1. Fundamentos de Bases de Datos
Bases de Datos Relacionales
¿Qué es una Base de Datos Relacional?
Introducción
Un sistema de Administración de Bases de Datos permite que los datos permanezcan
independientes de los programas de aplicación que los manipulan. Esta es una
característica muy importante, por todos los beneficios que le ofrece a quien desarrolla
programas para accederlos. Esta característica recibe diferentes nombres, tales como
independencia de datos, o independencia lógica. Esta independencia se logra a través
de un proceso de abstracción de datos, que permite definir a los mismos de manera
abstracta, independiente de la tecnología en la cual la base de datos llegara a
implantarse.
Para lograr lo anterior, un concepto fundamental de la abstracción de datos en bases de
datos es el concepto de un modelo de datos, el cual permite definir los requerimientos
de datos de un área de la empresa, mucho antes de pensar en cómo representarlos en
tecnología.
El modelo de datos entonces define a los datos de tal forma que se organizan para ser
manipulados en la base de datos. Este módulo permite introducir el concepto de Bases
de Datos Relacionales, y la forma en la cual los datos se pueden definir para ser
representados en base a relaciones matemáticas, o relaciones, esencia del modelo
relacional. La forma natural de representar una relación es en base a una tabla, o
representación tabular de las relaciones.
¿Qué es una Base de Datos Relacional?
El modelo relacional es el modelo de datos que soporta a la mayoría de los productos de
bases de datos en el mercado actual. Es un modelo formal, basado en las matemáticas,
en su concepto de relación matemática y en la teoría de conjuntos. El contenido de este
módulo y el siguiente presentan los conceptos y términos que se presentan a
2. continuación:
• Relaciones matemáticas o tablas relacionales
• Llaves, primaria, alterna, foránea
• Diseño de bases de datos relacionales
• Normalización
¿Qué es un Modelo de Datos?
Un concepto muy importante y fundamental para hablar de abstracción de datos en el
área de bases de datos es el modelo de datos. Un modelo de datos permite
representar los requerimientos de datos de un área bajo análisis en una forma
organizada, para facilitar su representación en un producto de bases de datos, y
posteriormente su manipulación.
Un modelo de datos se forma de:
• Elementos de modelación, que permiten definir la estructura de los datos, tales
como tipos de datos, dominios, y reglas de integridad. (DDL)
• Operaciones para poder actualizar y consultar la base de datos. (DML)
¿Qué es un Lenguaje de Definición de Datos (DDL)?
Son los elementos de modelación que permiten definir el metadata de la base de datos,
es decir, los datos acerca de los datos, que se almacenan en el DBMS, en el catálogo del
sistema.
¿Qué es un Lenguaje de Manipulación de Datos (DML)?
Son las operaciones que permiten el acceso a la base de datos para actualización y
consulta a los datos de la base de datos, y poder resolver cualquier consulta que los
usuarios requieran de la misma.
El uso de un Modelo de Datos en la creación de una Base de Datos
Para la creación de una base de datos es necesario contar primero con el modelo de
datos que permita crearla. El modelo de datos, como abstracción de la realidad, es la
herramienta utilizada para la representación de las entidades y los atributos que las
3. describen, así como las relaciones entre ellas. Este modelo sirve como base para poder
crear una base de datos. El enfoque de modelación más usado es el modelo Entidad-
Relación.
El modelo entidad-relación (E-R) se basa en percibir y modelar el mundo real en base a
elementos básicos de construcción: entidades y relaciones entre ellas, así como
atributos que permiten describir a ambos elementos. De todo lo anterior se deduce que
el punto clave en la construcción de la base de datos será el modelo de datos.
Con la modelación de los datos requeridos por una base de datos se logra:
1. Formalización: definir formalmente las estructuras permitidas y las
restricciones, a fin de representar los datos que requiere una aplicación, y la base
de datos requerida.
2. Diseño: el modelo resultante es la materia prima esencial para el diseño de la
base de datos.
¿Qué es el Modelo Relacional?
El modelo relacional fue propuesto por E.W. Codd en 1970. Es actualmente el modelo
que soporta a la gran mayoría de los sistemas de bases de datos de la actualidad. El
modelo provee características únicas de modelación, que permiten crear modelos de
datos relacionales, con relativa facilidad.
El Modelo Relacional ofrece las siguientes ventajas:
• Los datos se representan en relaciones, cuya manera natural de representación
es en forma de tabla bidimensional. Esta representación es muy simple de
entender y visualizar, además de que es conocida y utilizada en muchas formas
de trabajo de la vida diaria, tanto en la escuela como en el trabajo.
• Un ejemplo de una tabla relacional se presenta a continuación:
Alumno
Matrícula Nombre Apellido Ciudad Estado Carrera
Fecha de
Nacimiento
45175 José Pérez Monterrey NL
Ing. En
Electrónica
21/01/1980
46550 Luis Martínez Hermosillo SON
Ing. En
Computación
12/06/1981
4. 47123 René González Toluca MEX
Lic. En
Economía
13/09/1992
• Es un modelo formal de datos, característica que lo diferencia de los otros
modelos.
• Es un modelo basado en las matemáticas, en el concepto de relación matemática
y en teoría de conjuntos.
• La manera natural de representar una relación es en forma de tabla, que permite
una conceptualización y explicación sencilla de este concepto.
• Además, por ser un concepto matemático, las tablas que forman una base de
datos relacional son manipuladas con muchas ventajas por operadores
matemáticos muy sencillos y poderosos, el álgebra y el cálculo relacional. A partir
de estos operadores, es muy sencillo resolver cualquier consulta que un usuario
requiera. Estos lenguajes, conjuntos de operadores, están presentes en el SQL,
lenguaje estándar para la manipulación de Bases de Datos relacionales
comerciales.
Conceptos Fundamentales de una Base de Datos Relacional
La teoría que soporta a las bases de datos relacionales es muy formal, matemática. Por
esta razón, es importante conocerla para tener un entendimiento que permita obtener
el máximo aprovechamiento de ésta. Los conceptos que se presentan en este apartado
deben permitir que se aproveche al máximo la tecnología, por lo que su entendimiento
es indispensable. Se presentan esos conceptos a continuación.
¿Qué es una Relación Matemática/Tabla relacional?
Un elemento fundamental en el modelo relacional es el concepto de relación
matemática, o tabla relacional.
Una relación o tabla relacional, en su forma más simple, es un conjunto de renglones
(también conocidos como tuplas, registros, ocurrencias, o instancias).
De una manera más formal, es el conjunto de tuplas, o renglones, formados por un
conjunto de valores tomados a partir de “n” diferentes dominios. Se puede expresar de
la siguiente manera:
5. Relación R:
• Dado un conjunto de “n” dominios, D1 a Dn, una relación R se define como el
conjunto de tuplas ordenadas, denotadas como <d1, d2, …, dn> donde cada
tupla es formada tomando un valor de cada uno de los dominios
• Se denota asi: R = {<d11, d21, …, dn1>1, <d12, d22, …, dn2>2, …, <d1m,
d2m, …., dnm>m }
Por ejemplo, en la tabla relacional ALUMNO, cada renglón corresponde a los datos de un
alumno en particular. La tabla o relación contiene entonces los renglones que
representan los datos de los alumnos en una escuela.
Cada uno de los datos almacenados en un renglón representa el valor de un atributo,
para cada atributo que forma una tabla relacional. En la tabla de alumno, los atributos
que describen a la tabla o relación son: Matrícula, Nombre, Apellido, Ciudad, Carrera y
Fecha de Nacimiento.
Finalmente, cada columna de la tabla relacional, cada atributo, contiene los valores del
atributo para cada uno de los renglones u ocurrencias de la tabla. Los valores que un
atributo puede tomar se conocen como el dominio del atributo, y es muy importante su
definición, ya que permite cuidar las reglas de los valores válidos en un atributo.
Cada tabla debe tener entonces la siguiente definición:
• Nombre de la tabla
• Nombre para cada columna o atributo que forma la tabla
• El dominio sobre el cual está definido cada uno de los atributos que forman la
tabla.
Características de una tabla relacional
• Una tabla relacional es una tabla bidimensional.
• Los renglones poseen datos acerca de una entidad, entendiendo como entidad a
algo acerca de lo cual se desea almacenar datos.
• Las columnas contienen datos acerca de los atributos de la entidad.
6. • Cada posición en la tabla almacena un valor simple, atómico, de un atributo.
• Todos los valores almacenados en una columna son del mismo tipo, es decir,
están definidos sobre el mismo dominio.
• Cada columna o atributo debe poseer un nombre único.
• El orden de las columnas no es relevante.
• El orden de los renglones no es relevante.
• No pueden existir dos renglones idénticos en la tabla.
• Se utiliza el nombre de tabla relacional, en lugar de relación, para evitar
confundir con el nombre que se le da a una relación en el sentido natural del
Español, es decir, la asociación entre elementos, aunque es importante aclarar
que no todas las tablas son relaciones.
• Los siguientes términos se utilizan de manera equivalente, para referirse a
términos comunes en el área de Bases de Datos: Tabla/renglón/columna =
archivo/registro/campo = relación/tupla/atributo.
• El grado de una relación es el número de columnas o atributos de la misma y no
puede ser cero, una tabla no puede existir sin columnas.
• La cardinalidad de una tabla es el número de renglones o tuplas en la tabla.
7. Que es una Llave
Una llave está formada por uno o más atributos que permiten identificar de forma
única a cada tupla o renglón en una tabla relacional. Una llave compuesta es una
llave que está formada por dos o más atributos.
Además:
Una tabla relacional puede tener sólo una llave primaria, pero pueden tener llaves
adicionales, que son llamadas llaves candidatas o alternas
Una llave primaria se usa para
– Establecer relaciones entre diferentes tablas
– Permiten organizar la forma en que las tablas se almacenan
– Son usadas para generar índices, mecanismos usados para el acceso
eficiente a los datos
Llave primaria
En tablas en las cuales existe más de una llave, se selecciona a una de ellas, como la
llave con la cual se realizan búsquedas o con la cual se establecen relaciones entre las
tablas. Este es el caso de la llave primaria. Las llaves restantes son llamadas llaves
alternas o secundarias.
La selección de la llave primaria se considera normalmente sobre la base de ser la llave
más pequeña, aunque no es una condición absoluta. El caso de una llave compuesta,
que consiste de varios atributos, es mucho más compleja de manejar como llave
primaria, por ejemplo.
8. ¿Qué es un Esquema de Base de Datos Relacional?
Un esquema de base de datos relacional es un conjunto de definiciones de tablas
relacionales, y un conjunto de reglas o restricciones de integridad.
La definición de tablas relacionales procede de definir los requerimientos de un área de
aplicación. Las reglas de integridad definen todas aquellas condiciones, o restricciones,
que los datos deben cumplir, para mantener la integridad de los datos, y su valor.
Las reglas de integridad se agrupan en:
• Estructurales, que son específicas al modelo de datos relacional.
• Semánticas, que son específicas a la aplicación, impuestas por las reglas de
negocio que la aplicación misma pide cumplir. Un ejemplo puede ser las
condiciones que una empresa puede requerir para la contratación de un
empleado, y que el sistema debe cumplir, lo que impone reglas que los datos de
la base de datos debe cumplir.
¿Qué son las reglas de Integridad en una Base de Datos Relacional?
Las reglas de integridad en una base de datos permiten que la información almacenada
9. en la misma, posea la consistencia e integridad requerida por sus usuarios. Estas reglas
provienen de la definición misma del modelo relacional, pero están dirigidas a que su
cumplimiento garantice que los datos sean correctos, o consistentes.
Por su importancia es indispensable que se conozca sobre las mismas, que se definan
en la creación de la base de datos, y que el acceso a la base de datos cumpla con ellas.
A continuación se presentan las bases del manejo de reglas de integridad, para que se
busque su cumplimiento.
Reglas de Integridad Estructurales del Modelo Relacional:
1. Regla de Integridad de Dominio. Hace referencia a que los valores de los datos
deben ser atómicos. El dominio de cada atributo debe estar compuesto de valores
atómicos, por lo tanto no puede ser un valor compuesto de otros valores más
simples, como un arreglo, o un registro de valores. Si se requiere almacenar una
dirección por ejemplo, será necesario separar en diferentes atributos, como Calle,
número, colonia, ciudad.
2. Regla de Integridad de Llave. Establece que la llave de una entidad debe ser
única.
3. Regla de Integridad de entidad: Establece que no se permite un valor nulo como
parte de una llave primaria. El valor nulo es permitido para todos los dominios, y
se utiliza para cuando el valor del atributo no está definido, o no aplica, y el
dominio definido para el atributo lo permite. Por ejemplo, el dominio de
NumeroDeEmpleadoDelJefe en la tabla de Empleados, cuando se trabaja en el
registro del director de la empresa, y el valor de este número no aplica para el
director. Se almacena entonces un NULO.
4. Regla de Integridad referencial: Las referencia de una tabla a otra tabla debe ser
con valores de llaves consistentes.
¿Qué significa la regla de Integridad referencial?
La regla de integridad referencial sirve para forzar que las relaciones entre tablas, que
se establecen mediante llaves, mantengan siempre datos consistentes entre las
mismas.
Las relaciones entre las tablas se establecen entre renglones de una tabla con renglones
en la segunda tabla. Estas relaciones se establecen mediante las llaves, donde la llave
primaria de una tabla se replica en otra tabla, para establecer la relación. La réplica de
10. la llave primaria en otra tabla, recibe el nombre de llave foránea (foreign key).
¿Qué es una llave foránea?
Una llave foránea (FK) es uno o más atributos en una tabla, que son la llave primaria en
otra tabla, inclusive la misma. La llave foránea debe cumplir con:
1. Los atributos que forma la FK deben estar definidos en los mismos dominios que
los atributos que forman la PK relacionada a la FK. La condición hace referencia a
que los valores deben coincidir entre la FK y la PK, no sobre los nombres de los
atributos, por lo cual los nombres en ambas llaves pueden ser diferentes.
2. El valor de la FK en un renglón de la tabla, debe coincidir con un valor de la PK en
la otra tabla, o ser un valor NULO. Esto garantiza que la información es
consistente entre las tablas que mantienen una relación entre ellas.
Para mostrar estas relaciones en un diagrama, se dibuja una flecha que va de la FK a la
PK, mostrando la relación entre ambas tablas. En el siguiente ejemplo se muestra la
relación existente entre un Cliente, que tiene una OrdenDeCompra colocada en la
empresa.
En general, las reglas de integridad referencial pueden ser definidas entre dos tablas, en
cualquier dirección, e inclusive pueden ser definidas entre ocurrencias o renglones de la
misma tabla.
Ejemplo: ¿qué relaciones se pueden definir entre un departamento académico y los
profesores que trabajan en él?
Un departamento académico se asocia con los diferentes profesores que trabajan en él.
Por otro lado un profesor es jefe o director de un departamento académico.
11. ACTIVIDADES
1. REALIZAR 2 EJEMPLOS DE MODELO RELACIONAL(Mínimo 2 Tablas por
Ejemplo) Y ESPECIFICAR EL PORQUE CUMPLEN CON LAS CARACTERISTICA DE
ESTE MODELO
2. REVISAR EL SIGUIENTE EJEMPLO.
No.
Empleado
Nombre A.
Paterno
Departamento Email Teléfono
100 Luisa Lane Finanzas II@alguno.com 2606900
Doscientos Clark Kent Publicidad ck@alguno.com 9009089
300 Julio García Tecnología jg@alguno.com 8884560
9004589
5678709
- Cual o cuales de las características de la tabla anterior NO está cumpliendo con las
características del modelo relacional.
- Una vez identificadas las características con que No cumple el ejemplo, realizar las
modificaciones que considere correspondientes.
