Modelo Relacional

El modelo relacional para la gestión de una base de datos es un modelo de datos basado en la lógica de predicados y en la teoría de conjuntos. Es el modelo más utilizado en la actualidad para modelar problemas reales y administrar datos dinámicamente.

Es importante mencionar que el modelo relacional fue propuesto por E.F. Codd y está basado en el concepto matemático de relación, se utilizan para almacenar información acerca de los objetos que hay que especificar en la base de datos, el cual se representa físicamente en tablas bidimensional o relaciones, cada una de las cuales se implanta como un archivo.

La ventaja del modelo relacional es que los datos se almacenan, al menos conceptualmente, de un modo en que los usuarios entienden con mayor facilidad. Asimismo, mantiene información sobre las propias características de la base de datos (metadatos). En terminología relacional las filas de la tabla corresponden a registros o entidades y las columnas de la tabla corresponden a atributos.

Así, una relación se compone de una colección de entidades (o registros) cuyos propietarios están descritos por cierto número de atributos predeterminados implantados como campos. Además, los atributos pueden aparecer en cualquier orden y la relación continuará siendo exactamente igual, transmitiendo el mismo significado.

Características más importantes de los modelos relacionales o modelos de BDR son:

·         Se basan en el uso de tablas.

·         Las tablas se representan gráficamente como una estructura rectangular formadas por filas y columnas.

·         Cada columna almacena información sobe una propiedad determinada de la tabla.

·         La fila posee una ocurrencia o relación representada por la tabla (tupla).

·         Las entradas en la tabla tienen un solo valor (son atómicos); no se admiten valores múltiples, por lo tanto la intersección de un renglón con una columna tiene un solo valor, nunca un conjunto de valores.

·         Las entradas en cualquier columna de la tabla son de un solo tipo.

·         El orden de las columnas no es de importancia en las tabla, pero cada columna posee un nombre único.

·         Cada columna de una tabla (llamados atributo) tiene un dominio, que es una descripción física y lógica de valores permitidos.

·         No existen 2 filas (tuplas) en la tabla que sean idénticas.

·         La información en las bases de datos son representados como datos explícitos, no existen apuntadores o ligas entre las tablas.

Propiedades de las relaciones

Las relaciones tienen las siguientes características:

1.    Cada relación tiene un nombre y éste es distinto del nombre de todas las demás.

2.    Los valores de los atributos son atómicos: en cada tupla, cada atributo toma un solo valor. Se dice que las relaciones están normalizadas.

3.    No hay dos atributos que se llamen igual.

4.    El orden de los atributos no importa: los atributos no están ordenados.

5.    Cada tupla es distinta de las demás: no hay tuplas duplicadas.

6.    El orden de las tuplas no importa: las tuplas no están ordenadas.

Puede existir el valor NULL que representa un atributo cuyo valor no se conoce o no existe. Hay ciertos atributos, para determinadas entidades, que carecen de valor, bien porque al insertar la tupla se desconocia el valor del atributo o bien porque para dicha tupla el atributo no tiene sentido.

El modelo relacional distingue entre valores vacíos y valores nulos. Un valor vacío se considera un valor tanto como cualquiera no vacío, sin embargo, un nulo (NULL) indica la ausencia de valor. El nulo es muy importante en el modelo relacional, ya que nos permite trabajar con datos desconocidos o ausentes.

El dominio en un modelo relacional

Los dominios son una característica extremadamente potente del modelo relacional. Cada atributo de una relación está definido sobre su dominio. Los dominios puedan ser diferentes para cada atributos o pueden haber dos o más atributos definidos sobre el mismo dominio.

 

Ejemplo de Dominios 

Entidad Profesor

Atributo	Dominio
horario laboral	Horas de trabajo
Teléfono	Conjunto de números de teléfonos
Cobro de Incentivos	SI / NO
Edad	16 - 65

Se puede apreciar en ejemplo anterior que cada atributo puede adoptar una serie de valores de un dominio, restringiendo determinados valores. El atributo "EDAD" toma sus valores del dominio N (números naturales) pero se puede poner como restricción aquellos que estén en el intervalo (0-120), pero dentro de la entidad "PROFESOR" se podría restringir aun más el intervalo, puesto que la edad mínima para trabajar es de 16 años y la máxima de 65, por lo tanto el intervalo sería (16-65). 

Terminología del Modelo Relacional

Sobre el marco de la terminología formal del modelo relacional, una fila recibe el nombre de tupla, una cabecera de columna es un atributo y el nombre de la tabla una relación. El tipo de dato que describe los valores que pueden aparecer en cada columna está representado por un dominio de posibles valores.

Representación 1	Representación 2	Representación  formal
Tabla	Archivo secuencial	Relación
Filas	Registros	Tuplas
Columnas	Campos	Atributos

 La terminología del modelo relacional puede ser bastante confusa. Hasta ahora se ha presentado dos conjunto de términos, pero en ocasiones se utiliza también un tercer término, es decir una relación puede denominarse archivo, las tulpas pueden llamarse registros y los atributos pueden denominarse campos.

Importancia del Modelo Relacional

Puede resultar confuso el concepto de modelo E-R vs modelo relacional, quizás porque ambos comparten casi las mismas palabras. Como se mencionó en el tema anterior, el modelo E-R están formado por objetos básicos llamados entidades y las relaciones entre estos objetos. Sin embargo, el objetivo del modelo relacional es crear un "esquema" (schema), lo cual, como se mencionó anteriormente, consiste de un conjunto de "tablas" que representan "relaciones", es decir, relaciones entre los datos.

Estas tablas, pueden ser construidas de diversas maneras:

·         Creando un conjunto de tablas iniciales y aplicar operaciones de normalización hasta conseguir el esquema más óptimo. Las técnicas de nomalización semencionan en la metodología del diseño lógico.

·         Convertir el diagrama ER a tablas y posteriormente aplicar también operaciones de normalización hasta conseguir el esquema óptimo.

La primer técnica fue de las primeras en existir y, como es de suponerse, la segunda al ser más reciente es mucho más conveniente en varios aspectos:

·         El partir de un diagrama visual es muy útil para apreciar los detalles, de ahí que se llame modelo conceptual.

·         El crear las tablas iniciales es mucho más simple a través de las reglas de conversión.

·         Se podría pensar que es lo mismo porque finalmente hay que "normalizar" las tablas de todas formas, pero la ventaja de partir del modelo ER es que la "normalización" es mínima por lo general.

·         Lo anterior tiene otra ventaja, aún cuando se normalice de manera deficiente, se garantiza un esquema aceptable, en la primer técnica no es así.

Esquema de una base de datos relacional

Una base de datos relacional es un conjunto de relaciones. Para representar el esquema de una base de datos relacional se debe dar el nombre de sus relaciones, los atributos de éstas, los dominiossobre los que se definen estos atributos, las claves primarias y las claves ajenas.

Conversión del modelo E-R a un esquema de base de datos

El modelo E-R es una representación visual que gráficamente nos da una perspectiva de como se encuentran los datos involucrados en un proyecto u organización.

Pero el modelo E-R no presenta propiamente una instancia de los datos, por eso es conveniente crear un "esquema", el cual consiste de tablas las cuales en sus renglones (tuplas) contienen instancias de los datos.

Veamos un ejemplo

Supongamos una representación de un modelo ER de la siguiente manera:

 

 

En el diagrama anterior no se representa en su totalidad los atributos de cada entidad presentada

Para el ejemplo del modelo ER anterior tendríamos el siguiente esquema:

 

Se puede observar en el esquema anterior, la representación de cada relación o esquema que hay en cada entidad con sus atributos, de igual manera, se especifican los vínculos con los atributos claves de cada entidad asociada, por ejemplo, el vínculo imparte está asociado a las entidades Profesor_curso, por lo tanto, tendrá como atributos todas las claves de las entidades: curso y profesor. Es importante destacar, que los atributos que contengan los vínculos también deben estar presentes en el esquema correspondiente.