ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos CAPÍTULO II MODELOS DE DATOS Y ARQUITECTURA DE BASE DE DATOS DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.1.- Concepto de Modelo de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.1.- Concepto de Modelo de Datos Proceso de transformación a) Mundo real Delimitación objetivos Selección de datos Hipótesis semánticas Organización de los datos a almacenar b) Esquema Inicial Datos operativos Atributos Conexiones Restricciones Problema tipo a) Biblioteca b) Resultado Libros: título, isbn, editorial.... Autor: nombre, nacionalidad,.... Materia: código, descripción.... libros escribe trata autor materia DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.1.- Concepto de Modelo de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.1.- Concepto de Modelo de Datos 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 se elabora generalmente en forma gráfica. DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.1.- Concepto de Modelo de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.1.- Concepto de Modelo de Datos MODELO DE DATOS Un modelo de datos es un sistema formal y abstracto que permite describir los datos de acuerdo con reglas y convenios predefinidos. Es formal pues los objetos del sistema se manipulan siguiendo reglas perfectamente definidas y utilizando exclusivamente los operadores definidos en el sistema, independientemente de lo que estos objetos y operadores puedan significar. (Ullman) DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.1.- Concepto de Modelo de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.1.- Concepto de Modelo de Datos MODELO DE DATOS… Un modelo de datos es una combinación de tres componentes: una colección de estructuras de datos (los bloques constructores de cualquier base de datos que conforman el modelo); Una colección de operadores o reglas de inferencia, los cuales pueden ser aplicados a cualquier instancia de los tipos de datos listados en (1), para consultar o derivar datos de cualquier parte de estas estructuras en cualquier combinación deseada; Una colección de reglas generales de integridad, las cuales explícita o implícitamente definen un conjunto de estados consistentes --estas reglas algunas veces son expresadas como reglas de insertar-actualizar-borrar.'' (Codd) DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.1.- Concepto de Modelo de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.1.- Concepto de Modelo de Datos MODELO DE DATOS… Un modelo de datos puede ser usado: Como una herramienta para especificar los tipos de datos y la organización de los mismos que son permisibles en una base de datos específica; Como una base para el desarrollo de una metodología general de diseño para las bases de datos; Como una base para el desarrollo de familias de lenguajes de alto nivel para manipulación de consultas (querys) y datos; Como el elemento clave en el diseño de la arquitectura de un manejador de bases de datos. DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.1.- Concepto de Modelo de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.1.- Concepto de Modelo de Datos Definición formal Mecanismo formal para representar y manipular información de manera general y sistemática. Debe constar de: 1.- Notación para describir datos 2.- Notación para describir operaciones 3.- Notación para describir reglas de integridad Historia 1º Modelo es el relacional (basado en grafos) (Codd) Se recuperan los modelos basados en grafos (1974) El modelo E/R ( Chen, 1975), otros modelos semánticos Modelos orientados a objetos (1983, 1986,...) Modelos lógicos (1986...) DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.2.- Tipos de Modelo de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.- Tipos de Modelo de Datos Modelos lógicos basados en registros. - Modelo Jerárquico - Modelo de Red - Modelo Relacional Modelos lógicos basados en objetos. - Modelo Entidad-Relación - Modelo de Objetos Modelos físicos de datos. DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.1- Modelo Jerárquico Modelo Jerárquico Los datos se estructuran en árboles. El tipo de registro que aparece en el tope del árbol se llama raíz. Se modelizan de forma directa relaciones uno-a-uno y uno-a-muchos. Las relaciones muchos-a-muchos obligan a duplicar la información. P1 Tornillo Verde 20 Málaga S1 Sanz 20 Londres S2 Pérez 10 París Habría tantas instancias de este tipo de árbol como piezas distintas. DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.1- Modelo Jerárquico… El almacenamiento es complejo - Varios tipos de registro en el mismo fichero - Hay ligaduras entre registros (difícil mantenimiento) - Hay dependencia existencial obligatoria entre los registros de un nivel y los del nivel inmediatamente superior. El conjunto de operadores del DML es difícil de implementar y de usar. Hay mucha información redundante y, por tanto, la integridad es costosa de mantener. Productos Comerciales: - IMS de IBM (Lenguaje de Datos DL/I2) - System 2000 DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.1- Modelo de RED Los datos se representan por registros y ligaduras o apuntadores Cualquier registro de un tipo puede estar relacionado con cualquier número de registros de otro tipo y viceversa (implementa directamente relaciones muchos-a-muchos) Las relaciones entre conjuntos de entidades se lleva a cabo por medio de unos registros especiales llamados CONECTORES. El esquema general sería: Proveedor Conector Cod-pro Nom-pro Status Ciudad Cantidad Pieza Cod-pie Nom-pie Color Peso Ciudad DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.1- Modelo de RED S1... 300 P1... 200 S2... 400 P2... S3... 200 P3... 100 S4... 100 P4... S5... 300 DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.1- Modelo de RED Cada ocurrencia del conector representa una asociación distinta La estructura es más homogénea que en el modelo jerárquico Se pueden insertar nuevas entidades en un conjunto de forma independiente Las operaciones del DDL y DML siguen siendo complejas de implementar y utilizar DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.3- Modelo Relacional Definición Matemáticamente, una relación definida sobre los n dominios D1, D2, …, Dn, no necesariamente distintos, es un subconjunto del producto carteasiano de estos dominios, donde cada elemento de la relación, tupla, es una serie de n valores ordenados. DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.3- Modelo Relacional Estática (Intensión o Esquema de relación) • Esquema de relación R(A1:D1, ... , An:D2) describe la relación. – R es el nombre de la relación – A1:D1, ... , An:Dn es un conjunto de n pares atributo-dominio – Di = dom(Ai) dominio de Ai – Grado de la relación: número de atributos DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.3- Modelo Relacional Dinámica (Extensión) Es un conjunto de n-tuplas r={t1, t2, . . ., tm}: – cada n-tupla es una lista ordenada de n pares atributo-valor t=<A1:v1,1; A2:v2,1; . . .; An:v ,1> – Donde v i,j es el valor j del dominio Di asociado al atributo Ai El número de tuplas m es la cardinalidad de la relación DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.3- Modelo Relacional Relación Relación ≈ tabla de datos Por eso se llaman bases de datos relacionales Titulo Año Duracion La guerra de las galaxias 1977 123 El señor de los anillos 2001 128 Mar Adentro 2004 125 El viaje de Chihiro DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.3- Modelo Relacional DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.2.3- Modelo Relacional DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.3.- Niveles de Abstracción de Base de Datos ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.3.- Niveles de Abstracción de Base de Datos MUNDO REAL objetos y asociaciones con Sus propiedades y reglas Valores Estructura percibida (no formalizada) Modelado Conceptual E/R Modelo Conceptual Esquema Conceptual UML Diseño Lógico SGBD Jerárquico Esquema de base de datos Modelo de BD Red Relacional Diseño Físico Modelo Interno Esquema Interno Base de Datos Física DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

2.3.- Diseño de Base de Datos… ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.3.- Diseño de Base de Datos… Requerimientos de datos Dependencia de Tipo de SGBD Un SGBD específico Diseño Conceptual NO NO OO (UML) E/R Esquema Conceptual Diseño Lógico SI NO Jerárquico Red Relacional Esquema Lógico Diseño Físico SI SI Esquema Físico DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 2.3.- Diseño Conceptual DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 3.3.- Diseño Lógico Permiten describir la estructura lógica global: descripción de la implementación • Conceptos entendibles por usuarios finales, pero no lejos de organización física de datos • Ocultan detalles de implementación, pero conceptos implementables directamente en el sistema • Los más utilizados en los SGBD comerciales actuales (SQL SERVER, ORACLE) Esquemas lógicos: Relacional, Red, Jerárquico DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

ALGORITMICA II - Tipos Abstractos de Datos (TAD) Sistemas de Base de Datos 3.4.- Diseño Físico • Conceptos que describen detalles de almacenamiento de los datos • Dirigidos a usuarios especialistas en informática • Describen la estructura física de la base de datos: Formato y ordenamiento de registros en los ficheros de datos - Tamaños de página, de bloque,... Caminos (o estructuras) de acceso a los datos (ficheros índices, etc.) ... DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho