Modelo de entidad relación: historia, elementos, ejemplos
Un modelo de entidad relación (modelo E-R) es el diseño de la estructura lógica de una base de datos, que luego se podrá implementar como una base de datos real. Los componentes principales del modelo E-R son un conjunto de entidades y de relaciones.
Un modelo de entidad relación describe cosas de interés interrelacionadas en un dominio específico de conocimiento. En ingeniería de software, el modelo E-R se utiliza generalmente para incorporar cosas que necesita recordar una empresa para efectuar los procesos empresariales.
Suele ser la derivación de un análisis sistemático para especificar y representar lo que es significativo para los procesos en alguna área de negocio. Solo presenta de forma gráfica un diseño de datos del negocio, sin definir los procesos.
Por tanto, es una herramienta gráfica fácil de usar para modelar datos, ampliamente utilizada en el diseño de bases de datos, que ayuda a identificar las entidades que existen en un sistema y las relaciones entre esas entidades.
Generalmente, se dibuja con cuadros (entidades), que se encuentran conectados por líneas (relaciones), expresando las dependencias y asociaciones entre esas entidades.
Índice del artículo
- 1 Diagramas y bases de datos
- 2 Historia
- 3 Elementos y simbología
- 4 ¿Cómo hacer un modelo de entidad relación?
- 5 Ejemplos
- 6 Referencias
Un modelo de entidad relación se implementa generalmente como una base de datos. En la implementación de una base de datos relacional sencilla, cada fila de una tabla constituye una instancia de una entidad, y cada columna constituye un atributo.
Las entidades se caracterizan no solo por las relaciones, sino además por propiedades adicionales llamadas atributos, que contienen identificadores llamados “claves primarias”.
Los diagramas introducidos para representar las entidades y relaciones, así como los atributos, se pueden llamar diagramas entidad-relación (diagramas E-R), en lugar de modelos entidad-relación.
Por tanto, se describe la estructura de una base de datos con la ayuda del diagrama de entidad relación.
En consecuencia, el modelo E-R se convierte en un modelo abstracto de datos, que define una estructura de información que se puede implementar en una base de datos, comúnmente relacional.
El modelado de datos se puso de moda en la década de 1970 impulsado por la necesidad de modelar adecuadamente las bases de datos o incluso los procesos comerciales del mundo real.
Peter Chen popularizó el modelo de entidad relación en su famoso artículo que publicó en 1976 “El modelo de entidad relación – hacia una vista unificada de los datos”.
Fue propuesto para crear una convención estándar que pudiera usarse para bases de datos relacionales. Su objetivo era utilizar el modelo E-R como un enfoque conceptual de modelado.
Peter Chen afirmaba en su artículo: “El modelo de entidad relación adopta una visión más natural del mundo real, que consiste de entidades y relaciones. Incorpora parte de la importante información semántica sobre el mundo real”.
Además del diseño de bases de datos, el modelo E-R de Chen también sirve bien en sistemas y aplicaciones de modelado de información. El lenguaje de modelado unificado (UML) se deriva de muchas formas del modelo de entidad relación.
El año anterior, A. P. Brown había divulgado un artículo llamado “Modelado de un sistema del mundo real y diseño de un esquema para representarlo” en una publicación de la Federación Internacional para el Procesamiento de la Información.
Si bien el artículo de Brown fue relevante, el artículo de Chen lo fue aun más, especialmente porque se centró en los términos “entidad” y “relación”. Esto se considera generalmente el comienzo de la práctica de modelado de datos como se conoce actualmente.
Los diagramas de Bachman, una forma de modelado de datos, también merecen ser mencionados.
El artículo de Charles Bachman de 1969 para la publicación Data Base presentó el concepto de “entidades” de bases de datos y fue uno de los primeros diagramas de estructura de datos, que más tarde se conocería como diagrama de Bachman. Esto fue muy influyente en Peter Chen.
Chen estaba de acuerdo con las tradiciones filosóficas y teóricas de la época de los filósofos griegos antiguos Sócrates, Platón y Aristóteles (428 a.C.) hasta la epistemología moderna, la semiótica y la lógica de Peirce, Frege y Russell.
El propio Platón asocia el conocimiento con la aprehensión de formas inmutables. Según Sócrates, las formas son arquetipos o representaciones abstractas de los muchos tipos de cosas y propiedades, y de sus relaciones entre sí.
El diagrama de entidad relación muestra las relaciones del conjunto de entidades almacenadas en una base de datos. Es decir, los diagramas E-R ayudan a explicar la estructura lógica de las bases de datos.
Ejemplo: una canción particular es una entidad, mientras que la colección de todas las canciones en una base de datos es un conjunto de entidades.
A primera vista, un diagrama E-R se ve muy similar a un diagrama de flujo. Sin embargo, el diagrama E-R incluye muchos símbolos especializados, y sus significados hacen que este modelo sea único.
En el siguiente diagrama se tienen dos entidades, Estudiante y Colegio, y su relación. La relación entre Estudiante y Colegio es de muchos a uno, ya que un colegio puede tener muchos estudiantes, pero un estudiante no puede estudiar en varios colegios al mismo tiempo.
La entidad Estudiante tiene atributos como su identificación (Est_Id), nombre (Est_Nombre) y dirección (Est_Direcc). La entidad Colegio tiene atributos como su identificación (Col_Id) y nombre (Col_Nombre).
Simbología
– Rectángulo: representa el conjunto de entidades.
– Elipse: representa los atributos.
– Diamante: representa el conjunto de relaciones.
– Líneas: enlazan los atributos a los conjuntos de entidades, y los conjuntos de entidades a los conjuntos de relaciones.
– Elipse doble: atributos multivalor.
– Elipse discontinua: atributos derivados.
– Rectángulo doble: conjuntos de entidades débiles.
Entidad
Una entidad es algo del mundo real, que es fácilmente reconocible. Es cualquier cosa en la empresa que se representará en la base de datos. Puede ser algo físico o simplemente un hecho o evento que ocurre en el mundo real.
Puede ser un lugar, persona, objeto, evento o concepto, que almacena datos en la base de datos. La característica de las entidades es que deben tener un atributo como clave única. Cada entidad está compuesta por algunos atributos que representan esa entidad.
Las entidades pueden considerarse como sustantivos. Ejemplos: un computador, un empleado, una canción, un teorema matemático, etc.
Entidad Débil
Se denomina entidad débil a una entidad que no se puede identificar de manera única por sus propios atributos y se basa en una relación con otra entidad.
Por ejemplo, una cuenta bancaria no se puede identificar de forma exclusiva si no se conoce el banco al que pertenece. Por tanto, la cuenta bancaria es una entidad débil.
Atributo
Un atributo describe la propiedad de una entidad. Se representa con una figura oval en un diagrama E-R. Hay cuatro tipos de atributos:
Atributo clave
Es el atributo que puede identificar de forma exclusiva una entidad de un conjunto de entidades. Por ejemplo, el número de carnet del estudiante puede identificar de manera única a un estudiante de un conjunto de estudiantes.
El atributo clave está representado por una elipse igual que los otros atributos. Sin embargo, el texto del atributo clave está subrayado.
Atributo multivalor
Es un atributo que puede contener múltiples valores. Se representa con elipses dobles en un diagrama E-R.
Por ejemplo, una persona puede tener más de un número telefónico, por lo que el atributo de número de teléfono tiene varios valores.
Atributo derivado
Es aquel cuyo valor es dinámico y se deriva de otro atributo. Está representado por una elipse discontinua en un diagrama E-R.
Por ejemplo, la edad de una persona es un atributo derivado, ya que cambia con el tiempo y puede derivarse de otro atributo: fecha de nacimiento.
Relación
Una relación muestra cómo se relacionan las entidades entre sí. Se pueden considerar como los verbos que unen dos o más sustantivos. Está representada por la forma de diamante en el diagrama E-R.
Ejemplos: la relación entre un departamento y un empleado, entre un computador y una empresa, la relación entre un teorema y un matemático, entre un artista y una canción, etc.
Cardinalidad
La cardinalidad especifica cuántas instancias de una entidad se relacionan con una instancia de otra entidad. La ordinalidad también está vinculada estrechamente a la cardinalidad.
Mientras la cardinalidad especifica las ocurrencias de una relación, la ordinalidad describe la relación como obligatoria u opcional. La simbología utilizada para ello es la siguiente:
En otras palabras, la cardinalidad especifica el número máximo de relaciones y la ordinalidad especifica el número mínimo absoluto de relaciones. En tal sentido, hay cuatro tipos de relación:
Relación uno a uno
Es cuando una sola instancia de una entidad se asocia con una sola instancia de otra entidad.
Por ejemplo, una persona solo tiene un pasaporte y solo se le da un pasaporte a una persona.
Relación uno a muchos
Es cuando una instancia de una entidad se asocia con más de una instancia de otra entidad.
Por ejemplo, un cliente puede hacer muchos pedidos, pero muchos clientes no pueden hacer un pedido.
Relación muchos a uno
Es cuando más de una instancia de una entidad está asociada con una sola instancia de otra entidad.
Por ejemplo, muchos estudiantes pueden estudiar en una sola universidad, pero un estudiante no puede estudiar en muchas universidades al mismo tiempo.
Relación muchos a muchos
Es cuando más de una instancia de una entidad se asocia con más de una instancia de otra entidad.
Por ejemplo, un estudiante puede asignarse a muchos proyectos y un proyecto se puede asignar a muchos estudiantes.
Al documentar un sistema o proceso, observar el sistema de múltiples maneras aumenta la comprensión de ese sistema.
Los diagramas de entidad relación se usan comúnmente para mostrar el contenido de una base de datos. Ayudan a visualizar cómo se conectan los datos de manera general, y son particularmente útiles para construir una base de datos relacional.
A continuación se muestran los pasos necesarios para construir un modelo de entidad relación:
El primer paso para hacer un diagrama de entidad relación es identificar todas las entidades que se usarán. Una entidad no es más que un rectángulo con una descripción de algo sobre lo que el sistema almacena información.
Se debe dibujar un rectángulo para cada entidad que se pueda pensar. Como ejemplo se tienen las siguientes tres entidades:
Se miran dos entidades, en caso de estar relacionadas entre sí se dibuja una línea continua que conecte las dos entidades.
Para describir la relación de las entidades se dibuja un diamante entre las dos entidades, en la línea que se acaba de agregar.
En el diamante se debe escribir una breve descripción de cómo están relacionadas. Siguiendo el ejemplo, se tiene lo siguiente:
Para efectos del ejemplo en cuestión, se sabe que un alumno puede estar asignado en múltiples cursos y un profesor solo puede impartir un curso. Por tanto, el diagrama queda como:
Se deben estudiar los archivos, formularios, informes y datos que la organización mantiene actualmente para identificar los atributos. También se pueden realizar entrevistas con varias partes interesadas para identificar las entidades. Inicialmente, es importante identificar los atributos sin asignarlos a una entidad particular.
Una vez que se tenga una lista de atributos, deben asignarse a las entidades identificadas. Hay que asegurarse que un atributo se empareje con exactamente una entidad. Si se cree que un atributo debe pertenecer a más de una entidad, debe usarse un modificador para hacerlo único.
Una vez realizada la asignación, se identifican las claves primarias. Si no está disponible una clave única, se debe crear una.
Para efectos de facilitar el ejemplo, solo se muestra un atributo para cada entidad, además de la clave. Sin embargo, se podrían identificar más atributos. Las claves primarias se pueden distinguir de los demás atributos porque están subrayadas.
Se debe continuar conectando las entidades con líneas y agregando los diamantes para describir cada relación, hasta que se hayan descrito todas las relaciones.
Es posible que alguna de las entidades no tenga relación con ninguna otra entidad. Por otro lado, otras entidades pueden tener múltiples relaciones. Una representación más moderna del diagrama E-R es la siguiente:
– Hay que asegurarse que cada entidad aparezca solo una vez en el diagrama.
– En el diagrama se le debe dar un nombre a cada entidad, relación y atributo.
– Se deben examinar con cuidado las relaciones entre las entidades. ¿Son realmente necesarias? ¿Faltan algunas relaciones por definir? Se debe eliminar cualquier relación redundante. Las relaciones no se conectan entre sí.
– Es recomendable usar colores para así resaltar partes importantes del diagrama.
Hay dos razones para crear un diagrama de entidad relación para una base de datos: Se está diseñando un nuevo modelo o se necesita documentar la estructura existente.
Si se tiene una base de datos existente que se necesita documentar, se crea un diagrama de entidad relación utilizando los datos directamente de la base de datos:
Aquí hay un ejemplo del modelo de entidad relación para la venta por Internet, utilizando un diagrama entidad relación:
- Wikipedia, the free encyclopedia (2019). Entity–relationship model. Tomado de: en.wikipedia.org.
- Smartdraw (2019). Entity Relationship Diagram. Tomado de: smartdraw.com.
- Chaitanya Singh (2019). Entity Relationship Diagram – ER Diagram in DBMS. Beginners Book. Tomado de: beginnersbook.com.
- Guru99 (2019). ER Diagram Tutorial in DBMS (with Example). Tomado de: guru99.com.
- Visual Paradigm (2019). What is Entity Relationship Diagram (ERD)? Tomado de: visual-paradigm.com.
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- Adrienne Watt (2019). Chapter 8 The Entity Relationship Data Model. Open Text BC. Tomado de: opentextbc.ca.