Modelos de datos.

Para introducirnos en este tema, empezaremos definiendo que es un modelo.

modelo:
Es una representación de la realidad que contiene las características generales de algo que se va a realizar. En base de datos, esta representación la elaboramos de forma gráfica.

¿Qué es modelo de datos?

Es una colección de herramientas conceptuales para describir los datos, las relaciones que existen entre ellos, semántica asociada a los datos y restricciones de consistencia.
Los modelos de datos se dividen en tres grupos:

Modelos lógicos basados en objetos.
Modelos lógicos basados en registros.
Modelos físicos de datos.

Modelos lógicos basados en objetos.   

Se usan para describir datos en los niveles conceptual y de visión, es decir, con este modelo representamos los datos de tal forma como nosotros los captamos en el mundo real, tienen una capacidad de estructuración bastante flexible y permiten especificar restricciones de datos explícitamente. Existen diferentes modelos de este tipo, pero el más utilizado por su sencillez y eficiencia es el modelo Entidad-Relación.

Modelo Entidad-Relación.

Denominado por sus siglas como: E-R;Estemodelo representa a la realidad a través de entidades, que son objetos  que existen y que se distinguen de otros por sus características, por ejemplo: un alumno se distingue de otro por sus características particulares como lo es el nombre, o el numero de control asignado al entrar a una institución educativa, así mismo, un empleado, una materia, etc. Las entidades pueden ser de dos tipos:
Tangibles :
                Son todos aquellos objetos físicos que podemos ver,
              tocar o sentir.
Intangibles:
                 Todos aquellos eventos u objetos conceptuales que no
              podemos ver, aun sabiendo que existen, por ejemplo:
              la entidad materia, sabemos que existe, sin embargo, no la
              podemos visualizar o tocar.

Las características de las entidades en base de datos se llaman atributos, por ejemplo el nombre, dirección teléfono, grado, grupo, etc. son atributos de la entidad alumno; Clave, número de seguro social, departamento, etc., son atributos de la entidad empleado. A su vez una entidad se puede asociar o relacionar con más entidades a través de relaciones.
Pero para entender mejor esto, veamos un ejemplo:
Consideremos una empresa que requiere controlar a los vendedores y las ventas que ellos realizan; de este problema determinamos que los objetos o entidades principales a estudiar son el empleado (vendedor) y el artículo (que es el producto en venta), y las características que los identifican son:
Empleado:       Artículo:
Nombre            Descripción
                  Puesto              Costo
                  Salario              Clave
                  R.F.C.
La relación entre ambas entidades la podemos establecer como Venta.
Bueno, ahora nos falta describir como se representa un modelo E-R gráficamente, la representación es muy sencilla, se emplean símbolos, los cuales son:
Símbolo                                               Representa

Así nuestro ejemplo anterior quedaría representado de la siguiente forma:

Orientados a Objetos.

Las aplicaciones de las bases de datos en áreas como el diseño asistido por computadora, la ingeniería de software y el procesamiento de documentos no se ajustan al conjunto de suposiciones que se hacen para aplicaciones del estilo de procesamiento de datos. El modelo de datos orientado a objetos se ha propuesto para tratar algunos de estos nuevos tipos de aplicaciones.
El modelo de bases de datos orientado a objetos es una adaptación a los sistemas de bases de datos. Se basa en el concepto de encapsulamiento de datos y código que opera sobre estos en un objeto. Los objetos estructurados se agrupan en clases. El conjunto de clases esta estructurado en sub y superclases basado en una extensión del concepto ISA del modelo Entidad - Relación. Puesto que el valor de un dato en un objeto también es un objeto, es posible representar el contenido del objeto dando como resultado un objeto compuesto.
El propósito de los sistemas de bases de datos es la gestión de grandes cantidades de información. Las primeras bases de datos surgieron del desarrollo de los sistemas de gestión de archivos. Estos sistemas primero evolucionaron en bases de datos de red o en bases de datos jerárquicas y, más tarde, en bases de datos relacionales.

Modelos lógicos basados en registros.

Se utilizan para describir datos en los niveles  conceptual y físico.
Estos modelos utilizan registros  e instancias para representar la realidad, así como las relaciones que existen entre estos registros (ligas) o apuntadores. A diferencia de los modelos de datos basados en objetos, se usan para especificar la estructura lógica global de la base de datos y para proporcionar una descripción a nivel más alto de la implementación.
Los tres modelos de datos más ampliamente aceptados son:
Modelo Relacional
Modelo de Red
Modelo Jerárquico

Modelo relacional.

En este modelo se representan los datos y las relaciones entre estos, a través de una colección de tablas, en las cuales los renglones (tuplas) equivalen a los cada uno de los registros que contendrá la base de datos y las columnas corresponden a las características(atributos) de cada registro localizado en la tupla;
Considerando nuestro ejemplo del empleado y el artículo:
Tabla del empleado


¿cómo se representan las relaciones entre las entidades en este modelo?
Existen dos formas de representarla; pero para ello necesitamos definir que es una llave primaria: Es un atributo el cual definimos como atributo principal, es una forma única de identificar a una entidad. Por ejemplo, el RFC de un empleado se distingue de otro por que los RFC no pueden ser iguales.
Ahora si, las formas de representar las relaciones en este modelo son:

Haciendo una tabla que contenga cada una de las llaves primarias de las entidades involucradas en la relación.

Tomando en cuenta que la llave primaria del empleado es su RFC, y la llave primaria del articulo es la Clave.

Incluyendo en alguna de las tablas de las entidades involucradas, la llave de la otra tabla.

Modelo de Red

Este modelo representa los datos mediante colecciones de registros
y sus relaciones se representan por medio de ligas o enlaces,
los cuales pueden verse como punteros.  Los registros se organizan
en un conjunto de gráficas arbitrarias.
Ejemplo:

             

Modelo Jerárquico.

Es similar al modelo de red en cuanto a las relaciones y datos, ya que estos se representan por  medio de registros  y sus ligas. La diferencia radica en que están organizados por conjuntos de arboles en lugar de gráficas arbitrarias.

Modelos Físicos de Datos.

Se usan para describir a los datos en el nivel más bajo, aunque existen muy pocos modelos de este tipo,   básicamente capturan aspectos de la implementación de los sistemas de base de datos. Existen dos clasificaciones de este tipo que son:
Modelo unificador
Memoria de elementos