Maestría en Bioinformática Bases de Datos y Sistemas de Información Diseño Lógico Ing. Alfonso Vicente, PMP alfonso.vicente@logos.com.uy.

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1 Maestría en Bioinformática Bases de Datos y Sistemas de Información Diseño Lógico Ing. Alfonso Vicente, PMP

2 Agenda Diseño lógico Modelo Relacional Las 12 reglas de Codd
Esquema e instancia Más sobre la “C” en ACID Conceptos Herramientas

3 Agenda Herramientas gratuitas Conceptos Herramientas

4 Agenda Diseño lógico Modelo Relacional Las 12 reglas de Codd
Esquema e instancia Más sobre la “C” en ACID Conceptos Herramientas

5 Conceptos Diseño Lógico
Es el proceso de definir el esquema lógico de una base de datos, normalmente después de haber definido el esquema conceptual Más cercano a la implementación que el modelo conceptual Aún de alto nivel, sirve para comunicar el diseño y como guía para la implementación Hay herramientas, como brModelo, que nos ayudan a generar el esquema lógico semi-automáticamente, a partir del modelo conceptual

6 Conceptos Modelo Relacional
Propuesto por Edgar Codd en 1970 (A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks), es: Un lenguaje para realizar el diseño lógico (MER  MR) Un modelo de datos basado en la lógica de predicados y la matemática Una forma de “ver” el diseño de una base de datos relacional (MR  BD) Aplican las extensiones vistas de lógica y matemática

7 Conceptos Modelo Relacional En la academia:
Dados conjuntos A1, A2, …, An, una relación R n-aria es un conjunto de n-tuplas tales que R IN (A1 × A2 × … × An) C = { , } N = {'Juan', 'Ana', 'Pedro'} A = {'Pérez', 'Gómez'} T = { , } r(P) = { ( , 'Juan', 'Gómez', ), ( , 'Ana', 'Gómez', ) } P es una relación, o más formalmente una “variable de relación”, y r(P) es una instancia de relación

8 Conceptos Modelo Relacional
En la industria, la relación se puede ver como una tabla (RELACIÓN = TABLA) PERSONAS Las nombraremos en plural Relacional viene de relación entendida de esta forma, no confundir con relación como “asociación entre entidades” en el MER Cedula Nombre Apellido Telefono Juan Gómez Ana

9 Conceptos Modelo Relacional
SQL propone términos alternativos a los del Modelo Relacional, y tal vez más intuitivos Utilizaremos indistintamente los términos Lenguaje formal Lenguaje coloquial / SQL Relación Tabla Tupla Fila Atributo Columna Dominio Tipo

10 Conceptos Modelo Relacional En una relación (tabla):
Cada fila representa una n-tupla de R (fila = tupla) Las filas no están ordenadas Todas las filas son distintas Las columnas sí tienen orden El significado de cada columna es transmitido nombrándola con el correspondiente dominio (e.g. cedula, nombre, apellido, telefono) TELEFONO es el conjunto de todos los posibles teléfonos, o sea un dominio o un tipo de datos

11 Conceptos Modelo Relacional Superclave
Dado R(A1, A2, …, AN), se dice que X IN {A1, A2, …, AN} es superclave en una relación R, si no pueden existir dos tuplas en r(R) con valores iguales en cada columna de X PERSONAS(CEDULA, CREDENCIAL, NOMBRE, APELLIDO) PROYECTOS(NUM_PROYECTO, NOM_PROYECTO) ASIGNACIONES(CEDULA, NUM_PROYECTO, CARGO) ¿Qué superclaves pueden tener las relaciones? ¿El conjunto de todas las columnas, es una superclave?

12 Conceptos Modelo Relacional Clave (o clave candidata)
Es una superclave minimal, en el sentido que no contiene propiamente a una superclave PERSONAS(CEDULA, CREDENCIAL, NOMBRE, APELLIDO) PROYECTOS(NUM_PROYECTO, NOM_PROYECTO) ASIGNACIONES(CEDULA, NUM_PROYECTO, CARGO) ¿Qué claves candidatas pueden tener las relaciones? Cada relación debe tener al menos una clave candidata

13 Conceptos Modelo Relacional Clave primaria
Es una clave candidata (debía haber al menos una) que elegimos para tratarla especialmente En la relación PERSONAS: Claves candidatas: {CEDULA} y {CREDENCIAL} Clave primaria: {CEDULA} Su elección es arbitraria (por ahora) Las claves primarias no deben admitir valores NULL

14 Conceptos Modelo Relacional Clave foránea
Es una combinación de atributos en una relación cuyos valores deben coincidir con los valores de una clave candidata de otra relación En la relación ASIGNACIONES: ASIGNACIONES(CEDULA) referencia a PERSONAS(CEDULA) Esto se conoce como integridad referencial: “Si B referencia a A, A debe existir”

15 Conceptos Modelo Relacional Clave foránea
Las podemos definir durante el diseño lógico El RDBMS se encargará de que siempre se cumpla la integridad referencial

16 Conceptos Las 12 reglas de Codd R1: Regla de la información
Toda la información se debe representar en tablas R2: Regla de la garantía de acceso Todo valor escalar debería ser accesible a través del nombre de la tabla, el nombre de la columna y la clave primaria de la fila... ...por esto debía existir al menos una clave candidata

17 Conceptos Las 12 reglas de Codd
R3: Tratamiento sistemático de los valores NULL Un RDBMS debe tener soporte para valores NULL (desconocidos o que no apliquen), deben ser independientes del tipo y deben implementarse de una forma diferente a cualquier valor válido de cualquier tipo R4: Catálogo en línea basado en el Modelo Relacional Una base de datos debe describirse a sí misma mediante un catálogo basado en el Modelo Relacional, accesible para los usuarios autorizados

18 Conceptos Las 12 reglas de Codd R5: Lenguaje de datos completo
Un RDBMS debe tener un lenguaje relacional (como SQL) que soporte DDL, DML, seguridad y restricciones de integridad, y transacciones (commit, rollback). R6: Actualización de vistas Todas las vistas que sean teóricamente actualizables deben ser actualizables en la práctica (se demostró que esta regla no es decidible: Why Codd's Rule No. 6 Must be Reformulated)

19 Conceptos Las 12 reglas de Codd
R7: INSERT, UPDATE y DELETE de alto nivel Un RDBMS debe soportar operaciones INSERT, UPDATE y DELETE de alto nivel (de conjuntos) para cualquier conjunto recuperable de datos R8: Independencia de la representación física Los usuarios y aplicaciones son inmunes a los cambios realizados en la representación física o métodos de acceso a los datos.

20 Conceptos Las 12 reglas de Codd
R9: Independencia de las modificaciones lógicas Los usuarios y aplicaciones son inmunes a los cambios en la estructura lógica de la base (agregado de una relación, agregado de un atributo a una relación, modificación del orden de los atributos de una relación). R10: Independencia de las restricciones de integridad Las restricciones de integridad se deben almacenar en el catálogo, y su modificación no debe afectar a las aplicaciones existentes.

21 Conceptos Las 12 reglas de Codd R11: Independencia distribuida
Las aplicaciones deben seguir funcionando bien cuando: (a) se introduce una versión distribuida del DBMS y (b) los datos distribuidos existentes son redistribuidos. R12: No subversión No debe haber otra forma de modificar la base que a través de un lenguaje de múltiples tuplas como SQL (si la base provee cursores no deben poder usarse para evitar la integridad o seguridad).

22 Conceptos Las 12 reglas de Codd … son 13 !
R0: Un RDBMS sólo debe utilizar las capacidades relacionales para gestionar la base de datos En la práctica, no todas las reglas se respetan Oracle no respeta el tratamiento sistemático de los valores NULL Todos los RDBMSs soportan parcialmente la actualización de vistas, y debido a ello, la independencia de las actualizaciones lógicas (e.g. sustituir una tabla por dos más una vista UNION ALL)

23 Conceptos Esquema e instancia
El esquema de la base es el conjunto de las variables de relación, es decir, la definición de las tablas, incluyendo sus restricciones (tipo de datos, NOT NULL, PRIMARY KEY, UNIQUE KEY, FOREIGN KEY, CHECK) No debería cambiar muy a menudo, sólo si cambian los requerimientos

24 Conceptos Esquema e instancia
En un RDBMS, el esquema se define mediante un lenguaje llamado DDL (Data Definition Language) Estudiantes (cedula, nombre, apellido, fec_nac) Estudiantes ( cedula: número, nombre: texto(20), apellido: texto(20), fec_nac: fecha) CREATE TABLE ESTUDIANTES( CEDULA NUMBER NOT NULL PRIMARY KEY, NOMBRE VARCHAR(20) NOT NULL, APELLIDO VARCHAR(20) NOT NULL, FEC_NAC DATE);

25 Conceptos Esquema e instancia
La instancia de la base es el conjunto de las relaciones, es decir, los valores de las variables de relación La instancia cambia todo el tiempo ( INSCRIPCIONES )

26 Conceptos Esquema e instancia
En un RDBMS, la instancia se modifica mediante un lenguaje llamado DML (Data Manipulation Language) Altas / inserciones INSERT INTO ESTUDIANTES ... Bajas / eliminaciones DELETE FROM ESTUDIANTES ... Modificaciones UPDATE ESTUDIANTES ...

27 Conceptos Más sobre la “C” en ACID
Uno de los trabajos de un RDBMS es soportar transacciones ACID, ahora podemos profundizar un poco más en la “C” (Consistency) Mediante el DDL se definen restricciones de integridad El RDBMS debe asegurar que la instancia, en todo momento, tenga un estado consistente, es decir, que cumpla con las restricciones... especialmente cuando se ejecutan operaciones de DML ¿Qué puede pasar durante una operación DML?

28 Conceptos Más sobre la “C” en ACID INSERT
Imagine que se quiere insertar una nueva tupla en INSCRIPCIONES con un valor de CEDULA que no existe en la columna CEDULA de ESTUDIANTES; si se permite esta inserción se viola la restricción de Integridad Referencial. En ESTUDIANTES se debe impedir que se inserte una CEDULA repetida, NULL o que no sea un número.

29 Conceptos Más sobre la “C” en ACID UPDATE
Piense en las consecuencias de modificar el valor de CEDULA de una tupla en la relación ESTUDIANTES o en la relación INSCRIPCIONES. ¿Y qué sucede si descubrimos que una cédula está mal? DELETE ¿Qué pasa si se elimina una tupla de ESTUDIANTES cuyo valor de CEDULA está en INSCRIPCIONES?

30 Agenda Herramientas gratuitas Conceptos Herramientas

31 Conceptos Herramientas gratuitas
Hay muchas herramientas gratuitas que permiten realizar diseño lógico: Oracle SQL Developer Data Modeler MySQL Workbench Open ModelSphere

32 Conceptos Herramientas gratuitas brModelo:
Permite realizar el diseño lógico desde cero Permite realizar el diseño conceptual y generar el diseño lógico de forma semi-automática Reverse Snowflake Joins: Permite visualizar consultas SQL en un formato de diseño lógico (lo veremos más adelante)