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El Modelo Relacional

Francisco Moreno

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Antecedentes• El artículo que inició todo:

Edgar Frank Codd, “A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, 1970.

• Modelo lógico basado en teoría de conjuntos: operaciones sobre conjuntos de datos.

• Es sencillo comparado con otros modelos lógicos (red, jerárquico).

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Introducción

• Los datos se almacenan en relacionesrelaciones.• El concepto de relación en el modelo relacional

es diferente del concepto de relación en el modelo E-R.

• Informalmente, en el modelo relacional: relación = tabla

• Se apoya en el álgebra y en el cálculo de relaciones

• Originó los RDBMS (SGBD Relacionales).

Introducción

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Modelo conceptual (E-R)

Transfor-mación

Modelo lógico (Relacional)

ERROR FRECUENTE: CONFUNDIR LOS CONCEPTOS DEL MODELO E-R CON

LOS DEL MODELO RELACIONAL. Ej: el concepto de clave primariaclave primaria no hace parte del modelo E-

R

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Ventajas

• Separación clara del nivel lógico y el físico.• Sencillo y maduro.• Fácil modificación de datos y del esquema. • Operadores con gran poder de manipulación de

los datos álgebra y cálculo relacional• Fundamentación teórica sólida (teoría de

conjuntos).• Compatibilidad y estandarización.

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Ventajas

• Garantiza la independencia de los datos.

• Soportado por numerosos sistemas comerciales que garantizan conectividad con los lenguajes de programación más usados (Java, C#, PHP, Visual Basic, etc.)

• Muy difundido: se consigue fácilmente apoyo técnico.

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Desventajas• No incluye comportamiento a diferencia de los

modelos objetual y objeto relacional.• Dificultad o imposibilidad para representar

– reglas complejas de negocio – reglas de conocimiento (inferencia)*.

• Dificultad para manejar herencia (se trata de simular).• Descompone un elemento de interés en varias tablas*.• El manejo de datos “complejos” (cf. con los atributos

grupales y multivaluados del modelo conceptual semántico) podría llevar a diseños complejos.

* Por medio de vistas se puede suplir en parte este aspecto.

* Esto implica que hay que reconstruir el elemento de interés.

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Elementos del modelo relacional

• Relación (tabla):– Concepto abstracto. Estructura: filas (tuplas) y

columnas (atributos).– Se pueden definir por comprensión y por

extensión*:• Ej.: Por comprensión: Estudiante = {x | x (carné,

nombre, teléfono) es estudiante de la Universidad Nacional de Colombia}

*Implica listar individualmente, los elementos de la relación.

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Elementos del modelo relacional

• Relación: Conjunto de tuplas– Propiedades:

• Cada “celda” (intersección de una fila con una columna) es atómica* o univaluada.

• Cada columna tiene un nombre único dentro de la relación.

• Las columnas no tienen ordenLas columnas no tienen orden.

• Las tuplas no tienen ordenLas tuplas no tienen orden.

• No hay tuplas repetidas.

* Desde el punto de vista del modelo, aunque es un concepto muy elusivo.

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Las relaciones en:Matemáticas Modelo relacional

Sin restricciones en el tipo de valores.

Valores atómicos (de nuevo, el

concepto “atómico” es muy elusivo).

Columnas sin nombre. Columnas con nombre.

Distinción de columnas por su posición.

Distinción de columnas por su nombre.

Constantes en el tiempo. Variables en el tiempo (aunque algunos autores diferencian entre

relación y variable de relación (varrel)).

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Elementos del modelo relacional• Tupla: Una relación es un conjunto de tuplas:

– Cada instancia (fila o registro) de una relación.– Sirve para representar la instancia de una entidad del

modelo E-R.– Cardinalidad o extensión de una relación: número de

tuplas.

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• Atributo:– Cada campo o columna de una relación.– Grado o aridad de una relación: número de

atributos. – El conjunto de atributos forman la cabecera de

la relación.– Cada atributo está valuado o basado sobre un

dominio.

Elementos del modelo relacional

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Elementos del modelo relacional• Dominio:

– Colección, lista de valores.

– Un dominio es un tipo de datos.

– Pueden valuar a varios atributos.

– Una definición formal de relación:

Es el subconjunto del producto cartesiano de los dominios D1, D2, …, Dn. (no necesariamente

diferentes): R D1 D2 … Dn

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Claves (Keys)*

• Clave candidata de una relación:– Atributo (puede ser compuesto) cuyos valores

diferencian a una tupla de las demás.– Debe cumplir unicidad y minimalidad

(irreducibilidad).– ¿Por qué toda relación tiene al menos una clave

candidata?

*Algunos autores usan el término “llaves”.

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• Clave primaria de una relación:– Elegida a partir de las claves candidatas de la

relación. Las no elegidas (si las hay) se denominan claves alternativas o secundarias.

– Equivale al identificador único (#, |) del modelo E-R y al identificador único (ID) del modelo semántico.

Claves

¡No confundir clave primaria (modelo relacional) e identificador único (modelo E-R y semántico)!

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Claves

Regla de integridad de una clave primaria:

“Ningún componente de la clave primaria

acepta nulos”

¿Qué son? Algunos autores ni siquiera losconsideran como parte del modelo relacional…

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Claves• Clave foránea (ajena o externa):

– Atributo (puede ser compuesto) en una relación R1 que referencia a la clave primaria (o alternativa) de una relación R2 (R1 y R2 no necesariamente diferentes).

– Especifica de forma explícita la forma en que dos relaciones* se relacionan**.

* Relaciones en el sentido del modelo relacional.** Relacionan en el sentido del modelo E-R.

La clave foránea es un concepto del modelo relacional NO del modelo E-R.

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Claves

Regla de integridad referencial:

“Ningún componente de una clave foránea puede contener valores que no están presentes en la clave primaria (o alternativa) a la que referencia”.

• ¿Puede una clave foránea aceptar nulos?• ¿Cómo es el dominio de una clave foránea con

respecto al dominio de la clave primaria (o alternativa) a la que referencia?

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Claves

• ¿Qué sucede si se pretende borrar el valor al que referencia (“padre”) una clave foránea?

• Posibles cursos (políticas) de acción:- Cascada.- Restringido.- Nulificación (no siempre es posible ¿cuándo lo es?).- Programada.

• ¿Qué pasa si se actualiza el valor al que referencia (“padre”) una clave foránea?

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Otros tipos de claves

• Superclave.

• Natural.

• Inteligente.

• Artificial o surrogada.

• Solapadas.

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Relacional formal Informal Sistema de archivos

Relación Tabla Archivo

Tupla Fila Registro

Atributo Columna Campo

Instancia de una relación

Conjunto de filas de una tabla

Conjunto de registros de un archivo

Cardinalidad Número de filas Número de registros

Grado o aridad Número de columnas Número de campos

Clave primaria Llave, identificador Sin equivalente

Clave foránea Llave externa o ajena, interrelación

Sin equivalente

Dominio Conjunto de valores válidos

Conjunto de valores válidos

Comparativo de términos

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Una relación CURSO:

código nombre profesor hora semestre667 BD 1 Megan

FoxMJ 6-8 2011-1

201 BD 2 Megan Fox

WV 6-8 2011-1

333 Álgebra en chino

Björk López

WV 2-4 2010-2

666 BD 1 Angelina

Demonia

S 8-12 2010-2

Cabecera CP

Tuplas

Cardinalidad: 4Grado: 5

Cuerpo

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• En la relación anterior, ¿hay claves alternativas?

• ¿Qué pasaría si hubiese dos profesores con el mismo nombre y apellido? Ej. Dos Megan Fox Colocar mejor el número de identificación del profesor en CURSO y en otra relación cada profesor con sus atributos (identificación, nombre, etc.)

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código nombre car_prof hora semestre

identificación nombre

Relación CURSO:CP

CP

Relación PROFESOR:

Clave foránea hacia PROFESOR

667 BD 1 1 MJ 6-8 2011-1

201 BD 2 1 WV 6-8 2011-1

…

1 Megan Fox

2 Björk López

…