Es el proceso por el que se determina la organización de una base de datos incluidas su estructura, contenido y aplicaciones que se han de desarrollar. Es un proceso complejo que abarca decisiones a distintos niveles. La complejidad se controla mejor si el problema se descompone en subproblemas que se resuelven independientemente. Así el diseño de base de datos se descompone en diseño conceptual, diseño lógico y diseño físico.
Realidad > problema (análisis de requisitos) > análisis de datos (diseño conceptual) > diseño lógico > diseño físico > base de datos
Cada diseño de los anteriores deriva en un esquema, así: diseño conceptual en esquema conceptual, diseño lógico en esquema lógico y diseño físico en esquema físico. Veamos cada diseño por separado:
Parte de las especificaciones de requisitos de los usuarios y su resultado es el esquema conceptual de la base de datos. Un esquema conceptual es una descripción de alto nivel de la estructura de la base de datos independientemente del SGBD que se vaya a utilizar. El proceso de definición de requisitos y del diseño conceptual exige identificar las necesidades de información de los usuarios y representarlas en un modelo bien definido. El diseño del esquema conceptual lo haremos mediante el modelo entidad-relación.
Es el proceso de construir un esquema de la información que utiliza la empresa basándose en un modelo conceptual de la base de datos e independientemente del SGBD que se vaya a utilizar y de cualquier otro aspecto físico. En esta etapa se transforma el esquema conceptual en un esquema lógico que utilziará las estructuras de datos del modelo de base de datos que vaya a utilizar.
La normalización es una técnica que se utiliza para comprobar la validez de los esquemas lógicos basados en el modelo relacional ya que asegura que las relaciones no son redundantes. El esquema lógico es una fuente de información para el diseño físico. Además tiene un papel importante durante la etapa de mantenimiento del sistema ya que permite que los futuros cambios se realicen sobre los programas de aplicación o sobre los datos.
Es el proceso de producir la descripción de la implementación de la base de datos en memoria secundaria. Incluye las estructuras de almacenamiento y los métodos de acceso que permiten un acceso eficiente a los datos. Para llevar a cabo esta etapa se debe haber decidido qué sistema gestor de base de datos se va a utilizar ya que el esquema físico se adapta a él.
El propósito del diseño físico es describir cómo se va a implementar físicamente el esquema lógico obtenido en la fase anterior. Concretamente en el modelo relacional esto consiste en:
Es una representación de la realidad que conserva solo los datos relevantes. Una base de datos incorpora un modelo de la realidad. El Sistema Gestor de Bases de Datos gestiona la base de datos de modo que cada usuario pueda registrar, acceder y manipular los datos que constituyen su modelo de la realidad. Los usuarios, manipulando los datos, pueden obtener información que les sea útil, por lo tanto, los modelos sirven para eliminar los detalles irrelevantes y comprender la realidad de los usuarios individuales. Para modelar debemos identificar y asociar elementos de la realidad con elementos del modelo. Si esta asociación se hace correctamente, el modelo se puede usar para resolver el problema.
El modelo Entidad-Relación (E/R) es un modelo conceptual de datos orientado a entidades. Se basa en una técnica de representación gráfica que incorpora información relativa a los datos y a las relaciones existentes entre ellos para darnos una visión del mundo real eliminando los detalles irrelevantes. Fue propuesto por Peter Chen en el año 1976 y según su autor el modelo E/R puede ser utilizado como una base para una vista unificada de los datos adoptando el enfoque más natural del mundo real que consiste en entidades y relaciones.
Los elementos básicos del modelo E/R son la entidad, los atributos, la relación y el dominio:
Entidades
Entidad es cualquier objeto real o abstracto que existe en la realidad y acerca del cual queremos almacenar información en la base de datos. Las entidades poseen un predicado asociado que hace que los ejemplares lo cumplan. Se representan gráficamente mediante un rectángulo con el nombre en su interior.
NOMBREAtributos
Es cada una de las características o propiedades que tiene una entidad.Se representa de dos formas, con un óvalo y dentro un nombre o con un círculo pequeño y al lado el nombre
ATRIBUTODentro de los atributos tenemos los que se denominan identificadores, que son los atributos que identifican de manera unívoca cada ocurrencia de la entidad (solamente tiene uno que lo diferencia de los demás (p.ej.: DNI)). Toda entidad debe tener al menos un atributo identificador. Tendremos identificadores primarios y alternativos, cuando una entidad tenga varios identificadores elegiremos uno que será el identificador primario y el resto pasarán a ser identificadores alternativos.
Si solo hay un identificador simple lo marcaremos subrayando el nombre y cuando sea compuesto uniremos los dos enlaces a la entidad entre ellos con una línea en caso de que utilicemos elipses, o rellenamos el círculo en caso de que utilicemos la otra opción.
También podemos tener atributos mono-evaluados, que son los que representan un único valor, como por ejemplo DNI, o multi-evaluados, que pueden representar varios valores simultáneamente, como por ejemplo teléfono.
Tenemos también atributos derivados, que son atributos cuyo valor se obtiene aplicando una fórmula normalmente a partir del valor de otros atributos. Estos atributos al final no se almacenan en la base de datos, su valor se obtendrá en el momento que sean necesarios aplicando la fórmula correspondiente. Se pone en una elipse con línea discontínua.
Por último tenemos los atributos propios, que son los que tienen las relaciones, su representación es la misma, salvo que están unidos al símbolo de la relación.
Relación
Es una correspondencia o asociación entre entidades. Se representa mediante un rombo que lleva el nombre en el interior. El nombre suele ser un verbo o forma verbal.
Dominio
El dominio es el conjunto de valores que puede tomar un atributo. Hay dos tipos de dominios: los dominios generales, comprendidos entre un máximo y un mínimo, y los dominios restingidos, que pertenecen a un conjunto de valores específicos.