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Diseño de Bases de Datos. Normalización. Proceso de Construcción de una base de datos. Minimundo. OBTENCION Y ANALISIS DE REQUERIMIENTOS. DISEÑO CONCEPTUAL Modelo Entidad Relación Extendido. NORMALIZACION. Independiente del SGBD. DISEÑO LOGICO Tablas.

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Presentation Transcript
slide2

Proceso de Construcción de una base de datos

Minimundo

OBTENCION Y ANALISIS DE REQUERIMIENTOS

DISEÑO CONCEPTUAL

Modelo Entidad Relación Extendido

NORMALIZACION

Independiente del SGBD

DISEÑO LOGICO

Tablas

Específico para cada SGBD

DISEÑO FISICO

slide3

¿Cómo utilizamos la normalización nosotros?

Minimundo

OBTENCION Y ANALISIS DE REQUERIMIENTOS

DISEÑO CONCEPTUAL

Modelo Entidad Relación Extendido

Independiente del SGBD

NORMALIZACION

DISEÑO LOGICO

Tablas

Específico para cada SGBD

DISEÑO FISICO

normalizaci n
Normalización

Objetivo

elegir “buenas” estructuras de relaciones

permitiendo

Expresar formalmente las razones por las que una agrupación de atributos es mejor que otra

normalizaci n1
Normalización

“Bondad” de las relaciones

Nivel de implementación

Nivel lógico

  • Forma en la que los usuarios interpretan:
  • las estructuras de las relaciones
  • el significado de sus atributos
  • Forma en la que se manipulan:
  • cómo se almacenan las tuplas de la relación
  • cómo se actualizan las tuplas de la relación
aspectos importantes a considerar a la hora de dise ar
Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar
  • Semántica de los atributos
  • Cada atributo debe contener un único valor
  • Reducción de valores redundantes en las tuplas
sem ntica de los atributos
Semántica de los atributos:

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Agrupación de atributos dentro de una relación

Supone un cierta relación semántica entre los atributos

cada atributo debe ser monovaluado
Cada atributo debe ser monovaluado

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Sucursales

no es válido

no es válido

grupo repetitivo

atributo compuesto

slide9
Cada atributo debe ser monovaluado:Esto implica que la relación anterior debiera reemplazarse por las siguientes:

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Sucursales

slide10

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

  • Cada atributo debe ser monovaluado:

Telefonos_Suc

reducci n de valores redundantes
Reducción de valores redundantes:

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Dentro de los principales objetivos en el diseño de relaciones

Minimizar el espacio de almacenamiento que ocupan las relaciones base (archivos)

Evitar anomalías de actualización

slide12

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Reducción de valores redundantes:

Clientes_de_Sucursal

slide13

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Reducción de valores redundantes:

Analicemos la redundancia:

  • ¿Cuantas veces aparece la información correspondiente a cada sucursal? ¿Qué problemas puede acarrear?
slide14

Analicemos las inserciones:

  • ¿Qué sucede si queremos ingresar un nuevo cliente? De que debemos asegurarnos?
  • ¿Qué sucede si queremos ingresar una sucursal nueva que todavía no tiene clientes? ¿Es posible?

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Reducción de valores redundantes:

slide15

Analicemos las supresiones:

  • ¿Qué sucede si queremos eliminar el cliente Miguel Gomez?

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Reducción de valores redundantes:

slide16

Analicemos las modificaciones:

  • ¿Qué sucede si queremos registrar que la sucursal Espigas cambio su dirección?

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Reducción de valores redundantes:

slide17

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Estos problemas son denominados

Anomalías de actualización

slide18

Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Reducción de valores redundantes

Analicemos los mismos interrogantes con las siguientes relaciones:

Sucursales

Clientes

Es_cliente_de

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Aspectos importantes a considerar a la hora de diseñar

Reducción de valores redundantes:

Debemos diseñar las relaciones de manera de evitar las anomalías de inserción, eliminación y modificación en las relaciones

Evitar la inconsistencia

de la base de datos

slide20

Normalización

Formas Normales (1FN a la 5FN):

- Dependencia Funcional- Dependencia Multivaluada- Dependencia Join

slide21

1FN

FNBC

4FN

5FN

2FN

3FN

Normalización (Formas Normales)

Universo de todas las relaciones

slide22

Primera Forma Normal

Una relación R está en 1FN si los dominios de todos sus atributos son atómicos

Toda relación R está en 1FN, por definición

slide23

X Y

X Y

Dependencia Funcional

Dependencia Funcional

si para 2 tuplas cualesquiera t1 y t2 de R tales que t1(X)= t2(X) entonces t1(Y)= t2(Y) en todo estado de R

o expresado de otra manera

si para cada valor de X le corresponde sólo un valor de Y en todo estado de R

slide24

es Trivial

Z+Y Y

X Y

X Y

Dependencia Funcional Trivial y No Trivial

es Trivial si X contiene a Y

Caso contrario, es no Trivial

slide25

Claves

Dada una relación R, un subconjunto de atributos Sde R es superclavesi su valor es único dentro de la relación en todo momento.

Formalmente, si no existe un par de tuplas t1, t2 tal que t1[S]= t2[S], para todo estado permitido de la relación.

slide26

Claves

Dada una relación R, un subconjunto de atributos K de R es clave candidata o simplemente clavesi cumple:

  • Unicidad: No existe un par de tuplas que tengan el mismo valor para K, es decir, es superclave.
  • Minimalidad: Si se quita algún atributo de la misma deja de cumplir la unicidad.

Entonces, sea K={A1, A2, …, Ak}, si K es clave entonces K –{Ai} no es clave para 1≤i ≤k

slide27

Claves

Una relación puede contener más de una clave, llamadas claves candidatas:

  • Se elige una como clave primaria
  • A las restantes, se las denomina claves secundarias o alternativas.
slide28

Atributo Primo

Un atributo de R se denomina atributo primo de R si es miembro de alguna clave de R.

“Un atributo de R se denomina atributo no primo de R si no es atributo primo”

slide29

X Y

X Y

Segunda Forma Normal

Se basa en el concepto de dependencia funcional completa o total:

- Una dependencia funcional es completasi la eliminación de cualquier atributo A de X hace que la dependencia no sea válida. Es decir, X-A no determina funcionalmente a Y.

- Una dependencia funcional es parcialsi es posible eliminar algún atributo A de X y la dependencia sigue siendo válida.

slide30

Segunda Forma Normal

Una relación R está en 2FN si todo atributo no primo A de R depende funcionalmente en forma completa de la clave primaria de R.

slide31

Segunda Forma Normal

Solución:

Si una relación no está en 2FN, descomponerla y crear una nueva relación para cada clave parcial con su/s atributo/s dependiente/s.

slide32

Descomposiciones válidas

Toda descomposición debe cumplir una restricción

(no sólo para la 2FN, sino para todas)

No provocar pérdida de información, es decir,

el join (union) de las proyecciones genera la relación original

Inclusive, provocan ganancia de información.

Permiten registrar información que en la relación original era imposible.

slide33

Tercera Forma Normal

Una relación R está en 3FN si está en 2FN y ningún atributo no primo de R depende en forma transitiva de la clave primaria.

slide34

X Y

Tercera Forma Normal

Definición General

Una relación R está en 3FN si para toda dependencia funcional no trivial se cumple:

  • X es superclave de R
  • o
  • Y es un atributo primo
slide35

Tercera Forma Normal

Solución:

Si una relación no está en 3FN, descomponerla creando otra relación que contenga el/los atributo/s no clave que determinen funcionalmente a otro/s atributo/s no clave.

Nota: “Tener cuidado con las posibles descomposiciones”

slide36

Forma Normal de Boyce y Codd

Una relación R está en FNBC si todo determinante es clave candidata.

Una relación que está en 3FN

No necesariamente está en BCNF

Una relación que está en BCFN

Está en 3FN

slide37

X Y,

Forma Normal de Boyce y Codd

Otra Definición

Una relación R está en FNBC si para toda dependencia funcional no trivial X es superclave de R.

slide38

Cada parcela es identificada dentro de un municipio, por su nro. de parcela

Cada parcela es identificada por su nro. catastral

Las sup. de las parcelas de cada municipio son diferentes, pero, no existe una sup.que corresponda a más de un municipio.

DF1

DF2

DF3

Determinantes:

Claves candidatas:

  • Nro_Catastral
  • Nombre_Municipio+Parcela
  • Superficie
  • Nro_Catastral
  • Nombre_Municipio+Parcela

Forma Normal de Boyce y Codd

Veamos un ejemplo:

FNBC

No es clave candidata

slide39

BCNF

BCNF

Forma Normal de Boyce y Codd

Al descomponer:

Determinantes:

Determinantes:

  • Nro_Catastral
  • Superficie

Claves candidatas:

Claves candidatas:

  • Nro_Catastral
  • Superficie
slide40

X Y

Cuarta Forma Normal

Se basa en el concepto de dependencia multivaluada (DMV)

Dada una relación R con atributos (X,Y,Z), X multidetermina a Y, y se simboliza , si se cumple que dado un par (X,Z) el conjunto de valores de {Y} que coinciden con ese par, dependen de X y no dependen de Z.

slide41

Cuarta Forma Normal

Una relación R está en 4FN sii está en FNBC y no existen DMV no funcionales.

DMV

DMV no funcionales

DF

slide42

Cuarta Forma Normal

Otra definición:

Una relación R está en 4FN sii está en FNBC y toda DMV es DF.

DMV

DF

slide43

Cuarta Forma Normal

Veamos un ejemplo:

  • Cada curso puede ser dictado por varios profesores.
  • Cada curso tiene libros asignados, independientemente del profesor que lo dicte. Es decir, el profesor no decide los libros que usa en un curso determinado.
slide44

Libro

Curso

Cuarta Forma Normal

¿Curso Libro?

Dado un par (Curso, Profesor), por ejemplo (Bases de Datos I, Castro) el conjunto de valores de Libro {Fundamentos de Bases de Datos, Introducción a los DBMS}:

  • ¿Depende del Curso?
  • ¿Depende del Profesor?

Sí depende

Nodepende

slide45

Cuarta Forma Normal

En esta relación se verifican:

DMV1

DMV2

Las dos dependencias multivaluadas no son funcionales.

Por lo tanto, la relación no está en 4FN.

slide46

Cuarta Forma Normal

Solución:

  • Está en BCNF
  • No presenta DMV
  • Está en BCNF
  • No presenta DMV

Está en 4FN

Está en 4FN

slide47

Quinta Forma Normal

Se basa en el concepto de Dependencia Join (DJ)

Dependencia Join = n-descomponible n>2

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Quinta Forma Normal

Una relación R está en 5FN sii está en 4FN y toda DJ es consecuencia de la clave primaria.

Cada proyección de la DJ contiene a la clave primaria

slide49

Quinta Forma Normal

Proveedores

¿La relación Proveedores está en 5FN?

slide50

Quinta Forma Normal

¿Es posible descomponerla en al menos 3 proyecciones sin perder información?

¿Existe al menos una Dependencia Join?

Contiene la clave primaria

Contiene la clave primaria

Contiene la clave primaria

slide51

Quinta Forma Normal

Está en 5 FN

slide52

Quinta Forma Normal

Ahora analicemos esta otra relación:

Supongamos que satisface la siguiente restricción en todo estado válido:

Si (S1,P1), (P1,J1) y (S1,J1) entonces debe aparecer la tupla (S1,P1,J1) en la relación.

Restricción cíclica

slide53

Quinta Forma Normal

Esta restricción genera la siguiente situación:

La inserción de la tupla

slide54

Quinta Forma Normal

Analicemos ahora si está en 5FN…

Clave primaria

No contiene la clave primaria

No contiene la clave primaria

No contiene la clave primaria

Join de las 3 proyecciones genera la relación original

5FN

slide55

Quinta Forma Normal

Solución:

No posee DJs

No posee DJs

No posee DJs

5FN

5FN

5FN

slide56

Normalización

  • Bibliografía:
  • Date - Introducción a los Sistemas de Bases de Datos
  • Elmasri - Fundamentos de Bases de Datos