Modelo Entidad-Relación: Diseño y Optimización de Bases de Datos Relacionales

Modelo Entidad-Relación: Fundamentos para el Diseño de Bases de Datos

El Modelo Entidad-Relación (MER) es una herramienta fundamental para el diseño de bases de datos. Permite establecer las relaciones entre entidades y definir sus atributos, facilitando la representación y organización de la información.

Conceptos Clave del Modelo Entidad-Relación

• Entidad: Representa un objeto o concepto del mundo real (o abstracto) que se diferencia claramente de otros. Ejemplos: Cliente, Producto, Factura.
• Atributo: Define una característica o propiedad de una entidad. Los atributos pueden ser de diferentes tipos (numérico, texto, fecha, etc.). Ejemplo: Nombre (de un Cliente), Precio (de un Producto).
• Relación: Es un vínculo que establece una dependencia o asociación entre dos o más entidades. Ejemplo: Un Cliente *realiza* un Pedido.

Tipos de Relaciones de Cardinalidad

La cardinalidad define el número de instancias de una entidad que se relacionan con el número de instancias de otra entidad.

• Uno a uno (1:1): Un registro de una tabla se asocia con un único registro de otra tabla.
• Uno a muchos (1:N): Un registro de una tabla puede asociarse con varios registros de otra tabla.
• Muchos a muchos (N:M): Varios registros de una tabla pueden asociarse con varios registros de otra tabla.

Claves o Llaves

• Atributo Primario (Clave Primaria): Es un atributo (o conjunto de atributos) que identifica de forma única a cada instancia de una entidad. No puede haber valores repetidos en una clave primaria.
• Atributo Foráneo (Clave Secundaria o Externa): Es un atributo en una entidad que hace referencia a la clave primaria de otra entidad, estableciendo así una relación entre ellas.

Entidades Débiles

Una entidad débil es aquella que no puede existir sin participar en la relación con otra entidad (entidad fuerte). No puede ser identificada únicamente por sus atributos. Se representa mediante un rectángulo con doble línea.

El Modelo Relacional

El modelo relacional se basa en el almacenamiento de datos en tablas. Estas tablas están compuestas por filas (registros o tuplas) y columnas (campos o atributos). Las tablas se relacionan entre sí mediante claves comunes, lo que minimiza la redundancia de datos.

Transformación del Modelo Entidad-Relación a Tablas

Para implementar una base de datos diseñada con el MER, se siguen estos pasos:

1. Cada entidad se convierte en una tabla.
2. Cada atributo se convierte en una columna de la tabla.
3. Las relaciones se implementan mediante claves foráneas.

Normalización de Bases de Datos

La normalización es un proceso que organiza los datos en una base de datos para reducir la redundancia, mejorar la integridad de los datos y optimizar el espacio de almacenamiento. Se busca que la base de datos sea más flexible, eliminando dependencias incoherentes.

Objetivos de la Normalización

• Evitar la redundancia de datos.
• Proteger la integridad de los datos.
• Facilitar el acceso e interpretación de los datos.
• Optimizar el espacio de almacenamiento.

Formas Normales

Existen varias formas normales, las tres primeras son las más comunes:

• Primera Forma Normal (1FN): Elimina los grupos repetidos de atributos dentro de una tabla, creando tablas separadas para cada conjunto de datos relacionados e identificando cada tabla con una clave primaria.
• Segunda Forma Normal (2FN): Cumple con la 1FN y, además, crea tablas separadas para conjuntos de valores que se aplican a múltiples registros. Estas tablas se relacionan mediante claves foráneas. Requiere que cada atributo que no sea clave dependa completamente de la clave primaria.
• Tercera Forma Normal (3FN): Cumple con la 2FN y, además, elimina los campos que no dependen directamente de la clave primaria. Elimina las dependencias transitivas.

Dependencias

• Dependencia funcional: Existe cuando un atributo B tiene una dependencia funcional de otro atributo A, es decir, el valor de A determina el valor de B.
• Dependencia transitiva: Si Y depende funcionalmente de X, y Z depende funcionalmente de Y, pero X no depende funcionalmente de Y, entonces Z depende transitivamente de X. La 3FN elimina este tipo de dependencias.