REPRESENTACIÓN DE LOS PROBLEMAS DEL MUNDO REAL

La interpretación de los fenómenos que ocurren en la naturaleza es una actividad innata del ser humano. En efecto. El proceso de interpretación de un fenómeno consiste en primer lugar en la caracterización del mismo; es decir en la propuesta de las propiedades o parámetros que caracterizan a ese fenómeno natural y que por lo tanto, lo hacen diferente de cualquier otro.

En este modelo, se establece la forma en la cual será medida; es decir el dominio en el cual estas propiedades pueden ser definidas las relaciones existentes entre todas las propiedades que definen el fenómeno en estudio.

REPRESENTACION DE LOS PROBLEMAS DEL MUNDO REAL

Al conjunto de las propiedades que caracterizan un fenómeno se le denomina datos, pueden presentar para un determinado fenómeno, junto con el conjunto de las relaciones o dependencias entre las mismas se le denomina información.

La medición de los valores correspondientes a los datos es realizada por el hombre haciendo uso, de nuevo, del principio de la atracción.

La información correspondiente a un determinado fenómeno debe ser almacenada usando para ello un método concreto que permita la comunicación de esta información.

En muchos casos es necesario almacenar para cada uno de los datos el valor medio y la representación del dato o significado del mismo, de forma que esta información pueda ser interpretada.

Si un fenómeno puede ser descrito mediante un conjunto de datos o propiedades, estos datos toman un determinado valor en un instante dado el fenómeno, y por tanto cuando se almacenan estos datos se esta almacenando ese instante.

Un modelo de datos es una unidad de abstracción mediante la cual puede describirse un fenómeno real o abstracto.

PROBLEMAS DEL MUNDO REAL

En el mundo real se presentan un gran numero de diferentes problemas a solucionar, problemas de la naturaleza, problemas sociales, económicos, de organización etc. Por ejemplo, el comportamiento de las plantas, el crecimiento de la población, en definitiva, cualquier hecho, real o no que ocurre o parece que ocurre en el mundo real.

El primer paso en la representación del conocimiento acerca de un problema del mundo real es la caracterización del mismo.

El problema que se desea representar puede ser visto como un sistema en el que intervienen una serie de parámetros o propiedades del mismo. Estas propiedades pueden representar a uno o una colección de datos que deben ser medidos en un determinado tipo de datos básico.

El termino sistema es ampliamente utilizado en todas las áreas del conocimiento para identificar un conjunto de elementos cuyas propiedades e interdependencias dan lugar al comportamiento de ese conjunto, comportamiento que los diferencia de otros sistemas. En el mundo real todo puede ser visto como un sistema, desde los sistemas biológicos, sociales, comerciales etc.

De forma general, para el estudio de un sistema es necesario la simplificación del problema que representa el mismo. Esta simplificación comienza por la determinación de la frontera o limite del sistema.

ABSTRACCION

Es la capacidad mediante la cual una serie de se categorizan en un nuevo objeto mediante una función de pertenencia. Al nuevo objeto se le denomina clase o tipo de objeto, y todos los elementos categorizados en esta clase tienen propiedades comunes, las cuales caracterizan la clase, la abstracción permite ocultar los detalles, simplificando la descripción de un problema mediante la agrupación de elementos con propiedades comunes que intervienen en el mismo.

LA ABSTRACCION ES UTILIZADA DE DOS FORMAS:

• GENERALIZACION:

Es la Abstracción por la cual un conjunto de clases de objetos puede ser visto como una nueva clase de objetos más general.

• AGREGACION:

Es la capacidad de considerar un objeto basándose en los elementos que lo contribuyen.

FORMA ASCENDENTE

Inicialmente deben ser determinados aquellos objetos simples, aquellos datos o propiedades simples que intervienen en el problema o sistema en estudio.

Una vez definidas las clases de objetos que intervienen en el problema y haciendo uso de la abstracción, estas clases pueden ser generalizadas en clases de objetos de mayor categoría y que agrupan a varias clases más simples.

FORMA DESCENDENTE

Inicialmente se identifican las clases de objetos más generales y se procede a un proceso de especificación e instanciacion de las mismas hasta alcanzar las propiedades o datos que intervienen en el problema.

• Los modelos de datos.

LOS MODELOS DE DATOS

• El análisis de un problema tiene como objetivo el proponer un modelo del comportamiento y características del mismo. Este modelo está basado en una representación de los elementos del problema, de las relaciones entre los mismos y del comportamiento de estos elementos y sus relaciones en el tiempo.

• Mediante un modelo de datos el sistema es descrito como una clase de objeto que interacciona con otra clase de objetos. El sistema está a su vez formado pos otra clase, las cuales pueden a su vez ser clasificadas o refinadas.

• Un modelo de datos es una abstracción mediante la cual pueden ser descritas las características estratégicas y dinámicas de un sistema.

• Pero ningún modelo de datos puede describir al mismo tiempo la naturaleza estática y dinámica de un sistema. Por ello, un modelo de datos esta a su vez formado por dos submodelos:

• Un submodelo encargado de definir las propiedades dinámicas del sistema

• Un submodelo encargado de describir las propiedades dinámicas del sistema

• Todos ellos están basados en el uso de la abstracción para la definición de tipos de clases. Una teoría se soporta en un modelo. Todos los modelos presentan:

• Un conjunto de reglas mediante las cuales puede ser presentado gráficamente el problema. Mediante el uso de estas reglas y con la simbología son también representadas las restricciones existentes en el problema.

• Un pseudolenguage. Describe las propiedades estáticas y dinámicas del problema.

• Un conjunto de restricciones que limitan el ámbito en el que el modelo puede ser utilizado. Marca los límites de los sistemas a representar

• Los niveles de datos son de interés en nuestro contexto, permiten la representación del problema a tres niveles diferentes:

• Nivel conceptual.- describen sus propiedades y el dominio o tipo de dato básico en el cual pueden ser medidas, son descritas las relaciones entre los tipos de objeto, relaciones jerárquicas o no, apoyándose para ello en los principios de la abstracción.

Se representa el mundo real del problema tal y como se percibe. La visión conceptual solo es dependiente de:

• Las características del problema o sistema que se desea representar.

• El detalle de la presentación, el cual si depende de la parte o partes o globalidad del problema que se desea representar para su posterior tratamiento.

• NIVEL LOGICO

• Este nivel representa el problema bajo las limitaciones impuestas por la representación y el tratamiento de la información que se vaya a realizar; es decir se introduce en la representación, las limitaciones o restricciones que imponen los mecanismos y soportes que se van a utilizar para la representación y tratamiento de la información del problema.

• Esta claro que el tratamiento manual de la información predispone unas restricciones, en cuanto al soporte y forma en que esta debe ser almacenada para su posterior tratamiento, muy diferentes al tratamiento automatizado y mediante un computador de la información correspondiente al mismo problema

• Mientras el nivel conceptual el problema se representa tal y como es captado desde el mundo real, en el nivel lógico esta representación es filtrada o alterada para que se adapte a las limitaciones existentes para llevar a cabo este proceso.

• NIVEL FISICO

• Esta guiado tanto por el soporte utilizado para su representación como por los métodos o mecanismos que se van a utilizar para el tratamiento de la información correspondiente.

• El problema se representa en la forma en que es visto por el sistema de representación y tratamiento utilizado, y no como existe o es visto desde el mundo real.

• Determina las estructuras utilizadas para el almacenamiento de la información, al igual que en el tratamiento manual, la visión física determina los documentos, sus formatos, compaginación, ubicación y archivos utilizados para el almacenamiento de la información.

• El proceso de representación del problema debe de ser realizado siguiendo una metodología o plan preestablecido de antemano.

• Modelos de datos y sistemas de gestión de bases de datos.

• Los SGBD y los elementos que lo componen y que permiten haciendo uso de ellos la definición de los datos correspondientes al problema de estudio.

• Cada SGBD esta basado en el uso de un modelo de datos y en el uso de una teoría.

• El DML del SGBD es el encargado de la manipulación de los datos representados y almacenados en la base de datos.

• Cada SGBD tiene su propio DDL y DML con su propio lenguaje de consulta, cuya filosofía y sintaxis esta basada en el modelo de datos en el cual se asienta el SGDB.

2.3 EL MODELO ENTIDAD-INTERRELACIÓN

El modelo entidad-interrelación esta soportado en la representación de los datos haciendo uso de grafos y de tablas.

Mediante un conjunto de símbolos y haciendo uso de un conjunto reducido de reglas, son representados los elementos que forman parte del sistema y las relaciones existentes entre ellos, siendo estos elementos descritos mediante un pseudolenguaje basado en una gramática sencilla.

El modelo E-R propone el uso de tablas bidimensionales para la representación particular de cada uno y, por lo tanto, de los conjuntos de elementos particulares y sus relaciones existentes en el sistema.

Antes de empezar a describir el modelo E-R, es necesario introducir una serie de conceptos básicos que son utilizados por el mismo, asi se define:

CONJUNTO: Se denomina conjunto, en este contexto, al igual que en la teoría clásica de conjuntos, a la agregación de una serie de objetos elementales mediante una función de pertenencia.

La función de pertenencia caracteriza a los elementos dentro de un conjunto, ni duplicación de los mismos.

RELACION: Se denomina relacion a un conjunto que representa una correspondencia entre dos o más conjuntos. Una relacion es, por tanto, un nuevo conjunto en el que cada elemento esta formado por la agregación de los elementos de los conjuntos individuales que intervienen en la relacion.

INTENSIÓN Y EXTENSIÓN: Tanto los conjuntos como las relaciones pueden ser descritos en término de intensión y extensión. La intensión o comprensión representa, en términos de abstracción, la clasificación de una serie de elementos individuales en un tipo o clase de objeto al que se le ha denominado conjunto o relacion.

La extensión representa también en términos de abstracción, la instanciación de un tipo o clase de objetos (el conjunto o la relacion).así la intensión es la descripción del tipo o clase de objeto (conjunto o relacion), y la extensión es la descripción de los elementos individuales o instancias de objetos(los elementos del conjunto).

DOMINIO: Se denomina dominio a los conjuntos homogéneos, es decir, aquellos conjuntos cuyos elementos son homogéneos.

Un dominio, en términos de abstracción, es una especialización de un conjunto.

ATRIBUTO: Se denomina atributo de un dominio a la intención de ese dominio, y el valor del atributo será la extensión del dominio. Un atributo identifica la semántica de un dominio para la descripción de un problema, es decir, el significado de un dato que forma parte del sistema en el mundo real.

Un atributo, un dato, es definido en función de un dominio (la intensión),y el conjunto de posibles valores que pueden ser medidos para ese atributo determina el posible conjunto de extensiones de ese dominio.

Por ejemplo:

El atributo edad considerado en un determinado problema en el que se trate la edad de una serie de objetos personas.

ENTIDAD: Una entidad es un tipo de objeto (un conjunto) definido en base a la agregación de una serie de atributos.

Una entidad corresponde a la caracterización de objetos del mundo real, los cuales son definidos y diferenciados del resto de los objetos, sobre la base del conjunto de atributos que se agregan.

Las entidades tienen como los conjuntos, intensiones y extensiones.

La intensión de una entidad es denominada tipo de entidad y representa el posible conjunto de objetos definidos en base a la agregación de un mismo conjunto de atributos.

Es decir, en términos de abstracción, un tipo de entidad representa la clasificación de las entidades individuales.

La extensión de un tipo de entidad es denominada conjunto de entidades, y se corresponde con todos los valores que en un momento dado están asociados con cada atributo que define el tipo de entidad.

INTERRELACIÓN: La interpretación dada para las entidades puede ser igualmente propuesta para las interrelaciones.

Así, una interrelación representa la relacion existente entre entidades denominándose tipo de interrelación a la intensión de la relacion existente entre dos tipos de entidad.

Por ejemplo:

• El tipo de interrelación dueño _de entre el tipo de entidad persona y el tipo de entidad coche, representa la relacion existente entre las personas que son dueñas de algún coche.

La extensión de un tipo de interrelación es denominada conjunto de interrelaciones, y representa a cada una de las posibles correspondencias entre los conjuntos de entidades que intervienen en el tipo de interrelación.

2.3.1 ENTIDADES E INTERRELACIONES EN EL MODELO E-R

En el modelo E-R se considera que una entidad es un objeto real o abstracto que forma parte del sistema o problema en estudio y que cumple las siguientes propiedades:

• Tiene existencia propia: Es decir, desde el punto de vista en el cual se estudia el sistema y al nivel de abstracción en el cual es considerado, la entidad existe como un elemento que interviene en el comportamiento global del sistema.

• Es distinguible del resto de las entidades (objetos) que intervienen en el sistema

• Las entidades de un mismo tipo están definidas en base a un mismo conjunto de atributos, cada uno de ellos definido en un mismo dominio.

Existen dos tipos de entidad en el modelo E-R:

TIPO DE ENTIDADES FUERTES:

Cuya existencia no depende de la existencia de ningún otro tipo de entidad en la consideración del problema.

TIPO DE ENTIDADES DÉBILES:

Cuya existencia depende de la existencia de un tipo de entidad fuerte.

A su vez, los tipos de entidad débiles pueden ser de dos tipos:

DEBILIDAD POR IDENTIFICACIÓN:

Por lo que una entidad débil no puede ser identificada (reconocida o diferenciada del resto de las entidades del mismo u otro tipo) a no ser que se identifique una entidad fuerte por cuya existencia esta presente la debilidad.

DEBILIDAD POR EXISTENCIA:

Por lo que una entidad débil puede ser identificada sin necesidad de identificar la entidad fuerte por la cual existe.

Tipos de interrelación.

*Fuertes.

*Débiles

Fuerte.

Representa la relación entre 2 tipos

de entidad fuertes.

Débil.

Representa la relación entre un tipo de entidad fuerte y una débil o bien dos tipos de identidades débiles.

Diagrama E-R

• En un diagrama E-R es necesario representar para cada tipo de interrelacionar, las cardinalidades con la de cada tipo de identidad interviene en el tipo de interrelación , sin un tipo de interrelación representa una correspondencia entre conjuntos ( tipo de identidades).

• En un diagrama E-R las cardinalidades se representan mediante una pareja de datos

( en minúsculas) de forma:

( cardinalidad mínima, cardinalidad máxima).

Asociada a cada una de los tipos de identidad que intervienen en un tipo de interrelación dado.

Descripción de los tipos de identidad y interrelación.

• Los tipos de entidad, en el modelo E-R, son caracterizados en base a un conjunto de propiedades.

• A este conjunto de propiedades se le denominan atributos.

Atributo.

• Es una interpretación de un dominio para un determinado tipo de entidad aportando un significado en el mundo del problema en el cual este tipo de entidad es considerado

Representación en los atributos en los tipos de entidad

Los atributos pueden ser:

• Simples

• Compuesto.

Simples: Aportan un significado semántica a un único dominio.

Compuesto: aporta una semántica a un conjunto de dominios.

El tipo de interrelación (P-A) se ha descompuesto en un nuevo tipo de entidad denominado Examen, y se

Los tipos de interrcalación en el modelo E-R

• El modelo E-R permite la representación de cualquier tipo de relación existente entre los objetos del mondo real que forma parte del dominio del problema en estudio.

2.4.- Representación de las restricciones en el modelo EE-R

(Entidad- Interrelación Extendida)

Este modelo cuenta con mecanismos para la representación de las restricciones que están presentes en los problemas del mundo real.

Una restricción es una condición que está presente para un conjunto o subconjunto de objetos que están presentes en el dominio del problema.

Las restricciones pueden aparecer:

• En los valores que pueden ser medidos para un atributo

• En el valor de las cardinalidades máximas y mínimas

• En la existencia de entidades pertenecientes a un determinado tipo de entidad.

La representación de las restricciones existentes en un problema del mundo real está directamente ligada a la semántica del problema.

La representación de la semántica (Significado de símbolos) es extremadamente compleja si no se utiliza un lenguaje natural.

Pocos modelos de datos son capaces de representar de forma efectiva la semántica de un problema del mundo real, y menos aun mediante una representación gráfica.

En el modelo EE-R es posible representar gráficamente parte de las restricciones (Aunque no todas) como el límite o intervalo de valores que puede tomar un atributo, necesitándose para ello una representación textual del problema del mundo real.

2.5.- Sintaxis del modelo EE-R

La representación textual de un problema del mundo real mediante el modelo EE-R requiere la representación mediante una gramática (Reglas y principios de un lenguaje) preestablecida del conocimiento e información acerca de las características del problema.

Mediante una descripción simple se deben describir todos los elementos del problema y todas aquellas características de estos que permiten su identificación en el mundo real, así como dentro del conjunto de los objetos representados.

La siguiente sintaxis no pretende ser una descripción formal del modelo EE-R, sino una guía a seguir que permita especificar la representación de un problema, además de gráficamente, sintácticamente favoreciendo la calidad y legibilidad de la documentación que se genere del proceso de análisis del problema en estudio.