¿Qué es un diagrama entidad-relación? Una guía completa

Al diseñar una base de datos relacional, los ingenieros crean un diagrama de entidad-relación para representar cómo se relacionan diferentes piezas de datos. Estos diagramas proporcionan una visualización clara de las relaciones de datos, lo que facilita la comprensión de la estructura general.

El ERD permite a las partes interesadas verificar si el diseño de un sistema de información se alinea con los requisitos del negocio antes de que entre en desarrollo. También permite a los desarrolladores crear bases de datos relacionales que complementen las necesidades de almacenamiento de datos.

Las entidades pueden ser personas, objetos o causas. Se representan en un ERD utilizando diferentes formas, como óvalos, rectángulos o diamantes, y líneas de conexión que ilustran diferentes relaciones y sus atributos clave.

Los ingenieros y arquitectos de bases de datos a menudo combinan el ERD con diagramas de estructura de datos (DSD). Mientras que los ERD se centran en las relaciones entre entidades, los DSD destacan las relaciones entre diferentes elementos de las entidades, ayudando a describir el flujo de información.

La necesidad de usar ERD en DBMS

Imagina que estás construyendo una plataforma de comercio electrónico compleja donde los clientes pueden navegar por productos, agregarlos a un carrito y realizar compras.

Detrás de escena, una tabla de base de datos bien estructurada asegura que todos los datos, desde los detalles del cliente hasta el inventario de productos, estén organizados y sean fácilmente accesibles. El ERD visualiza las relaciones entre diferentes entidades de datos, haciendo que el diseño de la base de datos sea más fluido y eficiente.

• Aclarar las relaciones de datos: Un modelo de entidad-relación representa cómo se relacionan diferentes entidades de datos, ayudando a los equipos a comprender las complejas interacciones entre tablas y reduciendo errores en el diseño de la base de datos.
• Asegurar la integridad de los datos: Los ERD ayudan a mantener la consistencia de los datos y prevenir problemas como registros huérfanos o datos redundantes al representar restricciones, como claves primarias y foráneas.
• Facilitar la comunicación: Los ERD proporcionan una representación visual de la base de datos, lo que facilita comunicar la estructura de la base de datos a partes interesadas no técnicas como analistas de negocios o gerentes de producto.
• Mejorar la escalabilidad y el mantenimiento: Con los ERD, los desarrolladores pueden prever posibles problemas de base de datos a medida que el sistema escala, asegurando que las relaciones y el flujo de datos permanezcan claros incluso cuando se agregan nuevas funciones o entidades.

Componentes de un diagrama de entidad-relación

Entidades, relaciones, atributos y cardinalidad son los principales componentes de un diagrama de flujo de datos ERD.

Entidad

Una entidad es cualquier cosa sobre la que se pueda almacenar datos. En pocas palabras, es aquello que se puede definir, por ejemplo, un objeto, una persona o un concepto. Es un sustantivo representado en una forma rectangular.

┌────────────┐  
│  Entidad                                           │  
└────────────┘  

Un tipo de entidad es un grupo de cosas definibles. De manera similar, un conjunto de entidades es lo mismo que un tipo de entidad pero definido en un momento particular. Por ejemplo, "clientes" es un tipo de entidad, y "clientes que iniciaron sesión ayer" es un conjunto de entidades.

Las entidades se pueden categorizar en tres tipos principales:

• Entidad fuerte: Puede definirse usando sus atributos.
• Entidad débil: No puede definirse usando sus atributos.
• Entidad asociativa: Asocian entidades dentro de un conjunto de entidades.

Cuando un atributo define de manera única una entidad dentro de un conjunto de entidades, se llama clave de entidad. Son de tres tipos. Si uno o más atributos definen una entidad en un conjunto de entidades, es una superclave. Cuando un diseñador de bases de datos elige de manera única una clave para representar una entidad dentro de un conjunto, es la clave primaria. Por último, las claves foráneas identifican relaciones entre diferentes entidades.

Relaciones

Las relaciones son verbos que representan cómo están vinculadas las entidades. Por ejemplo, en la oración "Sarah pagará a través de su teléfono", las entidades "Sarah" y "Teléfono" están conectadas por el acto de pagar.

   ________
  /                  \
/                      \
|     REL            |
 \                     /
  \_______/

En un ERD, las relaciones a menudo se representan como diamantes o etiquetas en líneas de conexión. A veces, puedes encontrar una relación recursiva donde la misma entidad participa en una relación más de una vez.

Atributo

Los atributos a menudo se representan en un óvalo o un círculo. Pueden ser una cualidad, propiedad o característica de una entidad. Cuando un atributo describe la propiedad o características de una relación, se conoce como atributo descriptivo.

   ________
 /                    \
|   Atributo  |
 \________/

Existen diferentes categorías de atributos:

• Sencillo: Su valor no se puede dividir más, por ejemplo, un número de tarjeta de crédito.
• Derivado: El valor de estos atributos se deriva de diferentes atributos, como la edad derivada de una fecha de nacimiento.
• Compuesto: Son subatributos de un atributo. Por ejemplo, la dirección de un estudiante incluye un número de casa.
• De valor único: Tienen solo un valor, como la edad.
• De valor múltiple: Estos atributos pueden tener múltiples valores, como una persona que tiene dos números de teléfono móvil.

Cardinalidad

La cardinalidad describe el número de relaciones o instancias entre entidades. Por lo general, se expresa como una proporción en símbolos llamados pie de cuervo, que pueden ser uno a uno o uno a muchos.

Una relación uno a uno existe entre un profesor y su dirección postal. De manera similar, verás una relación uno a muchos entre estudiantes y sus materias, que también puede verse como una relación muchos a uno, ya que las materias tienen una sola línea de regreso al estudiante.

Por último, las relaciones muchos a muchos pueden ser estudiantes aprendiendo de múltiples profesores. El grupo de profesores, a su vez, está asociado con muchos estudiantes.

Representar componentes ER como partes del discurso

Puedes usar partes del discurso para representar componentes ER, por ejemplo:

• Un nombre propio como Sarah sería una entidad.
• Un nombre común será un tipo de entidad, como profesores.
• Un verbo equivale a un tipo de relación.
• Los adjetivos son atributos de una entidad.
• Los adverbios son atributos descriptivos que transmiten las propiedades de una relación.

Cómo crear un diagrama de entidad-relación simple

Antes de profundizar en la creación de un diagrama de entidad-relación, es crucial entender cómo se representan.

Un ERD puede representarse utilizando tres tipos de modelos de datos:

• Modelo de datos conceptual: Carece de detalles específicos pero ofrece una visión general del alcance del proyecto de la base de datos mientras describe cómo se relacionan los conjuntos de datos.
• Modelo de datos lógico: Describe atributos particulares y relaciones entre puntos de datos. Es más detallado que un modelo de datos conceptual y sirve como base para un modelo de datos físico.
• Modelo de datos físico: Ofrece un plano de la base de datos relacional.

Con este entendimiento, repasemos los pasos para ayudarte a crear un modelo de datos relacional.

1. Decide el propósito y el alcance del proyecto de sistema de información en el que estás trabajando. Entiende lo que estás modelando.
2. Encuentra las entidades involucradas y dibújalas usando rectángulos redondeados con etiquetas apropiadas.
3. Determina cómo están interconectadas las entidades y dibuja líneas para representar esas relaciones. Estas relaciones se etiquetarían usando la forma de diamante.
4. Agrega detalles incorporando atributos de entidad usando la forma ovalada.
5. Presenta las relaciones como uno a uno, uno a muchos o muchos a muchos según sea necesario.

Aquí tienes un ejemplo de un ERD para usar como referencia.

Fuente: Research Gate

Casos de uso del diagrama de entidad-relación

A continuación se presentan algunos casos de uso notables de los diagramas de entidad-relación.

Diseño de bases de datos relacionales

Los ERD ayudan a modelar una base de datos con lógica y reglas de negocio relevantes. Estos diagramas ayudan a los interesados del proyecto a comprender los requisitos para un sistema de información y luego ayudan al equipo a transformar el diseño en una base de datos.

Por ejemplo, imagina una aerolínea que quiere modelar su sistema de reservas. Las entidades podrían incluir Vuelo, Pasajero y Boleto, y las relaciones podrían describir cómo los pasajeros reservan boletos de vuelo. Un ERD ayuda al equipo de desarrollo a entender cómo estructurar estas relaciones antes de construir la base de datos real.

Solución de problemas en una base de datos

Los diagramas de entidad-relación ayudan a los ingenieros a analizar una base de datos existente y comprender las relaciones entre entidades y sus atributos. Cuando surgen problemas, estos diagramas ayudan a los ingenieros a localizar la causa raíz, facilitando una resolución rápida.

Por ejemplo, si un sitio web de comercio electrónico tiene problemas con la gestión de inventario, un ERD ayuda a los ingenieros a rastrear las relaciones entre Productos, Pedidos y Proveedores para identificar dónde se está rompiendo el flujo de datos. Los desarrolladores pueden aislar y resolver rápidamente el problema al identificar las entidades y relaciones.

Estos dos son los principales casos de uso del ERD. Además, el ERD se puede usar para diseñar sistemas de información empresarial o en la reingeniería de procesos de negocio (BPR), donde los ERD agilizan el proceso de modelado o reingeniería de un sistema de información empresarial existente.

En general, los ERD son cruciales para los ingenieros al diseñar bases de datos relacionales.

Desafíos del diagrama de entidad-relación

Es importante tener en cuenta los siguientes desafíos al trabajar con un diagrama de entidad-relación.

• Aunque los diagramas de entidad-relación son invaluables al diseñar una base de datos o solucionar errores, son complicados de usar al trabajar con datos no estructurados o semiestructurados. A menos que los datos estén organizados en diferentes campos, filas y columnas, los ERD no serán útiles.
• Los diagramas de entidad-relación solo funcionan para datos relacionales donde muestran la estructura relacional.
• Por otro lado, usar modelos ER puede ser un desafío si planeas integrarlos con una base de datos existente, especialmente si la base de datos tiene una arquitectura diferente. En tales casos, sería difícil representar adecuadamente las relaciones de entidad.

Mejores prácticas para crear ERD

Al trabajar con ERD, es mejor alinearse con estas prácticas para evitar rehacer el trabajo o intercambios innecesarios con el equipo.

• Alinéate con el modelo de datos que deseas dibujar. Decide qué es necesario para tu propósito. Puedes optar por cualquiera entre modelos de datos conceptuales, lógicos o físicos.
• Se consistente con la notación que usas para representar entidades, sus relaciones, atributos y cardinalidad.
• Involucra a las partes interesadas mientras modelas la base de datos, ayudándote a mantener a todos alineados con los requisitos del negocio.
• Presta atención a las inconsistencias, como entidades faltantes, información de relaciones o atributos al solucionar un problema de base de datos relacional.
• Asegúrate de etiquetar las entidades y relaciones, pero no las compliques con detalles innecesarios.
• Deja que el ERD apoye y actualice tus requisitos de almacenamiento de datos a medida que el sistema evoluciona.

Aumentar la eficiencia a través de la planificación

Los ERD ofrecen una forma clara de visualizar los datos. Facilitan mostrar cómo sería el sistema de base de datos en términos de su arquitectura y obtener comentarios del equipo. Esto ayuda a evitar cualquier error que pueda surgir más tarde debido a la desalineación de las partes interesadas o al aumento del alcance.

Además, planificar visualmente la estructura de la base de datos ayuda a eliminar cuellos de botella que podrían surgir durante el desarrollo. Permite al equipo de desarrollo trabajar de manera más eficiente cuando no hay una lucha constante contra incendios involucrada.

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