Fundamentos y Componentes del Modelo Entidad-Relación (E-R y EER)

Objetivos Fundamentales del Modelo Entidad-Relación (E-R)

• Representar el mundo real usando los símbolos del Modelo Entidad-Relación.
• Describir el modelo E-R y sus elementos clave.
• Definir qué es un modelo conceptual y su finalidad en el diseño de bases de datos.

El Modelo Conceptual de Datos

El modelo conceptual es una representación de alto nivel que facilita la comprensión de la estructura de datos.

• Es una imagen simplificada del sistema de información.
• Permite visualizar los datos de forma global.
• No se enfoca en cómo se procesan los datos, sino en qué datos existen.
• El Modelo E-R es la herramienta más utilizada para representar el modelo conceptual.

Fundamentos del Modelo Entidad-Relación (E-R)

El Modelo E-R es un esquema de diseño de bases de datos que se centra en la estructura lógica de los datos.

• Representación gráfica y simple de estructuras de datos del mundo real.
• Refleja datos y relaciones sin depender del sistema operativo o la base de datos específica.
• Basado en entidades (objetos) y relaciones entre ellas.
• Cada entidad posee atributos que la describen.

Componentes Clave del Modelo E-R

Entidades

Una entidad es un “objeto” o “cosa” del mundo real, ya sea tangible o intangible, que se desea representar.

• Se representan gráficamente con rectángulos.
• Deben tener un nombre único y descriptivo (se recomienda la primera letra en mayúscula).
• Tipos de entidades:
  • Fuertes: Existen por sí solas y tienen una clave primaria propia. Ejemplo: EMPLEADO (cédula), CLIENTE.
  • Débiles: Dependen de otra entidad para su existencia y no tienen clave propia. Ejemplo: FAMILIAR (depende de PERSONA).

Atributos

Los atributos describen las características o propiedades de las entidades.

• Se representan con elipses y se escriben generalmente en minúsculas.
• Dominio: Es el conjunto de valores posibles que puede tomar un atributo (ej. sexo = F/M).

Clasificación de Atributos

1. Simples: No se pueden dividir. Ejemplo: cédula.
2. Compuestos: Tienen subpartes significativas. Ejemplo: nombre_cliente (compuesto por nombre y apellidos).
3. Monovalorados: Solo permiten un valor. Ejemplo: #préstamo.
4. Multivalorados: Permiten varios valores. Ejemplo: teléfonos.
5. Derivados: Su valor se calcula a partir de otros atributos. Ejemplo: edad (derivada de fecha_nacimiento).

Relaciones

Una relación es una asociación significativa entre dos o más entidades.

• Se representan con rombos conectados a las entidades participantes.
• Grado: Es el número de entidades que participan en la relación (unarias, binarias o ternarias).
• Relación fuerte: Se establece entre entidades fuertes.
• Relación débil: Involucra al menos una entidad débil.

Llaves (Claves)

Las llaves son atributos o conjuntos de atributos que permiten identificar de forma única las ocurrencias de una entidad.

• Llave primaria (PK): Atributo o conjunto de atributos que identifica únicamente una entidad (una fila).
• Llave foránea (FK): Atributo que establece una conexión con la clave primaria de otra tabla, garantizando la integridad referencial.

Cardinalidad

La cardinalidad define el número de ocurrencias de una entidad que pueden asociarse con las ocurrencias de otra entidad a través de una relación.

• Se expresa como un par (mínimo, máximo):
  • (1,1): Uno a uno (exactamente uno)
  • (1,N): Uno a muchos (al menos uno)
  • (0,N): Cero a muchos (opcional)
• Ejemplo práctico:
  • Un cliente puede hacer muchos pedidos (1,N).
  • Un pedido pertenece a un único cliente (1,1).

El Modelo Entidad-Relación Extendido (MEER)

El MEER incluye todos los conceptos del E-R clásico y añade herramientas avanzadas para modelar estructuras de datos más complejas, como la herencia y la jerarquía.

1. Subclase y Superclase

• Superclase: Tipo de entidad general sobre la cual se definen subconjuntos.
• Subclase: Subconjunto de entidades que heredan los atributos de la superclase y pueden tener atributos o relaciones adicionales propios.
• La relación entre ambas se denomina “ES UN” (IS_A) y se representa con un triángulo.

2. Especialización

• Es un diseño descendente (top-down, de lo general a lo específico).
• Se parte de una entidad general para definir subclases con características particulares.
• El énfasis está en las diferencias entre los subconjuntos.
• Una entidad puede pertenecer a más de una especialización.
• Ejemplo: Una persona puede ser empleado temporal y secretario al mismo tiempo.

3. Generalización

• Es el proceso inverso a la especialización (diseño ascendente o bottom-up).
• Se combinan entidades con características comunes para formar una superclase.
• El énfasis está en las similitudes.
• Ejemplo: De las entidades ingeniero, técnico y secretario se forma la superclase empleado.

4. Relaciones “ES UN” (IS_A)

Estas relaciones representan la conexión de herencia entre superclases y subclases.

• Indican que una entidad “es un tipo de” otra entidad más general.
• Se muestran con un triángulo en los diagramas E-R extendidos.
• Pueden ser:
  • Disjuntas (exclusivas): Una entidad solo pertenece a una subclase.
  • Solapadas: Una entidad puede pertenecer a varias subclases simultáneamente.

5. Restricciones en Generalizaciones y Especializaciones

Definen cómo se relacionan las entidades de la superclase con sus subclases.

1. Restricción de Totalidad (Total o Parcial):
   • Total: Toda entidad de la superclase debe pertenecer a al menos una subclase. (Ejemplo: todo empleado es ingeniero, técnico o secretario).
   • Parcial: Algunas entidades de la superclase pueden no pertenecer a ninguna subclase.
2. Restricción de Solapamiento (Disjunta o Solapada):
   • Disjunta (sin solapamiento): Una entidad pertenece a solo una subclase (mutuamente excluyente).
   • Solapada: Una entidad puede pertenecer a varias subclases.