El diseño lógico es el proceso de construir un esquema de la información, basándose en un modelo de base de datos específico independiente del DBMS y de cualquier otra consideración física. En otras palabras, se transforma el esquema conceptual en un esquema lógico que utilizará las estructuras de datos del modelo de base de datos en el que se basa el DBMS a utilizar, como puede ser el modelo relacional, el modelo de red, el modelo jerárquico o el modelo orientado a objetos. Conforme se va desarrollando el esquema lógico, éste se va probando y validando con los requisitos de usuario.
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 (tablas) obtenidas no tienen datos redundantes. Tanto el diseño conceptual como el diseño lógico son procesos iterativos, tienen un punto de inicio y se van refinando continuamente. Ambos se deben ver como un proceso de aprendizaje, donde el diseñador va comprendiendo el funcionamiento de una empresa y el significado de los datos que maneja. Estos diseños son etapas clave para conseguir un sistema que funcione correctamente, en caso contrario, será difícil o imposible definir todas las vistas de usuario (esquemas externos) y mantener la integridad de la base de datos.
También puede ser difícil definir la implementación física o el mantener unas prestaciones aceptables del sistema. Además, hay que tener en cuenta que la capacidad de ajustarse a futuros cambios es un factor que identifica a los buenos diseños de bases de datos. Por todo esto, es fundamental dedicar el tiempo y las energías necesarias para producir el mejor esquema que sea posible.
El esquema lógico es una fuente de información para el diseño físico. Además, juega un papel importante durante la etapa de mantenimiento del sistema, ya que permite que los futuros cambios que se realicen sobre los programas de aplicación o sobre los datos, se representen correctamente en la base de datos.
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