BD Práctica 2 2023 Esquematización de la Base de Datos

 

Tutorial: Esquematización de Bases de Datos

La esquematización de bases de datos es un proceso fundamental en el diseño y desarrollo de sistemas de información, ya que permite definir la estructura lógica de los datos y las relaciones entre ellos. Un esquema de base de datos es, en esencia, un mapa que describe la organización de los datos, incluyendo tablas, campos (atributos), tipos de datos, restricciones y relaciones.

Para comenzar, es crucial comprender que el diseño de una base de datos se divide generalmente en varias etapas, cada una con un nivel de abstracción diferente.

Fases de la Esquematización de Bases de Datos:

1. Diseño Conceptual (Modelo Entidad-Relación - MER)

En primer lugar, el diseño conceptual es la etapa inicial y más abstracta, donde se identifican las entidades relevantes del mundo real y las relaciones entre ellas. No se preocupa por cómo se implementarán los datos físicamente, sino por qué datos se necesitan y cómo se conectan lógicamente (Ramakrishnan & Gehrke, 2003).

• Entidades: Representan objetos o conceptos del mundo real sobre los que se desea almacenar información. Por ejemplo, en un sistema de gestión de una biblioteca, las entidades podrían ser "Libro", "Autor", "Socio".
• Atributos: Son las propiedades o características que describen a una entidad. Para la entidad "Libro", los atributos podrían ser "Título", "ISBN", "Año de Publicación".
• Relaciones: Describen cómo las entidades interactúan entre sí. Por ejemplo, un "Autor" escribe uno o varios "Libros". Las relaciones tienen una cardinalidad (uno a uno, uno a muchos, muchos a muchos) y una participación (total o parcial).

Para representar esta fase, se utiliza comúnmente el Diagrama Entidad-Relación (DER), que emplea una notación gráfica específica (Chen, 1976).

2. Diseño Lógico (Modelo Relacional)

Posteriormente, el diseño lógico transforma el modelo conceptual en un esquema que puede ser implementado en un sistema de gestión de bases de datos (SGBD) específico, como MySQL, PostgreSQL, SQL Server u Oracle (Silberschatz et al., 2011). En esta fase, el MER se mapea a tablas (relaciones) en una base de datos relacional.

Los pasos clave incluyen:

• Mapeo de Entidades a Tablas: Cada entidad se convierte en una tabla.
• Mapeo de Atributos a Columnas: Los atributos de la entidad se convierten en las columnas de la tabla.
• Definición de Claves Primarias (PK): Cada tabla debe tener una clave primaria, un atributo o conjunto de atributos que identifique de forma única cada registro en la tabla.
• Mapeo de Relaciones a Claves Foráneas (FK): Las relaciones entre entidades se representan mediante claves foráneas. Una clave foránea es un atributo en una tabla que hace referencia a la clave primaria de otra tabla, estableciendo así el vínculo.
• Normalización: Es un proceso crucial para reducir la redundancia de datos y mejorar la integridad. Implica aplicar un conjunto de reglas (formas normales: 1FN, 2FN, 3FN, BCNF) para organizar las columnas y tablas de manera eficiente (Date, 2003).

Consideremos un ejemplo sencillo de mapeo:

MER:

• Entidad: Autor (id_autor, nombre, apellido)
• Entidad: Libro (isbn, titulo, año_publicacion)
• Relación: Escribe (Autor 1:N Libro)

Modelo Lógico (Tablas):

• Autor (<u>id_autor</u>, nombre, apellido)
• Libro (<u>isbn</u>, titulo, año_publicacion, id_autor_FK)

En este ejemplo, id_autor en la tabla Libro es una clave foránea que referencia a id_autor en la tabla Autor.

3. Diseño Físico

Finalmente, el diseño físico se ocupa de cómo se almacenarán los datos en los medios de almacenamiento y cómo se accederá a ellos de manera eficiente (Elmasri & Navathe, 2010). Esta fase es específica del SGBD y considera aspectos como:

• Estructuras de almacenamiento: Elección de tipos de archivos, indexación (creación de índices para acelerar las búsquedas), y particionamiento de tablas.
• Organización de los datos: Cómo se distribuyen los datos en el disco.
• Optimización del rendimiento: Consideraciones sobre el tamaño de los bloques de disco, el almacenamiento en caché y la concurrencia.

Esta etapa requiere un conocimiento profundo del SGBD específico que se utilizará, ya que las decisiones tomadas aquí impactan directamente el rendimiento del sistema.

Consideraciones Adicionales:

• Integridad de Datos: Es vital asegurar que los datos sean precisos y consistentes. Esto se logra mediante restricciones de integridad (ej. integridad de entidad, integridad referencial) y reglas de negocio.
• Seguridad: Implementar mecanismos para proteger los datos de accesos no autorizados y garantizar su confidencialidad, integridad y disponibilidad.
• Documentación: Mantener una documentación clara y completa del esquema de la base de datos es esencial para el mantenimiento y la evolución del sistema.

En conclusión, la esquematización de bases de datos es un proceso iterativo y meticuloso que abarca desde la identificación de las necesidades de información a un alto nivel de abstracción hasta la definición detallada de cómo se almacenarán y accederán los datos. Un diseño de esquema bien realizado es la base para una base de datos robusta, eficiente y mantenible.