Análisis en Sistemas de Bases de Datos MC Beatriz Beltrán Martínez Benemérita Universidad...

Análisis en Sistemas de Bases de Datos

MC Beatriz Beltrán Martínez

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Introducción al desarrollo

• Cuando se diseñan bases de datos, es una tarea compleja debido a que el sistema debe satisfacer los requerimientos de varios usuarios.

• Las Bases de Datos se usan ampliamente en distintas organizaciones.

• Las industrias de servicios dependen totalmente de que sus Bases de Datos funcionen a la perfección, estos sistemas suelen recibir el nombre de sistemas de procesamiento de transacciones.

MC. Beatriz Beltrán Martínez FCC - BUAP Otoño 2015 2

Introducción al desarrollo

• El término Desarrollo de Bases de Datos, se utiliza para describir el proceso de diseño y ejecución de bases de datos.

• El objetivo principal en el diseño de bases de datos es crear modelos de bases de datos completos normalizados, no redundantes, conceptuales, lógicos y físicos totalmente integrados.

• La fase de ejecución se incluye estructuras de almacenamiento, carga de datos, entre otros.


Fase I. Recolección y Análisis de Requerimientos

• Las actividades que se llevan a cabo son:– Identificación de las principales áreas de

aplicación y grupos de usuarios.– Estudio y análisis de la documentación existente

relativa a las aplicaciones. – Se repasan manuales de política formas,

informes y diagramas de organización.– Análisis de los tipos de transacciones y de sus

frecuencias, así como del flujo de información dentro del sistema.


– Se especifican los datos de entrada y salida de las transacciones.

– Recolección de respuestas escritas a grupos de preguntas hechas a los posibles usuario de la Base de Datos.

– Estas preguntas se refieren a las prioridades de los usuarios y a la importancia que le dan a las aplicaciones.


Fase I. Recolección y Análisis de Requerimientos

Fase II. Diseño Conceptual de la Base de Datos

• Esta fase se compone a la vez de otras dos:– FASE 2a: Diseño del esquema conceptual.

Examina los requerimientos de datos resultantes de la fase 1 y produce un esquema de bases de datos conceptual. Se da en un modelo de datos.

– FASE 2b: Diseño de transacciones.Examina las aplicaciones de base de datos analizadas en la fase 1 y produce especificaciones de alto nivel para estas transacciones. Se realiza en paralelo con la otra fase.


Fase II• En la Fase 2a, se consideran las siguientes

subtareas:1. Identificación de correspondencia y conflictos

entre los esquemas. Durante este proceso es posible que se descubra varios tipos de conflictos:• Conflictos de nombres estos son de dos

tipos: sinónimos y homónimos. • Conflictos de tipos: El mismo concepto puede

representarse en dos esquemas mediante elementos de modelado diferentes.


Fase II

• Conflictos de dominio. Un atributo puede tener diferentes dominios en dos esquemas.

• Conflictos entre restricciones. Dos esquemas pueden imponer diferentes restricciones.

2. Modificación de las vistas para ajustarlas entre si.

3. Combinación de vistas. El esquema global se crea combinando los esquemas individuales.

4. Reestructuración. Paso opcional, donde se puede analizar y reestructurar el esquema para eliminar cualquier redundancia o una complejidad innecesaria.


Fase II

• Fase 2b: Diseño de transacciones.– Una parte importante del diseño de BD es

especificar las características funcionales de las transacciones.

– Las transacciones pueden agruparse en tres categorías:• Transacciones de obtención.• Transacciones de actualización.• Transacciones mixtas.


Fase III. Elección de un DBMS

• Esta elección depende de varios factores, algunos de ellos técnicos, otros económicos y otros más relativos a las políticas de organización.

• Al escoger un DBMS debemos considerar los siguientes costos:– Costos de adquisición del software, de

mantenimiento del sistema, de adquisición de hardware, de creación y conversión de la base de datos, del personal, de capacitación y de operación.


Fase III• Entre los beneficios del DBMS están: Facilidad de

uso, mayor disponibilidad de datos, rápido acceso, reducción del costo de creación de aplicaciones, menor redundancia de datos, mejor control y seguridad.

• Con base en un análisis de costo-beneficios se tiene que decidir cuando cambiar a un DBMS y depende de:– La complejidad de los datos.– Compartimiento entre aplicaciones.– Evolución o crecimiento de los datos.– Frecuencia de solicitudes de datos.– Volumen de datos y necesidad de control.


Fase IV. Transformación al Modelo de Base de Datos (Diseño Lógico)• Consiste en crear un esquema conceptual y

esquemas externos en el modelo de datos de DBMS elegido.

• La transformación puede establecerse en dos etapas:1. Transformación independiente del sistema.2. Adaptación de los esquemas a un DBMS

especifico.


Fase V. Diseño Físico de la Base de Datos

• Es el proceso de elegir estructuras de almacenamiento y caminos de acceso especifico para que los archivos tengan un buen rendimiento con las diversas aplicaciones de la Base de Datos.

• Una vez seleccionado un DBMS especifico, el proceso de diseño físico se reduce a elegir las estructuras más apropiadas para los archivos de la Base de Datos entre las opciones ese DBMS.

• A menudo se utilizan los siguientes criterios para guiar la elección del diseño físico: Tiempo de respuesta, Aprovechamiento del espacio y Productividad de transacciones.


Fase VI. Implementación del Sistema de la Base De Datos

• Una vez complementados los diseños lógico y físico se puede implementar el sistema de Base de Datos.

• En esta etapa los programadores de aplicaciones deben implementar las transacciones de la Base de Datos.

• Una vez que las transacciones estén listas y los datos se hayan almacenado en la base de datos, la fase de diseño e implementación habrá terminado

• Finalmente, se iniciará la fase de operación del sistema.


Diseño Conceptual

MC Beatriz Beltrán Martínez

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Modelo Conceptual

• El modelo de datos entidad – relación (E-R) está basado en una percepción del mundo real consistente en objetos básicos:– Entidades– Relaciones

• Se desarrolló para facilitar el diseño de bases de datos permitiendo la especificación de un esquema de una empresa que representa la estructura completa.


Entidades

• Una entidad es un objeto que existe y se distingue de otros objetos de acuerdo a sus características llamadas atributos.

• Las entidades pueden ser concretas como una persona o abstractas como una fecha.

• Una entidad se representa mediante un conjunto de atributos.

• Las entidades débiles, no tienen por sí mismas datos suficientes como para poder ser identificadas, por lo que dependen de otra, y especialmente dependen de la clave de esa otra entidad para poder ser identificadas.


Atributos

• Cada entidad puede tener su propio valor para cada atributo.

• Para cada atributo hay un conjunto de valores permitidos, llamados el dominio o conjunto de valores de ese atributo.

• Como un conjunto de entidades puede tener diferentes atributos, cada entidad se puede describir como el conjunto de pares (atributo, valor) para cada atributo que tenga la entidad.


Atributos

• Un atributo se puede caracterizar por:– Atributos simples: Que no se dividen en

subpartes.– Atributos compuestos: Que se pueden dividir

en otros atributos.El uso de estos atributos proporciona un modelo más claro y agrupa atributos relacionados.

– Atributos monovalorados: Tienen un valor solo para una entidad concreta.

– Atributos multivalorados: Tienen un conjunto de valores para una entidad específica. Se pueden dar límites.


Atributos

– Atributos derivados: El valor se puede obtener de otros atributos o entidades relacionadas.

• Un atributo toma el valor nulo cuando una entidad no tiene un valor para un atributo.

• El valor nulo también puede indicar:– “No aplicable”, es decir no existe.– Valor desconocido, no se sabe si existe o no.– Valor perdido, existe pero no se conoce.


Superclave• Una clave permite identificar un conjunto de

atributos suficiente para distinguir las entidades entre sí.

• Una superclave es un conjunto de uno o más atributos que tomados colectivamente, permiten identificar de forma única una entidad en el conjunto de identidades.

• Existen superclaves minimales, a las que se les llama claves candidatas.

• La clave primaria, denota una clave candidata que es elegida como elemento principal para identificar la entidad.


Relaciones

• Una relación es una asociación entre diferentes entidades.

• Un conjunto de relaciones es un conjunto de relaciones del mismo tipo.– Formalmente es una relación matemática con

n>=2 de conjuntos de identidades. – Si E1, E2, ..., En son conjunto de entidades,

entonces un conjunto de relaciones R es un subconjunto de:

{(e1, e2, ..., en) | e1 E1, ..., en En}donde (e1, e2, ..., en) es una relación.

La función que desempeña una entidad en una relación se llama papel.


Ejemplo

32002 Sánchez 12 sur Puebla

01928 Gómez Norte 10 Orizaba

67789 López 15 poniente Puebla

55555 Morales Narvarte México DF

24466 Pérez Oriente 15 Orizaba

96396 Marín 20 norte Monterrey

33557 Fernández 44 oriente Cuernavaca

P17 1000

P23 2000

P15 1500

P14 1500

P19 500

P11 900

P16 1300


Entidad EntidadRelaciones

Tipos de relaciones

• Cuando un conjunto de entidades de una relación participa en una relación más de una vez con diferentes papeles se le conoce como conjunto de relaciones recursivas.

• Una relación también puede tener atributos descriptivos, los cuales describen a las entidades.

• Una relación binaria, es aquella en la que se tienen dos conjuntos de relaciones.

• El número de conjunto de entidades que participan en un conjunto de relaciones se le conoce como grado.


Cardinalidad

•Correspondencia de cardinalidad, expresa el número de entidades a las que otra entidad puede estar asociada vía un conjunto de relaciones.•La correspondencia de cardinalidades es más útil describiendo conjunto de relaciones binarias.•Para un conjunto de relaciones binarias R entre los conjuntos de entidades A y B, la correspondencia de cardinalidades debe ser:


Cardinalidad– Uno a uno: Una entidad en A se asocia con a la

sumo una entidad de B, y una entidad en B se asocia con a lo sumo una entidad en A.


a1

a3

a2

a4

b1

b3

b2

b4

Cardinalidad– Uno a varios: Una entidad A se asocia con

cualquier número de entidades en B (ninguna o varias). Una entidad B, en cambio, se puede asociar con a lo sumo una entidad en A.


a1

a3

a2

b1

b3

b2

b4

Cardinalidad– Varios a uno: Una entidad A se asocia con a los

sumo asocia con una entidad en B. Una entidad B, en cambio, se puede asociar con cualquier número de entidades (ninguna o varias) en A.


a1

a3

a2

a4

b1

b3

b2

Cardinalidad– Varios a varios: una entidad A se asocia con

cualquier número de entidades (ninguna o varias) en B, y una entidad A se asocia con cualquier número de entidades (ninguna o varias) en B.


a1

a3

a2

a4

b1

b3

b2

b4

Participación

•La participación de un conjunto de entidades E en un conjunto de relaciones R es total si cada entidad de E participa al menos en una relación en R.

•Si sólo algunas entidades en E participan en relaciones en R, la participación del conjunto de entidades E en la relación R es parcial.


Diagrama E – R

• La estructura lógica de una base de datos se puede expresar gráficamente mediante un diagrama E – R.

• Los diagramas son simples y claros.• Los componentes son:

– Rectángulos: conjuntos de entidades.– Elipses: atributos.– Rombos: relaciones.– Líneas: que unen conjuntos.


Diagrama E – R

– Elipses dobles: atributos multivalorados.– Elipses discontinuas: atributos derivados.– Líneas dobles: participación total de una entidad

en un conjunto de relaciones.– Rectángulos dobles: conjunto de entidades

débiles.• La clave primaria se subraya.


Diagrama E – R


cliente prestatario préstamo Uno a varios

cliente prestatario préstamo Varios a varios

cliente prestatario préstamo Uno a uno

Diagrama E – R

• Se pueden tener atributos unidos a un conjunto de relaciones.


cliente prestatario préstamo

Id_clienteId_clienteNombreNombre DirecciónDirección

Fecha_acFecha_ac

Num_prestamoNum_prestamo

saldosaldo

Diagrama E – R

• Atributos compuestos, multivalorados y derivados.


cliente

Id_clienteId_cliente

NombreNombreDirecciónDirección

NompilaNompila

Ap_patAp_pat

Ap_matAp_mat

CalleCalle

Num_caNum_ca

Nom_caNom_ca

Num_extNum_ext

CPCP

Num_intNum_int

EdadEdad

Fec_nacFec_nac

TelTel

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