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 Al portal de la información, el lugar en donde podrás entender el funcionamiento de Las Bases de Datos. Una mirada más alla al camino del saber y manejo de un sistema gestor de bases de datos.

Introducción a Bases de Datos

La base de datos, es un sistema que permite la recolección de datos acopiados de forma ordenada, garantizando la fiabilidad de la información almacenada, a pesar de problemas que se presenten en el sistema, por lo general, una base de datos está conformada por tablas. Estas bases se pueden utilizar en registros clínicos, transbordador espacial, banca, finanzas, comercio, universidades, telecomunicaciones, recursos humanos... durante el uso de una base de datos se suelen presentar inconvenientes como: Redundancia de datos (información duplicada), inconsistencia de datos (copias de los mismos datos no coinciden), aislamiento de datos (diferentes formatos), problemas de integridad (restricciones), problemas de atomicidad (restaurar datos), problemas de seguridad y dificultad en el acceso (sin autorización para ver los datos). La base de datos ofrece al usuario una visión de datos abstracta, por medio de tres niveles, el físico (cómo se almacenan los datos), lógico (qué datos se almacenan y la relación que existe entre estos) y de vistas. Se manejan cuatro categorías para los modelos de datos; modelo relacional, modelo entidad - relación, modelo de datos orientado a objetos y modelo de datos semiestructurados. Los lenguajes proporcionados en una base de datos son el LMD (lenguaje de manipulación de datos) y LDD (lenguaje de definición de datos).

Con el uso del modelo relacional y tablas, se realizan las bases de datos relacionales empleando el LMD y LDD, pero el lenguaje mas usado es el SQL. por lo general se almacena información en las tablas para evitar redundancia, dando a cada columna un nombre unico.  Para poder ingresar a la base de datos se debe proporcionar un conjunto de procedimientos para enviar las instrucciones al LMD y LDD, tambien se puede incorporar el LMD dentro del programa del lenguaje anfitrion. el proposito de las bases de datos es ejecutar grandes catidades de informacion, durante el diseño de las bases de datos se tiene en cuenta las necesidades, los requisitos y la estructura, luego se inicia la fase de diseño conceptual (que atributos y como agruparlos), el usuario describe las operaciones que se desean realizar con los datos como modificar, actualizar, buscar, recuperar o eliminar. se sigue con la fase de diseño logico (relaciona el esquema con el modelo de implementacion) finalmente la fase de diseño físico (caracteristicas fisicas de la base de datos). Los modelos de datos semiestructurados permiten especificar los datos que pueden tener atributos diferentes, las bases de datos se dividen en procesador de consultas y gestor de almacenamiento, el cual facilita el acceso a los datos.

Los sistemas de bases de datos pueden estar centralizados o ser de tipo cliente (trabajan los usuarios remotos de la base de datos) - servidor (en los que se ejecutan los sistemas de bases de datos). Con el paso del tiempo los usuarios se conectan a las bases de datos a través de una red. Las aplicaciones de bases de datos son: arquitectura de dos capas (llama la funcionalidad del sistema por medio de lenguaje de consultas), arquitectura de tres capas (actúa como parte visible al usuario), lógica de negocio (establece las acciones que se deben realizar). Teniendo en cuenta la forma en que se interactúa en el sistema se establecen diferentes tipos de usuarios, tales como, los usuarios normales (utilizan uno de los programas de aplicación), los programadores de aplicaciones (escriben programas de aplicación), los usuarios sofisticados (formulan consultas) y los usuarios especializados (usuarios sofisticados que escriben programas). Los administradores de las bases de datos deben controlar los programas que tienen acceso a los datos y realizar otras funciones como, definir el esquema, la estructura y el método de acceso, otras de las funciones son modificar el esquema y la organización física, también el conceder la autorización para el acceso a los datos, además de realizar el mantenimiento rutinario requerido.

IDEAS PRINCIPALES

INTRODUCCION A LAS BASES DE DATOS

Base de datos: la colección de datos objetivo principal es proporcionar una forma de almacenar y recuperar la informacion.de manera práctica y eficiente.

Garantizar la fiabilidad de la información almacenada, a pesar de las caídas del sistema o los intentos de acceso no autorizados.

Guardar la información de la organización en un sistema de procesamiento de archivos tiene una serie de inconvenientes importantes:

· redundancia e inconsistencia de datos

· dificultad en el acceso de datos

· aislamiento de datos

· problemas de integridad

· problemas de atomicidad

· anomalías en el acceso concurrente

· problemas de seguridad

Una de las principales finalidades de los sistemas de bases de datos es ofrecer a los usuarios una visión abstracta de los datos, es decir, el sistema oculta ciertos detalles del modo en que se almacenan y mantienen los datos.

Para que el sistema sea útil debe recuperar los datos eficientemente se manejan varios niveles de abstracción:

· nivel físico

· nivel lógico

· nivel de vistas

La colección de información almacenada en una base de datos en un momento dado se denomina ejemplar de la base de datos.

El diseño general de la base de datos se denomina esquema de la base de datos.

Los sistemas de bases de datos tienen varios esquemas divididos según los niveles de abstracción:

· esquema físico

· esquema lógico

Bajo la estructura de las bases de datos se encuentra el modelo de datos, colección de herramientas conceptuales para describir los datos, las relaciones, su semántica y restricciones. Se pueden clasificar en:

· modelo relacional

· modelo entidad - relación

· modelo de datos orientado a objetos

· modelo de datos semiestructurados

· modelo de datos de red

· modelo de datos jerárquico

Lenguaje de manipulación de datos, hay dos tipos:

· LMDs procedimentales

· LMDs declarativos

Lenguaje de definición de datos, se concentran en las restricciones de integridad:

· restricciones de dominio

· integridad referencial

· asertos

· autorización

Los metadatos-es decir, datos sobre datos.

Diccionario de datos- un tipo especial de tabla a la que solo se puede tener acceso y actualizar el propio sistema de bases de datos.

Bases de datos relacionales- se basa en el modelo relacional y usa un conjunto de tablas para representar tanto los datos como las relaciones.

Modelo entidad - relación:

La estructura lógica general de las bases de datos se puede expresar gráficamente:

· rectángulos

· elipses

· rombos

· líneas

Gestor de almacenamiento:

· gestor de autorización e integridad

· gestor de transacciones

· gestor de archivos

· gestor de la memoria intermedia

El procesador de consultas:

· interprete del LDD

· compilador del LMD

· motor de evaluación de consultas

Administrador de bases de datos, debe realizar funciones como:

· definición del esquema

· definición de la estructura y del método de acceso

· modificación del esquema y de la organización física

· concesión de autorización para el acceso a los datos

· mantenimiento rutinario

LAS DOCE REGLAS DE CODD

Regla de Información: toda información de una base de datos relacional está representada a nivel lógico, mediante tablas.

Regla de Acceso Garantizado: se garantiza que todos los datos de una base de datos relacional  sean accesibles recurriendo a tablas.

Tratamiento Sistemático de Valores Nulos: los valores nulos se soportan en los DBMS para representar la falta de información.

Catálogo en Línea Dinámico Basado en el Modelo Relacional: la base de datos se representa a nivel lógico, los usuarios autorizados pueden aplicar el mismo lenguaje.

Regla de Sublenguaje Completo de Datos: debe haber al menos un lenguaje cuyas sentencias sean expresables, mediante una sintaxis bien definida. En cuanto a los siguientes puntos:

Definición de datos.

Definición de vista.

Manipulación de datos.

Restricciones de integridad.

Autorización.

Fronteras de transacciones.

Regla de Actualización de Vista: todas las vistas que sean teóricas actualizables son también actualizadas por el sistema.

Inserción, Actualización y Supresión de Alto Nivel: la capacidad de manejar una relación se aplica no solamente a recuperar datos, sino a la inserción, actualización y supresión de datos.

Independencia Física de los Datos: los programas de aplicación y las actividades terminales permanecen lógicamente inalterados, por los cambios realizados en la representación de almacenamiento o a los métodos de acceso.

Independencia Lógica de Datos: los programas de aplicación y las actividades terminales permanecen lógicamente inalterados, cuando se efectúen en las tablas de base.

Independencia de Integridad: las restricciones de integridad especificas deben ser definibles en el sublenguaje y almacenables en el catalogo, no en los programas de aplicación.

Independencia de Distribución: un DBMS relacional tiene independencia de distribución.

Regla de No Subversión: si un sistema relacional tiene un lenguaje de bajo nivel, no puede ser utilizado para subvertir o suprimir las reglas de integridad y las restricciones expresadas en el lenguaje relacional de nivel superior.

BASES DE DATOS RELACIONALES

Codd propuso un modelo simple de datos, que se podían representar en tablas (relaciones), constituidas por filas y columnas. Con dos lenguajes para manipular los datos: el algebra relacional y el cálculo relacional. Los lenguajes relacionales de consulta hacen posible el acceso a las bases de datos para un grupo de usuarios cada vez mayor. A principio de los años 70 Codd, hizo una publicación “los artículos de Codd”, dando como resultado la aparición de sistemas relacionales soportando lenguajes como:

v  SQL (Structured Query Language)

v  Quel (Query Language)

v  QBE (Query – by – Example)

El modelo relacional consistía en un intento de disminuir las estructuras de las bases de datos, como la de padre/hijo, representando todos los datos en tablas sencillas. Como definición se tiene a la base de datos relacional como aquella en donde todos los datos son visibles al usuarios ordenados de manera estricta en tablas de valores, las operaciones se realizan sobre estas tablas.

Características de las Tablas:

El nombre de la tabla es único.
Cada fila representa una única entidad física.
Una tabla puede estar vacía, es decir, cero filas.
Cada columna representa los atributos.
Al conjunto de columnas se les denomina dominio de la columna.
Mínimo una columna.
No existe un número máximo de columnas.

Como las filas no están ordenadas se deben utilizar identificadores denominadas claves primarias y las claves foráneas:

Claves primarias:

Conjunto de atributos de una entidad.

Claves ajenas o foráneas:

Un valor coincide con una clave primaria de alguna otra tabla.

codd presento 12 reglas que la base de datos debe tener en cuenta durante la elaboración de una base de datos relacional. ningún SGBD cumple totalmente las doce reglas.

PRINCIPIOS DE DISEÑO DE LAS BD RELACIONALES:

un sistema de información tiene como función principal recoger, tratar, manipular y aportar las informaciones necesarias. Las BD cuentan con tres características importantes :

almacenar grandes cantidades de datos en memorias externas, que puedan ser recuperados y actualizados fácilmente.

Los datos guardan entre si complejas interrelaciones.

Los datos deben ser compartidos entre diferentes usuarios.

Los niveles pueden tener diferentes niveles de abstracción, el físico (describe completamente el sistema), lógico (describe las informaciones y las manipulaciones a las que se someten) y el conceptual (significado de las relaciones).

METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE LAS BD

1.Fase de Análisis de Requisitos de Usuario.

üDescribir con precisión el contenido de la información de la base de datos.

üDeterminar las demandas de transacción que sufrirá el sistema.

üIdentificar todos los grupos de usuarios y sus requisitos.

üIdentificar objetos del mundo real, propiedades y relaciones que se almacenara en la BD.

üEstablecer las operaciones a realizar sobre la información.

2. Fase de Diseño del Esquema Conceptual.

üContribuir a una descripción única y coherente de toda la información a almacenar en la BD.

üDescripción global de la BD eliminando la redundancia e inconsistencias.

üConstruir un modelo de datos que describa cada uno de los objetos y sus relaciones.

üIdentificar los atributos, representación de interrelaciones.

üIdentificar las propiedades fijas y las opcionales.

3.  Fase de Diseño Lógico.

üSe construyen las tablas a partir del esquema conceptual, incluyendo relaciones y las reglas de integridad.

üse crean los usuarios y se administran las autorizaciones para acceder a la información.

4.Fase de normalización de los esquemas relacionales.

üElimina redundancias de información no eliminadas.

5.  Fase de Diseño Físico.

üSe definen los mecanismos de almacenamiento y organización de la información.

6. Fase de implementación.

üTrasformación del modelo de datos y los diseños realizados en un BD en funcionamiento.

7.  Fase de Test.

üDescubrir errores aparecidos en las etapas anteriores, comprobar que el sistema satisface los objetivos.

8.  Fase de Mantenimiento.

üCorrección de errores que pudieran aparecer durante la etapa de operación del sistema.

EL PROCESO DE NORMALIZACION

La normalización son los principios bien definidos para evitar problemas en un diseño de bases de datos.

Anomalías de actualización: inconsistencia de los datos como resultado de datos redundantes y actualizaciones parciales.

Anomalías de borrado: perdida no intencionada de datos por borrar otros.

Anomalía de inserción: imposibilidad de agregar datos por la inexistencia de otros.

La descomposición: dividir relaciones en múltiples relaciones, con el fin de eliminar anomalías y mantener la integridad de los datos.

FORMAS NORMALES

Son las reglas para relaciones estructuradas que eliminan anomalías.

1 FN. Todos los valores de los atributos deben ser atómicos, es decir, no pueden ser un conjunto de valores o un grupo repetitivo.

Dependencias Funcionales: el valor de un atributo en una tupla determina el valor de otro atributo en la tupla, ejemplo: cualquiera dos tuplas en R tienen el mismo valor para su atributo A, entonces deben tener el mismo valor para su atributo B.

Determinante: el atributo de la parte izquierda de una DF determina el valor de los otros atributos en la tupla.

2 FN. Los atributos no claves no pueden ser funcionalmente dependientes de una parte de la clave, puede violarse solo cuando una clave sea una clave compuesta, es decir, que conste de más de un atributo.

Proyección de una relación: una relación compuesta de atributos seleccionados de otra relación.

3 FN. Cada determinante es una clave.

FORMA NORMAL BOYCE-CODD: es una versión de la tercera forma normal, establece que una relación esta en 3 NF, si no tiene dependencias transitivas.

Dependencia transitiva: aparece cuando un atributo no clave es funcionalmente dependiente de uno o más atributos no claves.

Dependencia multievaluada: una restricción que garantiza la independencia mutua de atributos multievaluados.

4 FN. Es una relación que esta en 3 FN y no tiene dependencias multievaluadas, se puede solucionar poniendo todos los atributos multievaluados en relaciones formadas por ellos mismos junto a la clave con la cual se aplican los valores de los atributos.

5 FN. Forma normal que elimina las dependencias de reunión, es decir, las anomalías de un tipo de restricción, no tiene aplicación virtual.

FORMA NORMAL DOMINIO CLAVE: requiere que cada restricción sea resultado de definiciones de dominios claves.

Relación de intersección: una relación que representa instancias donde otras dos relaciones se encuentran en una interrelación muchos - muchos.

COMPARACION DEL MODELADO DE DATOS CONCEPTUAL Y RELACIONAL

cuando un modelo de una base de datos se transforma en un modelo más complejo, haciendo mas difícil comprenderlo y desarrollarlo correctamente, el valor definitivo de la base de datos es proporcionar información, por tanto es de vital importancia que la estructura este lógica y sin defecto.