Diseño de Bases de Datos: Del Modelo Conceptual al Físico

Proceso de Diseño de Bases de Datos

El diseño de una base de datos es un proceso que se compone de varias etapas, desde la concepción inicial hasta la implementación física. A continuación, se describen las fases principales:

1. Modelo Conceptual

En esta etapa, se realiza el modelo conceptual independientemente del Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) que se vaya a utilizar. Este modelo se centra en la descripción de las estructuras de datos y las restricciones de integridad. Se utiliza en la fase de análisis y está orientado a representar los elementos del mundo real que se van a modelar en la base de datos.

2. Diseño Lógico

Posteriormente, se realiza el diseño lógico, que corresponde con la estructura lógica del SGBD elegido. Este modelo está más orientado a las operaciones que se van a realizar sobre los datos que a la descripción de una realidad.

• Modelo Relacional: Todos los datos se representan en tablas y las operaciones se realizan sobre ellas.
• Modelo en Red: Almacena direcciones de otros datos junto con la información.

3. Modelo Físico

Finalmente, se define el modelo físico, que optimiza el rendimiento del sistema. No existe un modelo formal para el diseño físico, ya que depende del SGBD específico. Los objetivos principales de esta fase son:

• Disminuir el tiempo de respuesta.
• Reducir el espacio de almacenamiento.
• Mejorar la seguridad.
• Optimizar el uso de recursos.

Modelo Entidad-Relación (E/R)

El Modelo Entidad-Relación es una herramienta fundamental en el diseño conceptual de bases de datos. En este modelo, aparecen entidades e interrelaciones con sus respectivos atributos. Las herramientas CASE (Computer-Aided Software Engineering) ayudan en el diseño de la base de datos, facilitando el diseño conceptual y la transformación al modelo relacional.

Redundancia en Esquemas E/R

La redundancia en un esquema E/R ocurre cuando se puede eliminar un elemento del mismo sin perder información, ya que esta se puede deducir a partir de los demás elementos.

Relaciones Jerárquicas ISA

La tipificación de un tipo de entidad en subtipos se representa mediante relaciones jerárquicas ISA. Estas relaciones tienen las siguientes propiedades:

• Los subtipos heredan los atributos de la entidad general.
• Los subtipos pueden tener atributos propios.
• Representan una especialización de una entidad en varias entidades.

Clasificación de las Relaciones Jerárquicas

• Exclusiva: Si una instancia pertenece a un subtipo, no puede pertenecer a otro.
• Inclusiva: Una instancia puede pertenecer a varios subtipos a la vez.
• Total: Cada instancia de la entidad general debe pertenecer a alguno de los subtipos.
• Parcial: Existen instancias de la entidad general que no pertenecen a ningún subtipo.

Eliminación de Relaciones Jerárquicas

El modelo relacional no dispone de mecanismos para representar directamente relaciones jerárquicas, por lo que es necesario eliminarlas. Existen tres métodos principales para hacerlo:

Eliminación del Supertipo

Se transfieren todos los atributos del supertipo a cada subtipo. Solo se aplica a relaciones totales y exclusivas. Aumenta el número de vínculos y la complejidad del esquema. Se recomienda cuando el supertipo tiene pocos atributos.

Eliminación de Subtipos

Se transfieren todos los atributos de los subtipos al supertipo, y cada vínculo del subtipo se transfiere al supertipo. Se puede aplicar a cualquier relación jerárquica. Es más sencilla, pero puede generar valores nulos.

Eliminación Jerárquica

La interrelación jerárquica se transforma en tantos tipos de interrelaciones 1:1 como subtipos haya, manteniendo las cardinalidades. Los subtipos se convierten en entidades débiles. Es el método más general y sirve para los cuatro tipos de relaciones jerárquicas.