Transformación ER-Jerarquico para el diseño de bases de datos

Diagramas de estructura de árbol
Un diagrama de estructura de árbol en el esquema de una base de datos jerárquica. Este tipo de diagrama esta formado por dos componentes básicos:

• Cajas, que corresponden a tipos de registro.
• Líneas, que corresponden a enlaces.

Un diagrama de estructura de árbol tiene el mismo propósito que un diagrama de entidad-relación; a saber, especificar la estructura lógica global de la base de datos. Un diagrama de estructura de árbol es similar a un diagrama de estructura de datos en el modelo de red. La principal diferencia es que en este último los tipos de registro se organizan en forma de grafo arbitrario, mientras que en el primero se organizan en forma de árbol con raíz.
Tenemos que ser más precisos en lo que quiere decir árbol con raíz. En primer lugar, el grafo no puede contener ciclos. En segundo lugar, Las relaciones formadas en el grafo deben ser de tal forma que solo existan relaciones uno a muchos o uno a uno entre un padre y un hijo. La forma general de una estructura de árbol. Nótese que las flechas están apuntando de padres a hijos. Un padre puede tener una flecha apuntando a un hijo, pero un hijo siempre debe tener una flecha apuntando a su padre.
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El esquema de base de datos se representa como una colección de diagramas de estructura de árbol. Para cada diagrama existe una única instancia del árbol de base de datos. La raíz de este árbol es un nodo ficticio. Los hijos de este nodo son instancias del tipo de registro adecuado. Cada una de esas instancias de hijo puede tener, a su vez, varias instancias de varios tipos de registro, según se especifica en el diagrama de estructura de árbol correspondiente.
Para comprender como están formados los diagramas de estructura de árbol, veremos como transformar los diagramas de entidad-relación en sus correspondientes diagramas de estructura de árbol. Primero mostraremos como pueden aplicarse estas transformaciones a una sola relación. Después trataremos el tema de cómo asegurar que los diagramas resultantes tengan forma de árboles con raíz.
Relaciones únicas
Las relaciones entre los atributos en la entidad relación, que consta de los dos conjuntos de entidades cliente y cuenta relacionados por medio de la relación binaria uno a muchos CliCta sin atributos descriptores. Este diagrama especifica que un cliente puede tener varias cuentas pero que una cuenta solo puede pertenecer a un cliente. El diagrama de estructura de árbol correspondiente se muestra en la Figura.
El tipo de registro cliente corresponde al conjunto de entidades cliente. Incluye tres campos: nombre, calle y ciudad. De manera similar, cuenta es el tipo de registro que corresponde al conjunto de entidades cuenta. Incluye dos campos: numero y saldo. Finalmente, la relación CliCta se ha sustituido por el enlace CliCta, con una flecha apuntando a tipo de registro cliente.
Así una instancia de una base de datos que corresponda al esquema que se acaba de Describir puede contener varios registros cliente enlazados a varios registros cuenta, como se muestra en la Figura. Puesto que la relación es uno a muchos de cliente a cuenta, un cliente puede tener más de una cuenta.
Sin embargo, una cuenta no puede pertenecer a más de un cliente, como puede verse en el ejemplo de base de datos. Si la relación CliCta es uno a uno, entonces el enlace CliCta tiene dos flechas, una apuntando al tipo de registro cuenta y otra apuntando al tipo de registro cliente. En la figura aparece un ejemplo en el que la relaciones uno a uno, una cuenta puede pertenecer a exclusivamente a un cliente, y un cliente puede tener exclusivamente una cuenta, como puede verse en el ejemplo de base de datos.
Si la relación CliCta es muchos a muchos, entonces la transformación del diagrama E-R a un diagrama de estructura de árbol es más complicada. Esto se debe a que en el modelo jerárquico solo pueden representarse directamente las relaciones uno a muchos y uno a uno.
Existen varias formas distintas de transformar este diagrama E-R en un diagrama de Estructura de árbol. Sin embargo, todos estos diagramas comparten la propiedad de que el árbol (o árboles) de base de datos tendrá(n) registros repetidos.
La decisión de que método de transformación debe utilizarse depende de muchos factores, entre los que se incluyen:

• El tipo de consultas esperadas en la base de datos.
• El grado al que el esquema global de base de datos que se esta modelando se ajusta al modelo E-R dado.

Si una relación incluye también un atributo descriptivo, la transformación de un diagrama E-R a un diagrama de estructura de árboles mas complicada. Esto se debe a que un enlace no puede contener un valor de un dato. En este caso se necesita crear un nuevo tipo de registro y establecer los enlaces adecuados. La forma de establecer los enlaces dependerá de cómo se defina la relación CliCta.
Si la relación CliCta fuera uno a uno con el atributo fecha, entonces el algoritmo de transformación seria similar al descrito arriba. La única diferencia es que los dos enlaces CliFecha y FechaCta serian uno a uno.
Si la relación CliCta fuera muchos a muchos con el atributo fecha, entonces habría de nuevo varias transformaciones alternativas. Usaremos la transformación más general, similar a la que se aplico en el caso en que la relación CliCta no tenia atributo descriptivo. Los tipos de registro cliente, cuenta y fecha necesitan repetirse y se deben crear dos diagramas de estructura de árbol.


Cliente, Fecha, Cuenta, Cliente, Cuenta, Sucursal 

Considérese el diagrama de entidad-relación de la figura, que consta de tres conjuntos de entidades, cliente, cuenta y sucursal, relacionados mediante el conjunto de relaciones general sin atributo descriptivo. Este diagrama especifica que un cliente puede tener varias cuentas, cada una de las cuales se localiza en una sucursal bancaria especifica, y que una cuenta puede pertenecer a varios clientes distintos.
Existen varias formas de transformar este diagrama E-R en un diagrama de estructura de árbol. De nuevo, todos tienen la propiedad de que el árbol (o árboles) de la base de datos se encuentran registros repetidos. La transformación mas directa es crear dos diagramas de estructura de árbol, como se ilustra en la Figura.
Este algoritmo de transformación puede extenderse de una manera directa para tratar relaciones que abarcan más de tres conjuntos de entidades. Simplemente repetimos los distintos tipos de registros y generamos tantos diagramas de estructura de árbol como sea necesario. Este enfoque, a su vez, puede extenderse para tratar una relación general que tenga algunos atributos descriptivos. Todo lo que hace falta es crear un nuevo tipo de registro con un campo para cada atributo descriptivo, y después insertar ese tipo de registro en el lugar apropiado en el diagrama de estructura de árbol.