Unidad III

Modelo Relacional

3.1 Estructura Básica

Actualmente, para la mayoría de las aplicaciones de gestión que utilizan bases de datos, el modelo más empleado es el modelo relacional, por su gran versatilidad, potencia y por los formalismos matemáticos sobre los que se basa.

Este modelo permite representar la información del mundo real de una manera intuitiva, introduciendo conceptos cotidianos y fáciles de entender por cualquier inexperto. Asimismo, mantiene información sobre las propias características de la base de datos (metadatos), que facilitan las modificaciones, disminuyendo los problemas ocasionados en las aplicaciones ya desarrolladas. Por otro lado, incorpora mecanismos de consulta muy potentes, totalmente independientes del S.G.B.D., e incluso de la organización física de los datos; el propio S.G.B.D. es el encargado de optimizar estas preguntas en formato estándar, a sus características propias de almacenamiento.

El modelo relacional fue propuesto por E.F. Codd en los laboratorios de IBM en California. Se trata de un modelo lógico [Irene Luque Ruiz- Ed. Ra-ma], que establece una estructura sobre los datos, aunque posteriormente éstos puedan ser almacenados de múltiples formas para aprovechar características físicas concretas de la máquina sobre la que se implante la base de datos realmente. Es algo así como guardar unos libros en una biblioteca; dependiendo del número de salas de la biblioteca, del tamaño y forma de cada una de ellas, su número de estanterías, y en definitiva, de las características físicas del recinto, podremos disponer los libros de una forma u otra para hacer más cómoda y fácil su consulta y acceso. Los libros son los mismos, pero pueden ubicarse de muy distintas formas.

Una base de datos relacional consiste en un conjunto de tablas, a cada una de las cuales se le asigna un nombre exclusivo. Cada tabla tiene una estructura parecida a la presentada en el Capítulo 2, donde se representaron las bases de datos E-R mediante tablas. Cada fila de la tabla representa una relación entre un conjunto de valores. Dado que cada tabla es un conjunto de dichas relaciones, hay una fuerte correspondencia entre el concepto de tabla y el concepto matemático de relación, del que toma su nombre el modelo de datos relacional.

El nombre de modelo relacional viene de la estrecha relación que existe entre el elemento básico de este modelo, y el concepto matemático de relación. Podemos decir que una relación R sobre los conjuntos D1, D2, .., Dn, se define como:

R ** D1 × D2 × ... × Dn

donde los conjuntos D1, D2, .., Dn pueden ser cualesquiera, e incluso estar repetidos.

Los matemáticos definen las relaciones como subconjuntos del producto cartesiano de la lista de dominios.

Lectura EL MODELO RELACIONAL

 3.2 Esquema de la Base de Datos.

El Esquema de una Base de datos (en Inglés Database Schema) describe la estructura de una Base de datos, en un lenguaje formal soportado por un Sistema administrador de Base de datos (DBMS). En una Base de datos Relacional, el Esquema define sus tablas, sus campos en cada tabla y las relaciones entre cada campo y cada tabla.

El esquema es generalmente almacenado en un Diccionario de Datos. Aunque generalmente el esquema es definido en un lenguaje de Base de datos, el término se usa a menudo para referirse a una representación gráfica de la estructura de base de datos.

Niveles de Esquema de Base de datos

• Esquema Conceptual, un mapa de conceptos y sus relaciones.
• Esquema Lógico, un mapa de las entidades y sus atributos y las relaciones.
• Esquema Físico, una aplicación de un esquema lógico.
• Esquema Objeto, Base da datos Oracle Objeto.

El concepto de relación se corresponde con el concepto de variable de los lenguajes de programación. El concepto de esquema de la relación se corresponde con el concepto de definición de tipos de los lenguajes de programación.

Resulta conveniente dar un nombre a los esquemas de las relaciones, igual que se dan nombres a las definiciones de tipos en los lenguajes de programación. Se adopta el convenio de utilizar nombres en minúsculas para las relaciones y nombres que comiencen por una letra mayúscula para los esquemas de las relaciones. Siguiendo esta notación se utilizará Esquema-cuenta para denotar el esquema de la relación de la relación cuenta. Por tanto,

Esquema-cuenta = (número-cuenta, nombre-sucursal, saldo)

Se denota el hecho de que cuenta es una relación de Esquema-cuenta mediante cuenta (Esquema-cuenta)

En general, los esquemas de las relaciones incluyen una lista de los atributos y de sus dominios correspondientes. La definición exacta del dominio de cada atributo no será relevante hasta que se discuta el lenguaje SQL.

El concepto de ejemplar de relación se corresponde con el concepto de valor de una variable en los lenguajes de programación. El valor de una variable dada puede cambiar con el tiempo; de manera parecida, el contenido del ejemplar de una relación puede cambiar con el tiempo cuando la relación se actualiza. Sin embargo, se suele decir simplemente «relación» cuando realmente se quiere decir «ejemplar de la relación».

Como ejemplo de ejemplar de una relación, considérese la relación sucursal. El esquema de esa relación es

Esquema-relación = (nombre-sucursal, ciudad-sucursal, activos)

Obsérvese que el atributo nombre de la sucursal aparece tanto en Esquema-sucursal como en Esquema-cuenta. Esta duplicidad no es una coincidencia. Más bien, utilizar atributos comunes en los esquemas de las relaciones es una manera de relacionar las tuplas de relaciones diferentes. Por ejemplo, supóngase que se desea obtener información sobre todas las cuentas abiertas en sucursales ubicadas en Arganzuela.

3.3 Claves 

Es necesario tener una forma de especificar cómo las entidades dentro de un conjunto de entidades dado y las relaciones dentro de un conjunto de relaciones dado son distinguibles. Conceptualmente las entidades y relaciones individuales son distintas; desde una perspectiva de bases de datos, sin embargo, la diferencia entre ellas se debe expresar en término de sus atributos.

Por lo tanto, los valores de los atributos de una entidad deben ser tales que permitan identificar unívocamente a la entidad. En otras palabras, no se permite que ningún par de entidades tengan exactamente los mismos valores de sus atributos. Una clave permite identificar un conjunto de atributos suficiente para distinguir las entidades entre sí. Las claves también ayudan a identificar unívocamente a las relaciones y así a distinguir las relaciones entre sí.

Una superclave es un conjunto de uno o más atributos que, tomados colectivamente, permiten identificar de forma única una entidad en el conjunto de entidades.Por ejemplo, el atributo id-cliente del conjunto de entidades cliente es suficiente para distinguir una entidad cliente de las otras. Así, id-cliente es una superclave. Análogamente, la combinación de nombre-cliente e id-cliente es una superclave del conjunto de entidades cliente. El atributo nombre-cliente de cliente no es una superclave, porque varias personas podrían tener el mismo nombre.

Si K es una superclave, entonces también lo es cualquier superconjunto de K. A menudo interesan las superclaves tales que los subconjuntos propios de ellas no son superclave. Tales superclaves mínimas se llaman claves candidatas. Es posible que conjuntos distintos de atributos pudieran servir como clave candidata. Supóngase que una combinación de nombre-cliente y calle-cliente es suficiente para distinguir entre los miembros del conjunto de entidades cliente. Entonces, los conjuntos {id-cliente} y {nombre-cliente, calle-cliente} son claves candidatascandidatas.

Aunque los atributos id-cliente y nombre-cliente juntos puedan distinguir entidades cliente, su combinación no forma una clave candidata, ya que el atributo id-cliente por sí solo es una clave candidata.

Se usará el término clave primaria para denotar una clave candidata que es elegida por el diseñador de la base de datos como elemento principal para identificar las entidades dentro de un conjunto de entidades.

3.4 Lenguajes de Consulta 

Un lenguaje de consulta es un lenguaje en el que un usuario solicita información de la base de datos. Estos lenguajes suelen ser de un nivel superior que el de los lenguajes de programación habituales. Los lenguajes de consulta pueden clasificarse como procedimentales o no procedimentales. En los lenguajes procedimentales el usuario instruye al sistema para que lleve a cabo una serie de operaciones en la base de datos para calcular el resultado deseado. En los lenguajes no procedimentales el usuario describe la información deseada sin dar un procedimiento concreto para obtener esa información. La mayor parte de los sistemas comerciales de bases de datos relacionales ofrecen un lenguaje de consulta que incluye elementos de los enfoques procedimental y no procedimental.

Usaremos lenguajes que nos permitan trabajar con el álgebra relacional, siendo ésta de tipo procedimental, mientras que el cálculo relacional de tuplas y el de dominios son no procedimentales.

Un lenguaje de manipulación de datos completo no sólo incluye un lenguaje de consulta, sino también un lenguaje para la modificación de las bases de datos. Estos lenguajes incluyen órdenes para insertar y borrar tuplas, así como órdenes para modificar partes de las tuplas existentes. Las modificaciones de las bases de datos se examinarán después de completar la discusión sobre las consultas.