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Análisis entidad-relación
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ANÁLISIS ENTIDAD-RELACIÓN
3.1 CONCEPTOS PREVIOS
El análisis entidad-relación utiliza tres abstracciones principales para describir datos. Estas son:
· entidades, cosas distinguibles en la empresa;
· relaciones, interacciones entre objetos, y
· atributos, propiedades de las entidades y relaciones.
La idea del análisis entidad-relación se ilustra en la figura 3.1. Los objetos o cosas se agrupan en conjuntos de entidades. En la figura 3.1
todas las personas se han puesto en el conjunto de entidad PERSONAS, y todos los proyectos en el conjunto de entidad PROYECTOS.Close Ad
Después se modelan todas las interacciones entre las cosas de que hay en los conjuntos de entidad. Supónganse las personas que
trabajan en un proyecto. En la figura 3.1, las personas que trabajan en un proyecto se modelan por el conjunto de entidad TRABAJO. Este
conjunto es un conjunto de relación porque representa una relación entre cosas de diferentes conjuntos de entidad. Cada ocurrencia del
conjunto de TRABAJO es una persona que trabaja en un proyecto.
Figura 3.1
Los diagramas como el mostrado en la figura 3.1 no son particularmente útiles para modelar. Imagínese tener que representar cada persona
de una gran organización por un símbolo personal. En los diagramas entidad-relación (E-R) se utiliza una representación más concisa. Los
diagramas E-R no representan entidad ni relaciones individuales, sólo representan conjuntos de entidad y relación. Para ello se utilizan
cajas rectangulares y rombos. Como se muestra en la figura 3.2, los rectángulos representan conjuntos de entidad, con el mismo nombre
de la entidad situado dentro de la caja. En esa figura hay dos conjuntos de entidad llamados PERSONAS y PROYECTOS. Los rombos
representan las relaciones entre entidades y el nombre de la relación va dentro del rombo. La única relación en la figura 3.2 es TRABAJO.
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Figura 3.2
3.2 TERMINOLOGÍA
Es particularmente importante utilizar una terminología consistente para comprender el análisis de datos. Esta terminología usa términos
que distinguen los tipos de situaciones descritas en las figuras 3.1 y 3.2. La figura 3.1 ilustra las ocurrencias o sucesos actuales de
entidades y relaciones. Así, muestra personas reales, en este caso Juan, Emilio y Margarita, y los proyectos actuales, "Proy1", "Proy2" y
"Proy3". Los diagramas como el de la figura 3.1 se llaman diagramas de ocurrencias. La figura 3.2 no distingue personas o proyectos
individuales pero modela conjuntos de personas y de proyectos. Así, el término entidad denota una ocurrencia de un objeto, mientras el
término conjunto denota una colección de tales objetos.
3.3 CONSTRUCCIÓN DE MODELOS ENTIDAD-RELACIÓN
Algo muy importante en el desarrollo de un modelo entidad-relación es la clase de cosas que se modelan como conjunto de entidad. Las
entidades de sistemas más comunes son las distintas cosas físicas de la organización, cosas como personas, elementos, proyectos,
facturas y otros. Sin embargo, otras cosas que no son tan claramente visibles se modelan como entidades. Las más comunes son
entidades organizativas, como proyectos, departamentos o presupuestos. Finalmente, cosas que suceden, como entregas, fallos o
exámenes se pueden también modelar como entidades.
Otra regla importante de modelado de E-R es que solamente se sitúan en el mismo conjunto de entidades las cosas que tengan las mismas
propiedades. Así, todas las personas caen dentro de un mismo conjunto entidad PERSONA, todos los elementos dentro del conjunto entidad
llamado ELEMENTOS, etc. En cualquier caso, no se pueden situar personas y elementos dentro del mismo conjunto de entidad.
Después de definir conjuntos de entidades, se mira cómo interactúan las entidades de los conjuntos de entidad y se modelan estas
interacciones por conjuntos de relación. Así, una vez que se han encontrado que las personas trabajan en proyectos, se añadiría un
conjunto de relación entre los conjuntos entidad PERSONA y PROYECTOS, y se daría a esta relación un nombre apropiado, en este caso,
TRABAJA. Más tarde, se identificarán las interacciones entre entidades y se modelarán por relaciones con un nombre apropiado.
3.4 ELECCIÓN DE NOMBRES DE CONJUNTOS DE OBJETOS
Recuérdese que uno de los objetivos del modelo E-R es producir un modelo que sea fácilmente comprensible para los usuarios, además de
para el personal informático. Para esto se deben elegir nombres de conjuntos que hagan el diagrama legible. En un diagrama E-R, los
conjuntos de entidad de relación se etiquetan con verbos.
También es posible tener diagramas E-R que modelen relaciones estructurales entre entidades o relaciones que modelen cosas que
suceden. Por ejemplo, un edificio puede constar de habitaciones, o elementos pueden estar formados por otros elementos. De forma
similar, los elementos pueden ser facturas de entrega, almacenes y proveedores. En ese caso, el conjunto de relación generalmente se
nombra con una preposición tal como DE, POR o HACIA. Por ejemplo, el diagrama E-R de la figura 3.3 modula ENTREGAS. Se verá que en el
diagrama, hay elementos de facturas de entrega, proveedores y almacenes, todos ellos modelados por conjuntos de entidad. El diagrama
E-R de la figura 3.3 describe cómo las entidades en esos conjuntos de entidad se descomponen en entregas. Si se "lee" el diagrama se
verá que las entregas están formadas por ELEMENTOS entregados POR los PROVEEDORES HACIA ALMACENES.
Figura 3.3
3.5 MÁS DETALLES SOBRE EL ANÁLISIS ENTIDAD-RELACIÓN
Después de identificar los conjuntos de entidades y relaciones, el siguiente paso es determinar los atributos (o propiedades) de objetos en
esos conjuntos. Por ejemplo, ¿qué interesa sobre las personas? Puede ser NOMBRE, DIRECCION o su identificador único, ID-PERSONA, en la
organización. Estas propiedades se escriben de arriba abajo al lado de las cajas del diagrama E-R.
Hay varios caminos alternativos para mostrar los atributos en un diagrama E-R y se encontrarán en la práctica. Una de las alternativas
sitúa los atributos en círculos y los ata a las cajas del diagrama E-R. Otra, muestra los atributos en una tabla o lista a continuación del
diagrama.
Normalmente se elige uno de los atributos de un conjunto entidad o relación como identificador. El identificador tiene una propiedad
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importante. El valor del identificador identifica una única entidad del conjunto entidad. El atributo identificador se subraya en el diagrama
E-R.
Así, en la figura 3.4, ID-PERSONA es el identificador del conjunto entidad PERSONAS. Cada persona del conjunto de entidad PERSONAS
tiene un único valor de ID-PERSONA. De igual forma ID-PROYECTO es el identificador del conjunto de entidad PROYECTOS y cada proyecto
tiene un único valor de ID-PROYECTO. Para la elección de identificadores para conjuntos de relaciones suelen utilizarse los identificadores
de las entidades que participan en la relación como identificadores de relación. En la mayor parte de los casos es necesario conocer el
valor de ambos identificadores para identificar una única relación. Así, en la figura 3.2 se necesita conocer ambos valores, el identificador
de persona, ID-PERSONA, y el identificador del proyecto, ID-PROYECTO, para identificar una relación particular del conjunto de relación
TRABAJA. Un valor de identificador de persona no es suficiente, porque la persona puede trabajar en más de un proyecto y, por tanto,
aparecer en más de una relación. De igual forma, un valor de identificador de proyecto no sería suficiente, porque puede haber más de una
persona trabajando en un proyecto. En algunos casos, sin embargo, es suficiente conocer un identificador para identificar una relación.
Esto es así cuando las entidades de un conjunto se restringen a una relación. Así, si una persona sólo pudiera trabajar en un proyecto, el
valor del identificador de persona sería suficiente para identificar una relación trabaja.
Figura 3.4
3.6 CARDINALIDAD DE LA RELACIÓN MODELADA
Una propiedad que se muestra generalmente en los diagramas E-R es la cardinalidad de la relación, la cual especifica el número de
relaciones en la que puede aparecer una entidad. Una entidad puede aparecer en:
Una (1) relación
Cualquier número variable (N) de relaciones, y
Un número máximo de relaciones.
Si se vuelve a la figura 3.1 se puede ver que una persona puede aparecer en más de una relación TRABAJA y lo mismo puede un proyecto.
Esto se muestra con las letras N y M en los enlaces del diagrama E-R (ver figura 3.5). Estas letras están como variables y pueden tomar
cualquier valor. Si hubiese un límite para el número de entidades que pueden aparecer en la relación, entonces N o M se reemplazarían por
el máximo valor real. N o M se usan para mostrar qué entidades de los diferentes conjuntos pueden participar en un número diferente de
relaciones.
Figura 3.5
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Figura 3.6
La figura 3.6 ilustra una relación 1:N. Aquí, un proyecto tiene un (1) director, mientras que un director puede dirigir un número (N)
cualquiera de proyectos. Así el diagrama de ocurrencia muestra que el director "m1" dirige dos proyectos, "p1" y "p2". De esta forma, el
director "m1" aparece en dos relaciones DIRIGE. Todo el proyecto, sin embargo, de la figura 3.6 aparece en una sola relación DIRIGE.
Nótese que en el diagrama E-R, "1" aparece opuesto al conjunto PROYECTO, y esto indica que un proyecto es dirigido por un único
director.
3.7 PARTICIPACIÓN DE LA RELACIÓN MODELADA
Generalmente, los diagramas de E-R especifican la forma de participación de las entidades en la relación. La participación de entidades en
un conjunto de relación puede ser obligatoria, opcional o condicional. Si todas las entidades dadas deben aparecer, al menos, en una
relación del conjunto de relación, entonces su participación en el conjunto de relación es obligatoria. Si una entidad no necesita aparecer
en el conjunto de relación, entonces su participación es opcional. Así, supóngase que un proyecto debe tener al menos una persona que
trabaje en él. El proyecto debería aparecer, al menos, en una relación TRABAJA, y la participación de cada proyecto del conjunto relación
TRABAJA sería obligatoria. Una persona, sin embargo, no necesita trabajar en ningún proyecto. Asimismo, la participación de cada una de
las personas en el conjunto de relación TRABAJA es opcional.
La figura 3.7 ilustra un diagrama E-R que muestra la participación de relaciones. Una participación opcional tiene un pequeño círculo en el
enlace vecino del conjunto de entidad. No hay marca en el enlace para la participación obligatoria. Un círculo negro en el enlace
representa una participación condicional. Por ejemplo, en la figura 3.7, el círculo negro junto al conjunto entidad PROYECTO indica que los
proyectos usan condicionalmente contratistas externos. Un proyecto sólo puede usar contratistas externos si el valor del TIPO para el
proyecto es "externo".
Participación condicional significa que las entidades sólo participan en una relación si tiene algunos valores de atributos especiales.
Figura 3.7
3.8 RELACIONES Y TABLAS RELACIONALES
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Dentro de la estructura de las tablas relacionales, una de las cualidades inherentes a las relaciones es que están implícitas en los datos. Es
decir, una relación entre dos tablas existe en virtud de dos atributos de dominios compatibles.
La traducción de un diseño conceptual a un conjunto de tablas relacionales suele conservar las relaciones que formaban parte del diseño
conceptual. Sin embargo, el proceso de normalización suele introducir habitualmente nuevas relaciones en el diseño. A menudo sucede que,
cuando se descompone una tabla en otras dos, con el fin de eliminar una dependencia no deseada, pasa a existir una relación de uno a
muchos entre las dos nuevas tablas.
3.8.1 RELACIONES DE UNO A MUCHOS
Uno de los tipos de relaciones conceptuales más habituales es el de uno a muchos, y encaja muy bien dentro del modelo relacional.
Consideremos el siguiente par de tablas:
PROFESORES (NOMBRE, IDENT, OFICINA)
CLASES (ID_CLASE, HORA, AULA, ID_PROFESOR)
La relación existente entre PROFESORES y CLASES es del tipo uno a muchos; para cada fila de PROFESORES puede haber cero, una, o
varias filas correspondientes en CLASES. La relación se mantiene de forma implícita en virtud de los valores comunes contenidos en los
atributos IDENT e ID_PROFESOR. Fíjese en que aunque los nombres sean diferentes, los dominios de ambos atributos son compatibles, ya
que ambos representan el mismo conjunto de valores posibles: el de los números de identificación de los profesores.
Claves ajenas (Foreign Key). El atributo ID_PROFESOR se denomina clave ajena de la tabla CLASES, porque su dominio es compatible
con un atributo que es la clave de otra tabla diferente, concretamente IDENT; ID_PROFESOR se denomina también una clave secundaria
de CLASES.
3.8.2 RELACIÓN TIPO "PADRE-HIJO"
Una de las situaciones más comunes que se presentan al modelar la información, es la existencia de una asociación entre dos entidades,
de modo tal que de una ocurrencia de la primera, dependen varias ocurrencias de la segunda entidad.
De este modo podemos decir, que una ocurrencia de la entidad "hija" sólo tiene sentido si se conoce al "padre". Por ejemplo, se tiene una
entidad FACTURA y otra entidad DET_FACTURA, no puede existir un detalle de factura sin su factura correspondiente.
Nota:
Se conoce como Entidad Débil a aquellas a las que su ID no les basta para identificarse en forma única a las ocurrencias de la
entidad.
Una Entidad Fuerte es aquella a la que su ID si le basta para identificarse en forma única a sus ocurrencias.
3.8.3 RELACIÓN TIPO LOOK-UP
La relación del tipo Look-Up es similar a la del tipo "padre-hijo", en cuanto a que una ocurrencia de la primera entidad se asocia con varias
de la segunda, pero a diferencia de ésta, Look-Up ocurre entre dos entidades fuertes.
3.8.4 Relación Muchos a Muchos
Una relación Muchos a Muchos nos señala que existe una relación "Existe tantos A como B tenga" o viceversa. Por ejemplo, si tenemos que
un PROFESOR realiza muchas ASIGNATURAS, y que una ASIGNATURA puede ser realizada por varios profesores. En este caso, si sólo
creáramos las tablas PROFESOR y ASIGNATURA sin crear una tabla intermedia tendríamos un problema de duplicidad de datos, dado que al
colocar ID-PROFESOR en ASIGNATURA tendríamos tantos profesores como asignaturas se impartan.
3.8.4 Recursividad
Este tipo de relación se da cuando una entidad se relaciona consigo misma, reflejando una situación de dependencia estrictamente
jerárquica (tipo árbol). Por ejemplo, el caso típico de esta relación se da con la asociación de jefatura, es decir, "ser jefe de".
El nombre de recursividad proviene del hecho de que es una relación consigo misma y sin límites. La única restricción que debe existir es
que debe existir sólo una ocurrencia de la raíz.
3.8.5 Exclusividad
Esta asociación entre entidades se presenta cuando una entidad se relaciona con dos o más, pero en forma excluyente, es decir, sólo una
relación es válida en un determinado momento, haciendo inválidas las demás. Por ejemplo, supongamos que una organización entrega como
beneficio a sus empleados un determinado conjunto de beneficios, entre los cuales puede elegir uno de ellos o bien, un seguro de vida. De
esta forma cada empleado sólo podrá obtener una de las dos cosas.
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