CI-1114 Bases de Datos Prof. José Tomás Cadenas 1

Definiciones  Datos: conjunto de hechos conocidos que se pueden almacenar, con significado implícito para quien lo usa y que reflejan el estado actual de la realidad  Minimundo o Universo de discurso: Representa algún aspecto del mundo real  Base de Datos: Colección de datos relacionados entre sí utilizados para representar los elementos que juegan un papel protagónico en un minimundo 2

Definiciones  Sistema Gestor de Base de Datos (DBMS): Software que facilita la creación y mantenimiento de una base de datos automatizada. Es un mediador entre la Base de Datos o capa física (nivel de almacenamiento real de los datos) y los usuarios del sistema (capa lógica)  Sistema de Base de Datos: El software DBMS junto con los datos, incluyendo las aplicaciones 3

Sistema de Bases de Datos Copyright © 2007 Ramez Elmasri and Shamkant B. Navathe 4

Problemas a resolver en BD Los que requieran del recurso Datos con las propiedades de  Persistencia: que puedan ser almacenados  Disponibilidad: Puedan ser accedidos cuando sea necesario  Consistencia: Cumplan con reglas del mini-mundo que describen  Seguridad: Puedan ser accedidos sólo por aquellos que tengan privilegio para hacerlo  Confiabilidad: No se vean alterados por perturbaciones del medio ambiente 5

Sistema de Bases de Datos (SBD) 6 Vista

Sistemas de Procesamiento de Datos (SPD)  Se mantienen mediante un sistema operativo convencional y la unidad de trabajo es el archivo  Los registros permanentes (datos) son almacenados en varios archivos  Se escriben diferentes programas de aplicación para extraer y añadir registros a los archivos adecuados 7

Desventajas SPD o Archivos Aislados  No tiene mecanismos para garantizar la integridad y consistencia de los datos cuando se requiere almacenar gran cantidad de datos accedidos en forma concurrente  Falta de consistencia debido a diseños con redundancia en los datos (no utiliza modelo de datos)  No proporciona el acceso restringido a cierta parte de los datos (no maneja Vista de datos del usuario)  Los datos están dentro de los programas  Los datos no se interrelacionan (están aislados)  Problemas de eficiencia computacional cuando se efectúan consultas periódicas complejas sobre gran cantidad de datos 8

9 Ejemplo: inconsistencia por redundancia

Ventajas de un SBD sobre un SPD  Independencia de Programas/Datos  Abstracción de Datos  Acceso eficiente a los Datos  Integridad de los Datos y Seguridad  Administración centralizada de los datos  Control de acceso concurrente y recuperación de fallos  Facilidad en el desarrollo de aplicaciones  Representación de la vista de datos de los usuarios  Posee mecanismos para garantizar la consistencia de los datos 10

Personas que interactúan con un DBMS  Diseñadores de Base de datos  Administrador de Base de Datos (DBA)  Programadores de aplicaciones  Usuarios Finales:  Rutinarios o ingenuos: son personas que interactúan con el SBD mediante la invocación de alguno de los programas de aplicación  Casuales: acceden ocasionalmente a la Base de datos, utilizando interfaces avanzadas para la construcción de consultas en forma automática  Sofisticados: interactúan con herramientas de desarrollo específicas, que le permiten desarrollar sus propias aplicaciones 11

Razones para no usar un DBMS  El DBMS es un software, optimizado para ciertos tipos trabajos tales como: responder consultas complejas o manejar eficientemente requerimientos concurrentes, y su rendimiento puede que no sea el adecuado para ciertas aplicaciones especializadas  Una aplicación puede necesitar manipular los datos en formas que no son soportadas por un lenguaje de consulta de BD  La administración de la BD requiere de personal calificado que coordine las necesidades de los diferentes grupos, diseñe vistas, defina esquemas de datos, establezca procedimientos de respaldo y recuperación, además de entonar la estructura física para obtener criterios de rendimiento aceptables  Aplicaciones sencillas y bien definidas que no requieran cambios o inexistencia del acceso multiusuario de los datos  Costos económicos (hardware, software y personal) 12

Ejemplares y Esquemas  Las bases de datos van cambiando a lo largo del tiempo conforme la información se inserta, actualiza y/o elimina  La colección de información almacenada en la base de datos en un momento particular se denomina ejemplar o instancia de la base de datos  El diseño completo de la base de datos se llama esquema de la base de datos.  Los esquemas son más permanentes en el tiempo. 13

Modelo de Datos  Colección de herramientas conceptuales para describir los datos, las interrelaciones, la semántica y las restricciones de consistencia  Herramienta de especificación formal que permite representar las propiedades que caracterizan a los entes de un minimundo englobado en un problema  Esconde muchos detalles de almacenamiento de bajo nivel: el usuario define qué datos desea almacenar sin importarle el cómo se almacenan 14

Diseñar en Base de Datos (BD) Especificación (ambigua) Especificación (ambigua) Entendida por el hombre Especificación (sin ambigüedad) Especificación (sin ambigüedad) Entendida por una máquina virtual Traducción Problema Proceso iterativo en el cual una especificación se va transformando en otra especificación disminuyendo el nivel de abstracción y acercándose a lo que una máquina virtual puede entender Traducción Lenguaje de Alto nivel Lenguaje Natural Requerimientos Funcionales y no Funcionales 15

Elementos de un Modelo de Datos  Estructuras: elementos que permiten definir las características esenciales o estructurales de los datos  Restricciones: Permite especificar condiciones que deben cumplir los entes que pertenecen al universo de discurso  Operaciones: Indican cómo pueden ser utilizados los datos para satisfacer los requerimientos 16 UsuarioEntidad Relación (ER)Modelo Relacional (MR)Sistema de Archivos ColumnaAtributo Campo FilaEntidadTuplaRegistro TablaConjunto de entidadesRelaciónArchivo

Esquemas y Diagramas  Esquema: es la representación de un problema utilizando un modelo de datos  Diagrama: Es la representación gráfica de un esquema. Son las descripciones que se utilizan comunmente para establecer la comunicación con el usuario final 17 Esquema relacional: PLATO(codPla, nombrePlato, costo, precioVenta) INGREDIENTE(codIng, nombreI, precioI) NECESITA(codPla, codIng, cantidadNecesaria) codPla referencia a PLATO codIng referencia a INGREDIENTE Diagrama Entidad Relación:

Tipos de Modelos de Datos  Estructurados: todos los datos de un mismo tipo, deben estar caracterizados por las mismas propiedades (ER, MR)  Semi-estructurados: los datos de un mismo tipo pueden o no estar caracterizados por las propiedades estructurales que caracterizan al tipo (XML)  No estructurados: Cada dato tiene sus propias propiedades estructurales (Documentos en Internet) En base a la capacidad de representación de las propiedades estructurales de los entes del universo de discurso 18

Lenguajes de un DBMS  Lenguaje de Definición de Datos (DDL): Ofrece primitivas para crear objetos de la Base de Datos  Lenguaje de Manipulación de Datos (DML): Ofrece las construcciones necesarias para implementar las operaciones del MD que implementa el DBMS. Incluye facilidades para insertar, consultar, eliminar y actualizar datos  Lenguaje de Control de Datos (DCL): Ofrece las construcciones necesarias para proporcionar a los usuarios el acceso requerido a los datos y controlar el uso de los mismos en el SBD 19

Lenguajes que provee un DBMS Los DBMS suelen proporcionar uno o más de  Lenguaje declarativo para operar sobre los datos: Los RDBMS utilizan SQL (Structured Query Language)  Lenguaje procedimental para operar sobre los datos: Oracle ofrece PL/SQL, PostgreSQL ofrece PL/pgSQL 20

Metodología para el diseño de una BD Copyright © 2007 Ramez Elmasri and Shamkant B. Navathe 21

Referencias  Date, C.J. (2001). Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall.  Elmasri, R. y Navathe, S. (2007) Fundamentos de Sistemas de Base de Datos. 5ta edición. Pearson Educación. Madrid, España.  Hansen G. y Hansen J. (2000) Diseño y Administración de Bases de Datos. Segunda edición. Prentice Hall  Kronke D. (2003). Procesamiento de Bases de Datos. Fundamentos, Diseño e Instrumentación. Octava edición. Prentice Hall.  Ramakrishnan R. y Gehrke J. (2003). Database Management Systems. Third Edition. McGraw-Hill Higher Education.  Sabino, N. (2001) Sistema de Base de Datos I – CI3315. Tema Nro. 1: Introducción, conceptos Básicos. Apuntes de Clase USB.  Silsberchatz A., Korth H. y Sudarshan S. (2006) Fundamentos de Base de Datos. Quinta edición. McGraw-Hill Interamericana de España. 22