Fase de análisis de requisitos – Modelo E/R

El modelo Entidad/Interrelación (E/R) está a un nivel de abstracción lo suficientemente elevado como para poder diseñar cualquier base de datos con independencia de la máquina en la que se implemente. En la actualidad disponemos en el mercado de una amplia gama de herramientas que automatizan en gran parte las tareas del diseño y que toman como base este modelo de datos. El concepto detrás del modelo E/R es el de adquirir el conocimiento del mundo real que se desea representar a través de un análisis de los requisitos o especificaciones del problema.

En la realización del esquema o diseño conceptual de cualquier base de datos es fundamental el conocimiento del problema a modelar. Una vez clarificados los objetivos y las necesidades se deberá pasar al diseño propiamente dicho de la base de datos.

El modelo E/R, como todos los modelos, consiste en un conjunto de conceptos, reglas y notaciones que permiten formalizar la semántica del mundo real que se pretende modelar (también denominada Universo del Discurso) en una representación gráfica o diagrama que denominamos esquema de la Base de Datos.

También llamadas tipos de entidad, representan conjuntos de elementos con existencia propia y que se caracterizan por las mismas propiedades. Son conceptos sobre los que necesitamos guardar información y distinguibles de los demás objetos. Su representación gráfica se hace por medio de un rectángulo dentro del cual se escribe el nombre de la entidad en mayúsculas (generalmente un sustantivo).

Características o cualidades propias de la entidad que queremos recoger dentro de nuestro diseño. Estas propiedades no tienen existencia propia, sólo tienen sentido cuando aparecen formando parte de una entidad o de una interrelación.

Existen diversas formas de recoger restricciones semánticas sobre los atributos de una entidad o de una interrelación.

• Identificador principal (IP, PK Primary Key en inglés): Distingue de forma inequívoca a un ejemplar dentro dentro de un mismo tipo de entidad.
• Identificadores Alternativos (IA): También distinguen de forma inequívoca a un ejemplar dentro dentro de un mismo tipo de entidad, y puede haber más de un atributo de este tipo.
• Atributos Opcionales: Atributos que pueden ser desconocidos y podrían no tener valores.
• Dominios: Estos atributos sólo pueden tomar un conjunto de valores preestablecido. Los dominios no se suelen representar en el modelo por problemas de espacio, pero para tener constancia de los valores que puede tomar un atributo se suele anotar después de la representación gráfica una representación textual.

Podemos ver algunos ejemplos de entidades con atributos:

Las interrelaciones representan asociaciones del mundo real entre una o más entidades. Gráficamente las interrelaciones se representan mediante un rombo unido a los tipos de entidad mediante líneas; dentro del rombo se escribe el nombre de la interrelación en minúsculas, que en general, suele coincidir con un verbo en infinitivo.

No todas las relaciones o asociaciones son iguales, en general se dividen en relaciones que denominamos de uno a muchos o de muchos a muchos. Para poder recoger estas características que nos distinguen unas relaciones de otras, que nos permite, además, recoger más información acerca del problema que estamos modelando, vamos a introducir los siguientes propiedades de una interrelación:

• Grado: Número de entidades que intervienen en la interrelación, debe ser como mínimo dos (binaria). Existe un caso especial en el que sólo participa una entidad en la interrelación aunque de dos formas distintas (es lo que se denomina interrelación reflexiva). Nos centraremos en interrelaciones binarias.
• Tipo de correspondencia: Número máximo de ejemplares de un tipo de entidad que pueden estar asociados con un ejemplar del otro tipo de entidad. Su representación gráfica se hace por medio de un par X:Y colocado sobre el rombo de la interrelación, donde X e Y representan los ejemplares asociadas de los tipos de entidad en estudio. Se usará N y M cuando la correspondencia sea muchos (N) a muchos (M), es decir, N:M.
  

• Cardinalidad: Número mínimo y el número máximo de ejemplares de un tipo que pueden relacionarse con un elemento de otro tipo de entidad. Para representar las cardinalidades utilizamos un par (x, y) situado sobre la línea que une el tipo de entidad con la interrelación, donde x indica el número mínimo e y el número máximo. Cuando la cardinalidad máxima es n, se dibuja una punta de flecha hacia la entidad correspondiente.

Podemos ver a continuación un ejemplo de todo lo visto hasta ahora en este punto:

Las interrelaciones también pueden tener atributos propios, atributos cuyos valores tienen sentido únicamente en el caso de que se establezca la relación entre los tipos de entidad que las une.

Posteriormente se han realizado algunas extensiones para darle más riqueza semántica. Se le han añadido nuevos conceptos para que el modelo se adapte mejor a la realidad que queremos modelar.

Las entidades pueden clasificarse por la fuerza de sus atributos identificadores:

• Entidades fuertes o regulares: Tienen existencia propia, es decir, poseen identificadores internos que determinan de manera única la existencia de sus ejemplares.
• Entidades débiles: son dependientes de otras entidades y pueden serlo por dos motivos: bien porque la existencia de sus ejemplares en la base de datos depende de una entidad fuerte bien porque sus ejemplares requieran para su identificación de los atributos identificadores (algunas veces llamados atributos externos) de otra entidad. La representación de una entidad débil difiere de la de una entidad regular pues el rectángulo de la entidad débil es de doble recuadro.

La clasificación anterior entre entidades fuertes y débiles da lugar a dos tipos de interrelaciones según los tipos de entidades que asocian:

• Interrelaciones regulares: Relacionan tipos de entidades regulares o fuertes.
• Interrelaciones débiles: Las interrelaciones débiles relacionan un tipo de entidad regular y un tipo de entidad débil. Además, en las interrelaciones débiles podemos distinguir:
  • Dependencia en existencia: Los ejemplares del tipo de entidad débil que se relacionan con un determinado ejemplar del tipo de entidad regular dependen de él y, si éste desaparece, ellos también.
  • Dependencia en Identificación: Además de que los ejemplares del tipo de entidad débil dependen de la existencia de un ejemplar de la entidad regular, también necesitan para su identificación el IP de la entidad regular.
  • Dependencia Jerármquica: Expresa la clasificación de un determinado tipo de entidad en uno o más tipos de entidad. Esta clasificación de los departamentos se representaría como una jerarquía (también denominada generalización). Las generalizaciones nos proporcionan un mecanismo de abstracción que permite descomponer una entidad (que se denominará supertipo) en subtipos. De esta forma vemos un conjunto de ejemplares de una entidad como de otra entidad.Se representada por un triángulo invertido que une el supertipo con los subtipos.

• Atributo Multivaluado: Atributo que puede tener 0 o más valores no predefinidos.
• Atributo Compuesto: Representa una agregación de atributos simples.

Además, todas las restricciones semánticas definidas para los atributos pueden combinarse entre sí (atributos multivaluados simples opcionales, univaluados compuestos opcionales, multivaluados obligatorios, multivaluados compuestos, etc.).