Fundamentos para el diseño de bases de datos relacionales
Conceptos Fundamentales
Antes de iniciar el diseño, es importante comprender los conceptos clave:
- Base de datos relacional: Organiza los datos en tablas (relaciones) con filas (tuplas) y columnas (atributos).
- Esquema: La estructura de una base de datos, que incluye tablas, columnas y relaciones.
- Clave primaria (Primary Key): Identificador único para cada registro en una tabla.
- Clave foránea (Foreign Key): Atributo que establece una relación entre tablas.
- Normalización: Proceso para organizar los datos y eliminar redundancias.
Proceso de Diseño
Fase 1: Recolección y Análisis de Requisitos
Identificar los objetivos del sistema: ¿Qué problema resolverá la base de datos?
Entrevistar a los usuarios: Recoger requisitos funcionales y no funcionales.
Identificar las entidades: ¿Qué objetos o conceptos del sistema necesitan ser representados en la base de datos?
- Ejemplo: En un sistema de ventas, las entidades podrían ser Clientes, Productos y Pedidos.
Definir relaciones entre entidades: ¿Cómo interactúan las entidades entre sí?
Fase 2: Modelo Conceptual
Diagrama Entidad-Relación (E-R):
- Representa gráficamente las entidades, atributos y relaciones.
Componentes principales:
- Entidades: Representadas por rectángulos.
- Atributos: Representados por óvalos.
- Relaciones: Representadas por rombos, que conectan entidades.
Ejemplo:
- Entidades: Cliente, Pedido.
- Relación: "Realiza" entre Cliente y Pedido.
Definir cardinalidades:
- 1:1 (uno a uno): Un cliente tiene una única dirección.
- 1:N (uno a muchos): Un cliente puede realizar varios pedidos.
- N:M (muchos a muchos): Un producto puede pertenecer a varios pedidos y un pedido puede incluir varios productos.
Fase 3: Modelo Lógico
Convertir el diagrama E-R en tablas:
- Cada entidad se convierte en una tabla.
- Los atributos se convierten en columnas.
- Las relaciones se convierten en claves foráneas.
Ejemplo:
- Entidad: Cliente → Tabla: Cliente con columnas id_cliente, nombre, email.
- Relación: Pedido → Tabla: Pedido con columnas id_pedido, fecha, id_cliente (clave foránea).
Aplicar normalización:
- Elimina redundancias y asegura consistencia.
Formas normales:
- 1FN: Cada celda de la tabla debe contener un único valor.
- 2FN: Cumple con 1FN y cada atributo no clave depende completamente de la clave primaria.
- 3FN: Cumple con 2FN y elimina dependencias transitivas.
Identificar claves:
- Primaria: Identificador único.
- Foránea: Relación con otra tabla.
Fase 4: Modelo Físico
Seleccionar el Sistema de Gestión de Bases de Datos (DBMS):
- Ejemplos: MySQL, PostgreSQL, SQL Server.
Definir tipos de datos:
- Escoge el tipo adecuado para cada columna.
- Ejemplo: INT, VARCHAR, DATE, BOOLEAN.
Crear restricciones:
- NOT NULL: Campo obligatorio.
- UNIQUE: No permite duplicados.
- CHECK: Restringe valores permitidos.
- DEFAULT: Establece valores por defecto.
SQL de creación:
CREATE TABLE Cliente (
id_cliente INT PRIMARY KEY,
nombre VARCHAR(50) NOT NULL,
email VARCHAR(100) UNIQUE
);
CREATE TABLE Pedido (
id_pedido INT PRIMARY KEY,
fecha DATE NOT NULL,
id_cliente INT,
FOREIGN KEY (id_cliente) REFERENCES Cliente(id_cliente)
);
Buenas Prácticas de Diseño
Usar nombres significativos:
- Nombres de tablas y columnas deben ser claros y descriptivos.
Evitar redundancia de datos:
- Usa normalización para evitar almacenar la misma información en múltiples lugares.
Diseñar para la escalabilidad:
- Piensa en el crecimiento futuro del sistema.
Documentar el diseño:
- Mantén registros del modelo E-R, decisiones tomadas y cambios realizados.
Optimizar índices:
- Usa índices en columnas frecuentemente consultadas para mejorar el rendimiento.
Ejemplo Completo
Supongamos un sistema de ventas con las siguientes entidades y relaciones:
Entidades: Cliente, Producto, Pedido.
Relaciones:
- Un cliente puede hacer muchos pedidos (1:N).
- Un pedido puede incluir muchos productos y un producto puede estar en varios pedidos (N:M).
Modelo E-R:
Tablas: Cliente, Pedido, Producto.
Relación N:M: Se crea una tabla intermedia llamada Pedido_Producto con claves foráneas de Pedido y Producto.
Implementación SQL:
CREATE TABLE Cliente (
id_cliente INT PRIMARY KEY,
nombre VARCHAR(50),
email VARCHAR(100)
);
CREATE TABLE Producto (
id_producto INT PRIMARY KEY,
nombre VARCHAR(50),
precio DECIMAL(10, 2)
);
CREATE TABLE Pedido (
id_pedido INT PRIMARY KEY,
fecha DATE,
id_cliente INT,
FOREIGN KEY (id_cliente) REFERENCES Cliente(id_cliente)
);
CREATE TABLE Pedido_Producto (
id_pedido INT,
id_producto INT,
cantidad INT,
PRIMARY KEY (id_pedido, id_producto),
FOREIGN KEY (id_pedido) REFERENCES Pedido(id_pedido),
FOREIGN KEY (id_producto) REFERENCES Producto(id_producto)
);
Validación y Pruebas
Verificar integridad referencial:
- Asegúrate de que las claves foráneas funcionan correctamente.
Probar consultas:
- Ejecuta consultas para confirmar que la base de datos responde según lo esperado.
Ejemplo:
SELECT c.nombre, p.fecha, pr.nombre
FROM Cliente c
JOIN Pedido p ON c.id_cliente = p.id_cliente
JOIN Pedido_Producto pp ON p.id_pedido = pp.id_pedido
JOIN Producto pr ON pp.id_producto = pr.id_producto;
Evaluar rendimiento:
- Optimiza índices y estructura según sea necesario.