Conceptos Fundamentales del Modelo Relacional en Bases de Datos

Modelo Lógico y Bases de Datos Relacionales

El modelo lógico define la forma en que un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) presenta la organización de los datos. En el caso de las bases de datos relacionales, el SGBD nos da la impresión de que los datos se organizan en relaciones, comúnmente conocidas como tablas.

Características de las Tablas en el Modelo Relacional

Las tablas en un modelo relacional presentan las siguientes características:

• Se agrupan en esquemas.
• Cada tabla tiene un nombre único.
• Cada atributo (columna) tiene un nombre único dentro de la tabla.
• El orden de los atributos o filas no es relevante.
• Cada fila es única y diferente de las demás.
• Cada tabla tiene una clave primaria que identifica de forma única cada fila.

Valores Nulos (NULL)

Un valor nulo (NULL) indica que el dato no existe o es desconocido. Es importante tener en cuenta lo siguiente:

• Las funciones de resumen (como SUM, AVG, etc.) ignoran los valores nulos.
• Para la eliminación de duplicados y agrupamientos, los valores nulos se consideran como un valor más.
• Las comparaciones que involucran valores nulos devuelven un valor especial llamado UNKNOWN.

Restricciones de Integridad

Las restricciones de integridad son reglas que se aplican a los datos para evitar modificaciones accidentales que puedan causar pérdidas de consistencia. Estas restricciones ayudan a mantener la calidad de los datos y evitan que la manipulación o fallos dejen la base de datos en un estado inconsistente.

Tipos de restricciones de integridad:

• Integridad de claves primarias y alternativas: Asegura la unicidad de las claves.
• Integridad referencial (claves ajenas): Garantiza la consistencia entre tablas relacionadas.
• Obligatoriedad: Define si se permiten o no valores nulos en un atributo.
• Dominio: Especifica las condiciones que deben cumplir los valores de un atributo.
• Aserciones: Otras condiciones que deben cumplir los datos y que no se pueden expresar con las restricciones anteriores.

Superclave y Clave Candidata

Una superclave es un conjunto de uno o más atributos que, tomados colectivamente, permiten identificar de forma única cada fila de una tabla. Se debe comprobar que no haya repeticiones.

Una clave candidata es una superclave que, además, es mínima, es decir, no contiene atributos innecesarios para la identificación única.

Tipos de Datos y Dominios

Los tipos de datos y dominios definen los valores que puede contener un atributo (columna) de una tabla. Aseguran que las comparaciones y modificaciones sean operaciones con sentido.

Integridad Referencial (Claves Ajenas)

La integridad referencial es la segunda regla intrínseca del modelo relacional. Asegura que si un valor aparece en un atributo de una tabla (como clave ajena) y hace referencia a otra fila de la misma o diferente tabla, ese valor debe existir como clave primaria o alternativa en la tabla referenciada.

Reglas de Negocio (Aserciones y Triggers)

Una regla de negocio es un predicado que expresa una condición que los datos de la base de datos deben satisfacer y que no se puede expresar con los mecanismos anteriores.

Un trigger es un fragmento de código que el SGBD ejecuta automáticamente como consecuencia de una modificación en la base de datos.

Reglas de Codd para SGBD Relacionales

Edgar F. Codd definió 12 reglas (más la regla 0) que un SGBD debe cumplir para ser considerado relacional:

1. Regla 0: El sistema debe ser relacional, basado en bases de datos y con capacidades de gestión.
2. Regla 1: Regla de la información: Toda la información en la base de datos se representa de una única manera, mediante valores en tablas.
3. Regla 2: Regla del acceso garantizado: Se puede acceder a cada dato de forma garantizada mediante una combinación de nombre de tabla, valor de clave primaria y nombre de columna.
4. Regla 3: Tratamiento sistemático de valores nulos: El SGBD debe permitir valores nulos y tratarlos de forma sistemática.
5. Regla 4: Catálogo dinámico en línea basado en el modelo relacional: La descripción de la base de datos se representa al mismo nivel lógico que los datos ordinarios.
6. Regla 5: Regla comprensiva del sublenguaje de los datos: Debe existir al menos un lenguaje que permita definir y manipular datos, así como definir restricciones de integridad.
7. Regla 6: Regla de actualización de vistas: Todas las vistas que son teóricamente actualizables deben ser actualizables por el sistema.
8. Regla 7: Alto nivel de inserción, actualización y borrado: El sistema debe soportar operaciones de inserción, actualización y borrado a nivel de conjunto (no solo fila por fila).
9. Regla 8: Independencia física de los datos: Los programas de aplicación y las actividades del terminal permanecen inalterados cuando se realizan cambios en las representaciones de almacenamiento o en los métodos de acceso.
10. Regla 9: Independencia lógica de los datos: Los programas de aplicación y las actividades del terminal permanecen inalterados cuando se realizan cambios en las tablas que preservan la información.
11. Regla 10: Independencia de la integridad: Las restricciones de integridad deben ser especificables por separado de los programas de aplicación y almacenarse en el catálogo.
12. Regla 11: Independencia de la distribución: La independencia de la distribución implica que los usuarios no deben ver que los datos están distribuidos en varias ubicaciones.
13. Regla 12: Regla de la no subversión: Si el sistema proporciona una interfaz de bajo nivel (registro por registro), esa interfaz no debe poder usarse para subvertir el sistema, por ejemplo, omitiendo una restricción de integridad relacional.