un departamento, así que la participación de EMPLEADO en el tipo de relación DIRIGE es parcial, lo que participa que parte del las instancias de la entidad empleado están relacionados con una entidad departamento a través de DIRIGE, pero no necesariamente todas. Las razones de cardinalidad de los vínculos binarios se indican en los diagramas ER anotando 1, M, N.
Atributos de los tipos de relaciones. Los tipos de relaciones también pueden tener atributos, similares a los de los tipos de entidades. Por ejemplo, pare registrar el número de horas que un empleado debe trabajar en un proyecto, se puede incluir un atributo "Horas" para la relación TRABAJA_EN.
Cabe señalar que los atributos de las relaciones 1:1 o 1:N se pueden trasladar a una de las entidades participantes.
En el caso de las relaciones M:N, algunos atributos pueden estar determinados por la combinación de las entidades participantes en la relación, y no por alguna de ellas solamente.
ENTIDADES DÉBILES
Es posible que algunas entidades no tengan atributos claves propios; éstos se denominan tipos de entidades débiles. Las entidades que pertenecen a un tipo de entidades débiles se identifican por su relación con entidades específicas de otro tipo de entidades, en combinación con alguno de los valores de sus atributos. Se dice que este otro tipo de entidad es el propietario identificador, y se llama al tipo de relación que relaciona un tipo de entidad débil con su propietario el vínculo identificador del tipo de entidad débil. Los tipos de entidades débiles siempre tienen una restricción de participación total (dependencia de existencia) con respecto a su vínculo identificador, porque una entidad débil no se puede identificar sin una entidad propietaria.
Por lo regular los tipos de entidades débiles tienen una clave parcial, que es el conjunto de atributos que atributos que pueden identificar de manera única las entidades débiles relacionadas con la misma clave propietaria.
PASAJE DEL MODELO ER AL MODELO RELACIONAL
Lo que se explicará a continuación, será un resumen de cómo pasar desde el modelo Entidad-Relación al modelo relacional.
Paso 1. Por cada tipo normal de entidades E del esquema ER, se crea una relación R que contenga todos los atributos simples de E. Se define a la clave primaria de R.
Paso 2. Por cada tipo de entidad débil D del esquema ER con entidades propietarias E, se crea una relación R y se incluyen todos los atributos simples de D como atributos de R. Además, se incluyen como atributos de clave externa de R los atributos de clave primaria de la o las entidades propietarias de D. La clave primaria de R es la combinación de las claves primarias de las propietarias y la clave parcial de D, si existe.
Paso 3. Por cada relación binaria 1:1, R, del esquema ER, se identifican las entidades S y T que participan de R. Se elige un de las entidades; por ejemplo, S y se incluye como clave foránea de S a la clave primaria de T. Es mejor elegir una entidad con participación total en R en el papel de S. Se incluyen todos los atributos simples de la relación R como atributos de S.
Paso 4. Por cada relación binaria 1:N, R, se identifica la relación S que representa el tipo de entidades participante del lado N de la relación. Se incluye como clave foránea en S a la clave primaria de la relación T que participa en R; la razón es que cada instancia del lado N está relacionada con un máximo de una instancia del lado 1. Se incluyen todos los atributos simples de la relación como atributos de S.
Paso 5. Por cada tipo de vínculo binario M:N, R, se crea una nueva entidad S. Se incluyen como atributos de clave foránea en S a las claves primarias de las entidades que participan de la relación; su combinación constituirá la clave primaria de S. También se incluyen todos los atributos componentes de la relación R en S.
Paso 6. Por cada atributo multivaluado A se crea una nueva relación R que contiene un atributo corespondiente a A más el atributo de clave primaria K (como clave foránea en R) de la entidad que contiene a A como atributo multivaluado. La clave primaria de R es la combinación de A y K.
Paso 7. Por cada relación n-aria R, n > 2, se crea una nueva relación S que representa a R. Se incluyen como atributos de clave foránea en S las claves primarias de las relaciones que representan las entidades participantes. También se incluyen los atributos de la relación n-aria como atributo de S. La clave primaria de S casi siempre es una combinación de todas las claves foráneas que hacen referencia a las entidades que participan de la relación.
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