PDF de programación - Fundamentos de Bases de Datos

Fundamentos de bases
de datos

Zea Ordoñez Mariuxi, Honores Tapia Joofre, Rivas Asanza Wilmer

Universidad Técnica de Machala

Fundamentos de base de datos

Ing. César Quezada Abad, MBA

RectoR

Ing. Amarilis Borja Herrera, Mg. Sc.

ViceRRectoRa académica

Soc. Ramiro Ordóñez Morejón, Mg. Sc.

ViceRRectoR administRatiVo

COORDINACIÓN EDITORIAL

VICERRECTORADO ACADÉMICO

Tomás Fontaines-Ruiz, PhD.

inVestigadoR BecaRio PRometeo-Utmach
asesoR del PRogRama de ReingenieRía

Ing. Karina Lozano Zambrano

cooRdinadoRa editoRial

Ing. Jorge Maza Córdova, Ms.

Ing. Cyndi Aguilar

eqUiPo de PUBlicaciones

Fundamentos de base de datos

Mariuxi Zea Ordoñez
Joofre Honores Tapia
Wilmer Rivas Asanza

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA

2015

Primera edición 2015

ISBN: 978-9942-24-074-3

D.R. © 2015, universidad técnica de machala
Ediciones utmach
Km. 5 1/2 Vía Machala Pasaje
www.utmachala.edu.ec

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Portada:
Concepto editorial
Samanta Cabezas (est. comunicación social)
Fotografía: Dir. de Comunicación UTMACH

Diseño, montaje y producción editorial: UTMACH

Impreso y hecho en Ecuador
Printed and made in Ecuador

Advertencia: “Se prohíbe la reproducción, el re-
gistro o la transmisión parcial o total de esta
obra por cualquier sistema de recuperación de
información, sea mecánico, fotoquímico, elec-
trónico, magnético, electroóptico, por fotocopia
o cualquier otro, existente o por existir, sin el
permiso previo por escrito del titular de los de-
rechos correspondientes”.

Índice

PREFACIO .......................................................................... 17
PRÓLOGO ........................................................................... 19
DEDICATORIA .................................................................... 21
INTRODUCCIÓN ................................................................. 23
1. BASE DE DATOS RELACIONALES .................................. 25
1.1. Generalidades de bases de datos .................................. 26
1.2. Ejemplificación ............................................................. 27
1.3. Concepto de modelos de datos. Funciones y
sublenguajes ....................................................................... 29
1.3.1. Diseño de los sistemas de bases de datos .................. 31
1.3.2. Funciones de un SGBD ............................................. 31
1.4. Clasificación de los varios tipos de diseño de datos de
acuerdo al nivel de abstracción ........................................... 33
1.4.1. Modelos de datos conceptuales .................................. 33
1.4.2. Modelos de datos lógicos ........................................... 35
1.4.3. Modelos de datos físicos ............................................ 37
1.5. Enumeración de las reglas de Codd para un sistema
relacional .............................................................................38
2. DESCRIPCIÓN Y APLICACIÓN DEL MODELO
ENTIDAD-RELACIÓN PARA EL MODELADO DE DATOS ...... 43
2.1. Proceso de realización de modelo entidad - relación ...... 44
2.2. Elementos .................................................................... 44
2.2.1. Entidad ..................................................................... 44
2.2.2. Relación .................................................................... 45

8

Segura M, Lam A, García C

2.2.3. Atributo y dominio .................................................... 47
2.3. Diagramas entidad-relación extendidos como
elementos para resolver las carencias de los diagramas
entidad-relación simples. .................................................... 49
2.3.1. Cardinalidad de las relaciones. .................................. 49
2.3.2. Entidades fuertes y frágiles ....................................... 50
2.3.3. Atributos en relaciones .............................................. 52
2.3.4. Herencia .................................................................. 52
2.3.5. Agregación ............................................................... 54
2.4. Diseño lógico a partir de diagramas entidad - relación .. 54
2.4.1. Reglas concernientes al modelo entidad - relación
básico ................................................................................. 55
2.4.2. Reglas concernientes al modelo entidad – relación
extendido ............................................................................ 60
2.5. Desarrollo de diversos supuestos prácticos de
modelización mediante diagramas Entidad-Relación ............ 63
3. ANÁLISIS DEL MODELO RELACIONAL Y DE LOS
ELEMENTOS QUE LO INTEGRAN ....................................... 67
3.1. Concepto de relaciones y sus propiedades .................... 68
3.2. Concepto de claves en el modelo relacional ................... 70
3.3. Las restricciones en el modelo relacional ...................... 73
3.3.1. Restricciones inherentes ............................................ 73
3.3.2. Restricciones semánticas o de usuario ...................... 73
3.4. Nociones de álgebra relacional ...................................... 76
3.4.1. Operadores tradicionales de la teoría de conjuntos .... 76
3.4.2 Operadores relacionales específicos ............................ 79
3.5. Nociones de Cálculo relacional de filas para resolver
ejercicios prácticos esenciales ............................................. 83
3.6. Nociones de Cálculo relacional de Dominios ................. 87
2.7. Teoría de la normalización y sus objetos ....................... 88
3.7.1. Concepto de dependencias funcionales ...................... 92
3.7.2. Análisis y aplicación de las diferentes formas normales:
forma normal y la forma normal de Boyce/Codd ................. 98
3.7.3 Ventajas e inconvenientes que justifican una
desnormalización de las tablas. Valoración en diferentes
supuestos prácticos. ......................................................... 107

Índice

9

3.7.4. Desarrollo de diferentes supuestos prácticos de
normalización de datos incluyendo propuestas de
desnormalización de datos ................................................ 114
4. MODELO ORIENTADO A OBJETOS .............................. 117
4.1. Contextualización del modelo orientado a objeto
dentro del modelado UML.................................................. 117
4.2. Modelo de datos orientado a objetos ........................... 120
4.2.1. Conceptos de objeto, clase, método y mensaje ......... 120
4.2.2. Representación de clases en UML ............................ 121
4.2.3. Relaciones entre clases en UML ............................... 123
4.3. Comparación del modelo de clases con el modelo
Entidad-Relación .............................................................. 130
EJERCICIOS PROPUESTOS Y RESUELTOS ...................... 135

Índice de figuras

Figura. 1: Relación empleados con sus campos y registros. 28
Figura. 2: Esquema entidad relación de una biblioteca ....... 34
Figura. 3: Diagrama de clases para una biblioteca. ............. 35
Figura. 4: Esquema de una base de datos jerárquica. ......... 36
Figura. 5: Esquema de una base de datos en red. ............... 37
Figura. 6: Diseño de una base de datos relacional con
datos. .................................................................................. 37
Figura. 7: Representación gráfica de una entidad ............... 44
Figura. 8: Representación gráfica de una relación .............. 45
Figura. 9: Relación reflexiva ............................................... 45
Figura. 10: Relación ternaria .............................................. 45
Figura. 11: Relación 1:1 binaria ......................................... 46
Figura. 12: Relación 1:1 reflexiva. ...................................... 46
Figura. 13: Relación 1:N binaria ......................................... 47
Figura. 14: Relación 1:N reflexiva ....................................... 47
Figura. 15: Relación N:M binaria. ....................................... 47
Figura. 16: Relación N:M reflexiva ...................................... 48
Figura. 17: Representación de atributos ............................. 48
Figura. 18: Representación de atributos alternativa............ 48
Figura. 19: Representación de cardinalidades en una
relación binaria N:M. ........................................................... 44
Figura. 20: Representación de cardinalidades en una
relación reflexiva N:M .......................................................... 49
Figura. 21: Representación de cardinalidades en una
relación ternaria ................................................................. 50

Figura. 22: Representación gráfica de una entidad frágil. ... 50
Figura. 23: Dependencia en identificación. ......................... 51
Figura. 24: Dependencia en existencia ............................... 51
Figura. 25: Relación N:M con atributo. ............................... 52
Figura. 26: Relación 1:1 con atributo ................................. 52
Figura. 27: Representación de Herencia ............................. 53
Figura. 28: Jerarquía de tipos subtipos total y exclusiva .... 53
Figura. 29: Representación de agregación. .......................... 54
Figura. 30: Esquema ejemplo de ER ................................... 55
Figura. 31: Esquema ER con relación reflexiva N:M ............ 56
Figura. 32: Esquema ER con relación 1:N........................... 58
Figura. 33: Esquema ER con relación 1:N........................... 58
Figura. 34: Esquema ER con relación 1:1. .......................... 59
Figura. 35: Esquema ER con relación ternaria M:N:P ......... 60
Figura. 36: Esquema ER con una dependencia en
existencia ............................................................................ 60
Figura. 37: Esquema ER con una jerarquía de tipos y
subtipos .............................................................................. 62