Dependencias Funcionales Base Dato Relacional






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UNIDAD3

Consideraciones Diseño Base Dato Relacional
Cualidades de un buen diseño de base de datos
Reflejar la estructura del problema en el mundo real.
Ser capaz de representar todos los datos esperados, incluso con el paso del tiempo.
Evitar el almacenamiento de información redundante.
Proporcinar un acceso eficaz a los datos.
Mantener la integridad de los datos a lo largo del tiempo.
Ser claro, coherente y de fácil comprensión.
Normalizacion Base Dato Relacional
El proceso de normalización de una base de datos consiste en aplicar una serie de reglas a las relaciones obtenidas tras el paso del modelo E-R (entidad-relación) al modelo relacional.
Las bases de datos relacionales se normalizan para:
• Evitar la redundancia de los datos.
• Evitar problemas de actualización de los datos en las tablas.
• Proteger la integridad de los datos.
En el modelo relacional es frecuente llamar tabla a una relación, aunque para que una tabla bidimensional sea considerada como una relación tiene cumplir con algunas restricciones:
• Cada columna debe tener su nombre único.
• No puede haber dos filas iguales. No se permiten los duplicados.
• Todos los datos en una columna deben ser del mismo tipo.
Dependencias Funcionales Base Dato Relacional
Dependencia funcional
Una dependencia funcional son conexiones entre uno o más atributos. Por ejemplo si conocemos el valor de Fecha De Nacimiento podemos conocer el valor de Edad.
Las dependencias funcionales se escriben utilizando una flecha, de la siguiente manera:
Fecha De Nacimiento→Edad
Aquí a Fecha De Nacimiento se le conoce como un determinante. Se puede leer de dos formas Fecha De Nacimiento determina a Edad o Edad es funcionalmente dependiente de Fecha De Nacimiento. De la normalización (lógica) a la implementación (física o real) puede ser sugerible tener éstas dependencias funcionales para lograr mayor eficiencia en las tablas.
Dependencia funcional transitiva
Supongamos que en la relación de la figura 3.0 los estudiantes solo pueden estar matriculados en un solo curso y supongamos que los profesores solo pueden dar un curso.
ID_Estudiante → Curso_Tomando
Curso_Tomando → Profesor_Asignado
ID_Estudiante → Curso_Tomando → Profesor_Asignado
Entonces tenemos que ID_Estudiante determina a Curso_Tomando y el Curso_Tomando determina a Profesor_Asignado, indirectamente podemos saber a través del ID_estudiante el Profesor_Asignado. Entonces en la figura 3.0 tenemos una dependencia transitiva
Primeras Formas Normales
Formas Normales
Las primeras tres formas normales son suficientes para cubrir las necesidades de la mayoría de las bases de datos. El creador de estas 3 primeras formas normales (o reglas) fue Edgar F. Codd, éste introdujo la normalización en un artículo llamado A Relational

1 FN
Primera forma normal.
Definición formal:
Una relación R se encuentra en 1FN si y solo sí por cada renglón columna contiene valores atómicos.
Abreviada como 1FN, se considera que una relación se encuentra en la primera forma normal cuando cumple lo siguiente:
1. Las celdas de las tablas poseen valores simples y no se permiten grupos ni arreglos repetidos como valores, es decir, contienen un solo valor por cada celda.
2. Todos los ingresos en cualquier columna(atributo) deben ser del mismo tipo.
3. Cada columna debe tener un nombre único, el orden de las columnas en la tabla no es importante.
4. Dos filas o renglones de una misma tabla no deben ser idénticas, aunque el orden de las filas no es importante.
Por lo general la mayoría de las relaciones cumplen con estas características, así que podemos decir que la mayoría de las relaciones se encuentran en la primera forma normal.
Para ejemplificar como se representan gráficamente las relaciones en primera forma normal consideremos la relación alumno cursa materia cuyo diagrama E-R es el siguiente:
Como esta relación maneja valores atómicos, es decir un solo valor por cada uno de los campos que conforman a los atributos de las entidades, ya se encuentra en primera forma normal, gráficamente así representamos a las relaciones en 1FN.

2 FN
Segunda forma normal (2FN)
Para poder definir la segunda forma normal es necesario saber que es una dependencia funcional, consiste en edificar que atributos dependen de otros atributos.
Una relación R se encuentra en 2FN si y solo si esta en 1FN, y los atributos no primos dependen de la llave primaria.
Una relación se encuentra en segunda forma normal, cuando cumple con las reglas de la primera forma normal y todos sus atributos que no son claves (llaves) dependen por completo de la clave. Cada tabla que tiene un atributo único como clave, esta en segunda forma normal.

3 Fn Y Fnbc Forma Normal Boyce Cood
Tercera forma normal y la forma normal de Boyce Codd.
Para definir formalmente la 3FN necesitamos definir dependencia transitiva: En una afinidad (tabla bidimensional) que tiene por lo menos 3 atributos (A,B,C) en donde A determina a B, B determina a C pero no determina a A.
Tercera forma normal.
Definición formal:
Una relación R está en 3FN si y solo si esta en 2FN y todos sus atributos no primos dependen no transitivamente de la llave primaria.
Consiste en eliminar la dependencia transitiva que queda en una segunda forma normal, en pocas palabras una relación esta en tercera forma normal si está en segunda forma normal y no existen dependencias transitivas entre los atributos, nos referimos a dependencias transitivas cuando existe más de una forma de llegar a referencias a un atributo de una relación.
Por ejemplo, consideremos el siguiente caso:
Tenemos la relación alumno-cursa-materia manejada anteriormente, pero ahora consideramos al elemento maestro, gráficamente lo podemos representar de la siguiente manera:
Podemos darnos cuenta que se encuentra graficado en segunda forma normal, es decir que todos los atributos llave están indicados en doble cuadro indicando los atributos que dependen de dichas llaves, sin embargo en la llave Necono tiene como dependientes a 3 atributos en el cual el nombre puede ser referenciado por dos atributos: Necono y RFC (Existe dependencia transitiva), podemos solucionar esto aplicando la tercera forma normal que consiste en eliminar estas dependencias separando los atributos, entonces tenemos:
Forma normal de Boyce Codd.
Determinante: Uno o más atributos que, de manera funcional, determinan otro atributo o atributos. En la dependencia funcional (A,B)→C, (A,B) son los determinantes.
Definición formal:
Una relación R esta en FNBC si y solo si cada determinante es una llave candidato.
Denominada por sus siglas en ingles como BCNF; Una tabla se considera en esta forma si y sólo sí cada determinante o atributo es una llave candidato.
Continuando con el ejemplo anterior, si consideramos que en la entidad alumno sus atributos control y nombre nos puede hacer referencia al atributos esp., entonces decimos que dichos atributos pueden ser llaves candidato.
Gráficamente podemos representar la forma normal de Boyce Codd de la siguiente forma:
Obsérvese que a diferencia de la tercera forma normal, agrupamos todas las llaves candidato para formar una global (representadas en el recuadro) las cuales hacen referencia a los atributo que no son llaves candidato.

Normalizacion Adicional
Dependencia funcional
De Wikipedia, la enciclopedia libre
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Sean x e y atributos (o conjunto de atributos) de una relación \!R. Se dice que y depende funcionalmente de x (se denota por x \to y) si cada valor de x tiene asociado un solo valor de y. En esta relación, a x se le denomina determinante (de y). Se dice que el atributo y es completamente dependiente de x si depende funcionalmente de y y no depende de ningún subconjunto propio de x.
Dependencia Multivaluada Y 4 Fn
Cuarta Forma Normal (4FN)
Dependencia Multivaluada y 4F
Las dependencias multivaluadas son una consecuencia de la primera forma normal, que prohíbe que un atributo de una tupla tenga un conjunto de valores. Si tenemos dos o más atributos multivaluados independientes en el mismo esquema de relación, nos enfrentamos al problema de tener que repetir todos los valores de uno de los atributos con cada valor del otro atributo para que las tuplas de la relación sigan siendo consistentes.
Ejemplo: Consideremos la relación EMPLEADOS que se muestra en la figura 3.16 (a). Una tupla de esta relación representa el hecho de que un empleado cuyo nombre es NOMBREE trabaja en el proyecto cuyo nombre es NOMBREPR y tiene un dependiente cuyo nombre es NOMBRED.
Un empleado puede trabajar en varios proyectos y tener varios dependientes, y los proyectos y dependientes de un empleado no están relacionados directamente entre sí. Para que las tuplas de la relación sean consistentes, debemos tener una tupla por cada una de las posibles combinaciones de dependiente y proyecto de un empleado como se muestra en la figura 3.16 (b). Esta restricción se especifica como una dependencia multivaluada sobre la relación EMP.
Dependencia De Juntura Y 5 Fn
Quinta Forma Normal (5FN)
Dependencia de Juntura y 5FN
Una descomposición posee la propiedad de reunión sin pérdidas. Sin embargo, en algunos casos puede ser que no exista una descomposición con reunión sin pérdidas que dé dos esquemas de relación, pero sí que produzca más de dos esquemas de relación. Estos casos se manejan con la dependencia de reunión y la quinta forma normal. Es importante señalar que estos se presentan muy rara vez y que es difícil detectarlos en la practica.
Una dependencia de reunión (DR) , denotada por DR(R1, R2, …, Rn), especificada sobre el esquema de relación R, especifica una restricción sobre los ejemplares r de R. La restricción establece que todo ejemplar permitido r de R debe tener una descomposición con reunión sin pérdidas para dar R1, R2, …, R;
Una dependencia multivaluada es un caso especial de una DR donde n = 2. Una dependencia de reunión DR (R1, R2, …, Rn), especificada sobre el esquema de relación R, es una DR trivial si uno de los esquemas de relación Ri en DR (R1, R2, …,Rn) es igual a R. Se dice que tal dependencia es trivial porque posee la propiedad de reunión sin pérdidas para cualquier ejemplar de relación r de R y, por tanto, no especifica ninguna restricción sobre R. Ahora podemos especificar la Quinta Forma Normal , que también se denomina forma normal de proyección-reunión .
Quinta Forma Normal (5FN)
Un esquema R está en quinta forma normal (5FN) o forma normal de proyección-reunión (FNPR) respecto a un conjunto F de dependencias funcionales, multivaluadas y de reunión si, para cada dependencia de reunión no trivial DR (R1, R2, …, Rn) en F+ (esto es, implicada por F), toda Ri es una superclave de R.
Integridad Bases Datos Concepto
La integridad significa que todos los datos requeridos para responder a una pregunta específica están disponibles. Por ejemplo, un marcador de béisbol debe incluir el tanteo de ambos equipos. Si se oye el tanteo “New York 6″ y no oyes el del oponente, el anuncio será incompleto y sin sentido.
Los datos son inequívocos cuando el contexto es claro. Por ejemplo, el grupo de signos 2-x puede parecer “la cantidad 2 menos la cantidad desconocida llamada x” para un estudiante de álgebra, pero puede significar “2 barra x” a un vaquero que marca ganado. Tenemos que conocer el contexto de estos símbolos antes de poder conocer su significado.
Restricciones Basicas
Restricciones
Restricción de Valores Nulos
Si muchos de los tributos no se aplican a todas las tuplas de la relación, es decir, son nulos, se acabará con un gran número de nulos en esas tuplas.
Esto puede originar un considerable desperdicio en el nivel de almacenamiento y posiblemente dificultar el entendimiento del significado de los atributos y la especificación de operaciones de reunión con en el nivel lógico.
Restricciones de Llave
Esta restricción, es una de las restricciones estándar que con frecuencia aparecen en las aplicaciones de bases de datos. Estas restricciones se manejan de formas ligeramente distintas en los diversos modelos de datos. En el modelo E-R, una clave es un atributo de un tipo de entidades que debe tener un valor único para cada entidad que pertenezca a dicho tipo en cualquier momento específico. Así el valor del atributo clave puede servir para identificar de manera única cada entidad. Los atributos claves deben ser monovaluados, pero pueden ser simples o compuestos.
Un tipo de entidades normal puede tener una o más claves; un tipo de entidades débil no tiene clave, pero casi siempre tiene una clave parcial cuyos valores identifican de manera única las entidades débiles que están relacionadas a la misma entidad propietario a través de un vínculo identificador.
Restricción de Dominio
Las restricciones de dominio especifican que el valor de cada atributo A debe ser un valor atómico del dominio Dom(A) para ese atributo. Los tipos de datos asociados a los dominios por lo general incluyen:
Datos Numéricos Estándar de los números Enteros (como Entero- Corto, Entero, Entero-Largo),
Datos Numéricos Reales (Flotante y Flotante de Doble Precisión).
Caracteres,
Cadenas de longitud fija, y
Cadenas de longitud variable, así como
Tipos de datos de fecha,
Hora,
Marca de Tiempo y
Dinero.
Otros dominios posibles se pueden describir mediante un intervalo de valores de un tipo de datos o como un tipo de datos enumerado en el que se listan explícitamente todos los valores posibles.
Restricción de Aserción
Una técnica más formal para representar restricciones explícitas es con un lenguaje de especificación de restricciones, que suele basarse en alguna variación del cálculo relacional. Este enfoque declarativo establece una separación clara entre la base de restricciones (en la que las restricciones se almacenan en una forma codificada apropiada) y el subsistema de control de integridad del SGBD (que tiene acceso a la base de restricciones para aplicar estas últimas correctamente a las transacciones afectadas).
Cuando se usa esta técnica, las restricciones suelen llamarse aserciones . Se ha sugerido el uso de esta estrategia con SGBD relaciónales. El subsistema de control de integridad compila las aserciones, que entonces se almacenan en el catalogo del SGBD, donde el subsistema de control de integridad puede consultarlas e imponerlas automáticamente. Esta estrategia es muy atractiva desde el punto de vista de los usuarios y programadores por su flexibilidad.
ITSP
Integridad Entidad
Integridad de entidad
La integridad de entidad define una fila como una única instancia de una entidad para una tabla en particular. La integridad de entidad asegura la integridad de la columna de identificación o la clave primaria de una tabla ( a través de índices, estricciones UNIQUE, restricciones PRIMARY KEY, o propiedades IDENTITY).
Integridad Referencial
La base de datos no debe conter valores de clave ajena sin concordancia. Así como los valores de clave primaria representan identificadores de entidades, las claves ajenas representan referencia a entidades.
La regla dice: Si B hace referencia a A entonces A debe existir.
Surgen los siguientes dos puntos: - La integridad referencial exige concordancia en las claves ajenas, con las claves primerias, no con la claves alternativas. - Los conceptos de clave ajena e integridad referencial se definen uno en termino del otro.
Reglas De Relacion
Reglas de Relación Según [Elmasri / Navathe]
• Orden de las tuplas en una relación : una relación se define como un conjunto de tuplas matemáticamente, los elementos de un conjunto no están ordenados; por tanto, las tuplas de una relación no tienen orden específico.
El ordenamiento de las tuplas no forma parte de la definición de una relación, porque la relación intenta representar los hechos en un nivel lógico abstracto.
• Orden de los valores dentro de una tupla, y definición alternativa de relación : Una tupla es una lista ordenada de n valores, así que el orden de los valores de una tupla y por tanto de los atributos en la definición de un esquema de relación es importante. No obstante, en un nivel lógico, el orden de los atributos y de sus valores en realidad no es importante en tanto se mantengas la correspondencia entre atributos y valores.
• Valores en las Tuplas: Cada valor en una tupla es un valor atómico; esto es, no es divisible en componentes en lo que respecta al modelo relacional. Por ello no se permiten valores compuestos ni multivaluados.



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