sistemas bases datos 2013

DR. MARIO E. CHUQUITARCO P.; MSc.

AÑO LECTIVO 2012 - 2013

25/03/2013 ©®Dr. Mario Chuquitarco; MSc. 1

La empresa

El organigrama

Flujos de datos

Los niveles organizacionales

La toma de datos


La entrevista

Las encuestas

La observación in situ

Análisis de la documentación


Conjunto de componentes que se interrelacionan entre si para lograr un objetivo común.


Conjunto de componentes, a menudo abstractos, que se interrelacionan entre si para la administración eficiente de los datos de una institución.


Análisis

Diseño

Implementación

Mantenimiento


Conjunto de datos interrelacionados.

Sistema de administración de base de datos.

Conjunto de datos interrelacionados y un conjunto de programas para acceder a estos datos.


Administrar eficientemente grandes bloques de información.

Mantener la seguridad de los datos.

Garantizar la confiabilidad de los datos.

Proporcionar acceso consecuente con muchos usuarios.


Los usuarios

Los datos

El Software de procesamiento

El Software de base

El Hardware


La abstracción

El modelamiento


Proceso de esconder ciertos detalles de cómo se almacenan y mantienen los datos.


Conjunto de herramientas conceptuales para describir datos, relaciones entre ellos, semántica asociada y restricciones de consistencia.

Entidad – Relación

Relacional

Jerárquico

De Objetos


El modelo real consiste en un conjunto de objetos básicos llamados entidades y relaciones entre esos objetos.


Objeto que existe y es distinguible de otros objetos por sus atributos.

Conjunto de entidades: Agrupación de objetos del mismo tipo.


Características de un objeto. Los valores de un atributo permiten diferenciar un objeto de otro.

Dominio: Conjunto de valores de un atributo.

Relación: Asociación entre varias entidades.


Expresan el número de entidades con las que puede asociarse otra entidad.

Una a una

Una a muchos

Muchos a muchos


Super Claves: Conjunto de uno o mas valores de atributos que permiten distinguir en forma clara y precisa una entidad de otra.

Clave Candidata: Super clave con un mínimo de atributos.

Clave Primaria: Clave Candidata elegida por el diseñador de la Base de Datos para diferenciar una entidad de otra dentro de un conjunto de entidades.


CONVENCIONES:

Rectángulos: Representan conjuntos de Entidades.

Elipses: Representan atributos.

Rombos: Representan conjuntos de relaciones.

Conectores: Enlazan atributos a conjuntos de entidades y relaciones.

Flechas: Indican la cardinalidad de mapeo.


Cada bloque del diagrama debe llevar un nombre.

Debe marcarse la clave primaria de cada entidad.

Debe expresarse con alguna notación la cardinalidad de mapeo.

Las relaciones m:n pueden tener atributos explícitos.

En algunas ocasiones será necesario marcar roles.


ESQUEMA: Definición formal de un conjunto de entidades o relaciones.

INSTANCIA: Conjunto de valores de atributos de una entidad o relación. Usualmente se representa en forma tabular donde las filas representan entidades y las columnas atributos.


La granularidad de los datos depende del tipo de consultas que se vayan a realizar a la base de datos.


Una base de datos relacional consiste en una colección de tablas, a cada uno de los cuales se le asigna un nombre único.

Cada fila representa una relación matemática entre un conjunto de valores.

Esquemas: Definiciones formales de una relación.


Motor de la base de datos.

Software para interfaces.

Sistema de Comunicaciones.

Sistema Operativo.


Centralizada.

Cliente / Servidor.

Distribuida.

Intranet.

Internet.



prestatario préstamo cliente

dni calle_cliente

ciudad_cliente nombre_cliente

importe numero_prestamo

m n


Clientes Pedidos Productos

Código _ cliente

Nombre

Teléfono

Dirección

Código _ pedido Código _ producto

Código _ producto

Código _ cliente

Fecha

Producto

Precio

Existencias

1. Indique con ejemplos el origen de la información para proceder a realizar las bases de datos.

2. Describa con ejemplos de donde se toman los datos para diseñar sistemas de bases de datos.

3. Defina con sus palabras que es sistema. 4. Defina con sus palabras que es sistema de información en las organizaciones. 5. Grafique el ciclo de vida de sistema de información, sabiendo que todos trabajan

de manera secuencial. 6. Que entiende sobre sistema de administración de bases de datos. 7. Anote dos objetivos de un sistema de gestión de base de datos. 8. Una de las técnicas para la construcción de una base de datos es la

ABSTRACCION, en que consiste. 9. Enumere los modelos de datos que usted conoce. 10. Indique el concepto de clave primaria. 11. Indique las convenciones para graficar el modelo E – R. 12. Explique sobre el modelo relacional. 13. Enumere el software para el manejo de las bases de datos. 14. Grafique un ejemplo del diagrama E – R. 15. Grafica un ejemplo del diagrama Relacional.


La información y los datos son conceptos diferentes. La información es entendida por una persona. Los datos son patrones almacenados en un medio pasivo como un disco de la computadora. El propósito de un sistema de base de datos es tender un puente sobre el espacio entre la información y los datos.

Una base de datos es un modelo de un sistema verdadero del mundo. El contenido (a veces llamado la extensión) de una base de datos representa el estado que está siendo modelado. Los cambios en la base de datos representan los acontecimientos que ocurren en el ambiente que cambian el estado de lo que está siendo modelado.


Un sistema de archivos es conocido como aquel conjunto de programas que brindan servicio a usuarios finales. Los programas definen y manejan sus propios datos. Así es que los sistemas de archivos aparecieron al tratar de informatizar el manejo de los clásicos archivadores manuales con la finalidad de proporcionar un acceso mucho más eficiente a los datos.

Habrá una gran cantidad de datos que se repetirán en todos los archivos de los departamentos, lo que siempre ocurre en cualquier sistema de archivos. Por estas razones, los sistemas de archivos mostrarán una serie de desventajas: selección de información permanente con programas diferentes, datos relacionados, incompatibilidad de los formatos de archivos, aislamiento y división de los datos, repetición de los datos.


De una manera general puede definirse a un sistema de gestión de base de datos, los cuales son conocidos como DBMS (Data Base Management System) o SGBD (Sistema de Gestión de Base de Datos), como un software que permite la administración de los datos de una comunidad de usuarios. Sin embargo, está en la palabra “administración” donde la definición ha ido creciendo a lo largo de los años.

Los SGBD presentan las siguientes características y funciones relacionadas: Escalabilidad, Rendimiento, Portabilidad, Universalidad, Disponibilidad, Confiabilidad.


Se puede decir que existen cuatro grupos de personas que participan del entorno de una base de datos y son: el administrador de base de datos, los diseñadores de base de datos, los programadores de las aplicaciones y los usuarios finales.


Los antecesores de los sistemas de bases de datos han sido los sistemas de archivos.

Antes de 1960 existían archivos elementales que cumplían las siguientes características: organización secuencial; acceso secuencial simple; estructura lógica igual a la estructura física; procesos por lote, sin acceso en tiempo real; software: operaciones de Entrada / Salida; las aplicaciones tienen incorporadas las estructuras de datos; si cambia la estructura o el medio, las aplicaciones deben cambiar; diseños de estructuras de datos en base a la aplicación; alto nivel de redundancia de datos.

Proyecto Apolo para mandar al hombre a la luna 1969 NAA (North American Aviation) hubo la necesidad de desarrollar un software denominado GUAM (General Update Access Method) ensamblar piezas. 25/03/2013 ©®Dr. Mario Chuquitarco; MSc. 32

Estructura de un árbol o estructura jerárquica. 1975 IBM se unió con NAA para desarrollar por completo

GUAM; se conoció como IMS a un manejo de jerarquía de registros.

1960-1969 tenían las siguientes características: Acceso secuencial; estructura lógica distinguible de la estructura física; procesos en lote, en línea y en tiempo real, software: método de acceso con mecanismos de direccionamiento (sin administración); las aplicaciones tienen incorporadas las estructuras de datos; si cambia la estructura las aplicaciones deben cambiar; Si cambia el medio de almacenamiento no es necesario cambiar la aplicación; diseños de estructuras de datos en base a las aplicaciones (más de una), redundancia de datos.


1965 se desarrolló el IDS (Integrated Data Store) que pertenecía a General Eléctric (Charles Bachmann) también conocido como sistema de red, para imponer el estándar CODASYL (Conference on Data Systems Languages) encabezado por EEUU y varios representantes del mundo empresarial, se formó un grupo denominado DBTG (Data Base Task Group), que tenía el objetivo de definir unas especificaciones estándar que permitiesen la creación de bases de datos y también el manejo de los datos.

1971 DBTG presenta el informe final denominado sistema de red o sistemas CODASYL o DBTG.

Los sistemas jerárquico y de red constituyen la PRIMERA GENERACIÓN de los SGBD.


1970-1979, la administración de bases de datos cumplía las siguientes características: acceso a nivel registro o campo; acceso por múltiples llaves (acceso a mismos datos de múltiples maneras); estructura física independiente de aplicaciones (puede cambiar para mejorar el rendimiento del sistema); procesos en lote, en línea y en tiempo real; software: provee medios para disminuir redundancia de datos.

1970, 1978, 1981 Codd de los laboratorios de investigación de IBM publica el modelo relacional. Dos grandes desarrollos: 1) lenguaje de consulta conocido como SQL, que se ha convertido en el lenguaje estándar de los sistemas relacionales; 2) producción de varios SGBD relacionales que llegaron durante los años ochenta, como son conocidos DB2 y SQL/DS de IBM, y ORACLE de ORACLE Corporation. SEGUNDA GENERACIÓN. RM/T; RM/V2 1990.


1976, CHEN presentó el modelo ENTIDAD-RELACIÓN, que es conocido como la técnica más utilizada en el diseño de bases de datos. TERCERA GENERACIÓN.

MODELO DE DATOS: el orientado a objetos y el modelo relacional extendido.


VENTAJAS POR LA INTEGRACIÓN DE DATOS: mayor control en cuanto a la redundancia de datos; una excelente capacidad para almacenar datos consistentes; hay más información de la misma cantidad de datos; datos compartidos; mantenimiento de estándares.

VENTAJAS POR LA EXISTENCIA DEL SGBD: se mejora la accesibilidad a los datos; se mejora la seguridad; se mejora la productividad; se mejora y hace más eficiente la integridad de datos; se mejora los servicios de copias de seguridad y de recuperación ante fallos; se mejora el mantenimiento debido a la independencia de datos; un aumento de la concurrencia.


Aumenta la complejidad; tamaño; prestaciones; vulnerables a los fallos; costo económico del SGBD; costo del equipamiento adicional; costo de la conversión.


BASE DE DATOS: La expresión base de datos fue utilizada por primera vez en los años sesenta, para definir un conjunto de datos relacionados entre si, y que están estructurados de forma tal que puede accederse a ellos automáticamente e independientemente de los programas que los gestionan. Dicha independencia se refiere a la posibilidad de modificar la estructura de los datos sin necesidad de modificar los programas que los manipulan, evitando así los problemas de actualización de datos previamente existentes.

TABLAS: Las bases de datos están conformadas por bloques de información (que pueden ser uno o más) denominados tablas con características en común. Una tabla es un conjunto de información del mismo tipo. Por ejemplo, en una base de datos de una tienda de autos usados, una tabla estará constituida por la información relativa a todos los autos, otra tabla contendrá información de los compradores, etc.


REGISTROS: Una tabla, a su vez está conformada por registros. Se denomina registro a la unidad elemental de información de una tabla. En la tabla de autos, un registro estará constituido por la información correspondiente a cada auto, con su placa, año, marca, etc.

ATRIBUTOS: Un registro está formado por elementos llamados atributos o campos. Un atributo o campo es cada una de las informaciones que interesa almacenar en cada registro, y por eso es la unidad elemental de información del registro. En el ejemplo anterior, un campo seria nombres del alumno, otros campos serían los apellidos del alumno, etc.

LLAVE PRIMARIA: Una tabla debe tener una Llave Primaria la cual también es denominada Atributo Identificatorio. Este atributo viene a ser el que identifica un registro en la tabla de manera única y puede estar compuesto de varios atributos en algunos casos.


LLAVE FORÁNEA O AJENA: A su vez un atributo puede ser una Llave Foránea o Ajena. Estos atributos son aquellos que vienen a ser Llaves Primarias de otra tabla y que al llegar por medio de una relación pueden pasar a ser parte de la llave primaria de ésta o sólo un atributo. Con la aparición de los llamados programas de usuario es posible hacer la gestión de tablas sin tener que realizar programas que procesen estos datos.

DATO: Conjunto de caracteres con algún significado, pueden ser numéricos, alfabéticos o alfanuméricos.

INFORMACIÓN: Es un conjunto ordenado de datos los cuales son manejados según la necesidad del usuario, para que un conjunto de datos pueda ser procesado eficientemente y pueda dar lugar a información, primero se debe guardar lógicamente en archivos.

ARCHIVOS: Un archivo es un colección de registros almacenados que siguen una estructura homogénea.


SISTEMA MANEJADOR DE BASE DE DATOS (DBMS): Un DBMS es simplemente una colección de numerosas rutinas de software interrelacionadas, donde cada una es responsable de una tarea específica.

La finalidad principal de un sistema manejador base de datos es proporcionar un contorno que sea a la vez conveniente y eficiente para poder ser utilizado al extraer, almacenar y manipular la información de la base de datos. Así, todas las peticiones de acceso a la base, serán manejadas centralizadamente por medio de DBMS, haciendo que este paquete funcione como interfase entre los usuarios y la base de datos.

ESQUEMA DE BASE DE DATOS: El esquema de la estructura que forma la base de datos, se especifica con un conjunto de definiciones que se expresan mediante un lenguaje especial llamado lenguaje de definición de datos.


DBA es aquel usuario, persona o equipo de personas conformado pro profesionales responsables del control y manejo total del sistema de base de datos, que generalmente tienen experiencia en sistemas de gestión de bases de datos, en diseño de bases de datos, sistemas operativos, comunicación de datos, equipos y programación de bases de datos. Basado en esto los sistemas de base de datos se deben diseñar para manejar grandes cantidades de información.

El manejo de los datos involucra tanto la definición de la estructura para el almacenamiento de la información tanto como la provisión de mecanismos para el manejo de la información, así como un sistema de base de datos debe de tener implementados mecanismos de seguridad que garanticen en su totalidad la integridad de la información, aún en caídas del sistema o en intentos de accesos no autorizados.

Entre las funciones principales de un sistema de base de datos está proporcionar a los usuarios una visión abstracta de los datos, para lo que se esconden ciertos detalles de cómo almacenan y mantienen esos datos.


Un sistema de base de datos tendrá entre sus principales funciones disminuir lo siguiente: los problemas de seguridad, el aislamiento de los datos, los problemas de integridad, la redundancia e inconsistencia de datos, los problemas de acceso concurrente, el difícil acceso a los datos.


Para entender las posibles estructuras de una base de datos, hay que comprender primero que los sistemas de gestión de base de datos organizan y estructuran los datos de tal forma que pueden ser manipulados por los usuarios y programas de aplicación. Las estructuras de los datos y las técnicas de acceso proporcionadas por un SGBD particular se llaman modelo de datos, y determina la característica de un SGBD, y las aplicaciones para las que está particularmente bien conformado. Hay un tipo de lenguaje estándar normalizado llamado SQL (Structured Query Language) que sirve para trabajar con bases de datos. SQL es un lenguaje de base de datos usado para bases de datos relacionales y que por lo tanto utiliza el modelo de datos relacional.


Este modelo es conocido también como Sistema de Gestión de archivos. Antes del uso popular de los SGBD, todos los datos están permanentemente almacenados en un sistema informático, tales como la nómina y los registros de contabilidad, se almacenaban en archivos individuales.


Una base de datos jerárquica consiste en una colección de registros que se conectan entre si por medio de enlaces. Cada registro es una colección de campos (atributos), que contienen un solo valor cada uno de ellos. Un enlace es una asociación o unión entre dos registros exclusivamente.

El contenido de un registro específico puede repetirse en varios sitios en el mismo árbol o en varios árboles).

La repetición de los registros tiene dos ventajas principales: puede producirse una inconsistencia de datos, el desperdicio de espacio.

Las bases de datos de organización jerárquica es el primer tipo de estructura de bases de datos que se utilizó. Se basa en el establecimiento de jerárquicas o niveles entre los campos de los registros y en el criterio de que los campos de mayor jerarquía sean los más genéricos. Tienen una estructura arborescente, donde los nodos del mismo nivel corresponden a los campos y cada rama a un registro. Para llegar a un campo que se encuentra en un determinado nivel, es necesario localizarlo partiendo del nivel superior y descendiendo por las ramas hasta llegar al mismo.


Diagrama:


Continuando con el ejemplo de la base de datos de una tienda de autos usados, podemos situar en el nivel superior el código de sucursal y su nombre. El campo maestro será el nombre de la sucursal. En el segundo nivel de la jerarquía se incluyen las tablas de vendedores asociados a cada sucursal; en el tercer nivel tendríamos las tablas correspondientes a los vendedores y sus respectivas placas de los autos vendidos y en el último nivel la placa del auto, el año de fabricación, la marca y el modelo.


CODIGO SUCURSAL

1 QUITO

2 GUAYAQUIL

3 CUENCA

SUCURSAL VENDEDOR

QUITO CARLOS ALCANTARA

QUITO JORGE GARDENIAS


VENDEDOR PLACA

CARLOS ALCANTARA GO-1594

CARLOS ALCANTARA FG-7070

PLACA AÑO MARCA MODELO PRECIO

GO-1594 2002 FORD TAURUS $7.800,89

FG-7070 2007 TOYOTA SIENNA $12.620,65


Una base de datos en red se compone por una colección de registros que se conectan entre si por medio de ligas.

Un registro equivale a una entidad y un campo a un atributo del modelo entidad relación. Los campos contienen exclusivamente valores atómicos. Una liga es una relación que se establece solamente entre dos registros; es decir; debe utilizarse una liga para cada relación entre una pareja de registros.

La organización en red corresponde a una estructura de grafo, donde existe más de una conexión entre nodos de diversos niveles, de forma que se puede recorrer por distintos caminos sin necesidad de ir a la raíz, con lo cual la búsqueda es más flexible.

Al crear conexiones entre nodos de igual nivel, el acceso a campos de determinado nivel se logra más rápido.

Por ejemplo, en el caso de la base de datos de la tienda de autos, se podrían listar las placas de los autos vendidos a partir de una placa dada sin ir cada vez a los vendedores.

Una desventaja de esta estructura es la necesidad de utilizar mucha más cantidad de memoria al tener que almacenar en cada nodo las posiciones de los campos siguientes mediante punteros.


ESQUEMA:

En este tipo de base de datos se suprimen las jerarquías entre campos, pudiéndose utilizar cualquiera de ellos como clave de acceso.

La teoría relacional se basa en el concepto matemático de relación. Su autor es E. F. Codd quién ha desarrollado una sólida fundamentación teórica. Aunque dicha teoría requiere para su completa implantación que el acceso a la memoria sea por contenido y no por dirección, como ocurre en los actuales ordenadores, puede adecuarse y de hecho se está implantando y desarrollando en la mayoría de los equipos.

Ventajas en la utilización de Bases de Datos relacionales:


Actúan sobre las tablas en su conjunto, en lugar de hacerlo sobre los registros como en otros sistemas.

Se pueden realizar consultas complejas que utilizan varias tablas de forma simple.

Son fáciles de utilizar pues la organización física de los datos es independiente de su tratamiento lógico.

La estructura relacional tiene estructura de matriz o tabla bidimensional, donde las filas son los registros y las columnas los campos como se muestra en la figura.


ESQUEMA:


CAMPOS

R

E

G

I

S

T

R

O

S

El esquema de la figura que se muestra a continuación es un ejemplo de la base de datos de la tienda de autos acoplados al modelo relacional.

Del ejemplo, se puede notar que el modelo de bases de datos relacionales es el más intuitivo y práctico de utilizar.

Se trabajan en las columnas los atributos y en las filas los registros y en las filas los registros, de tal manera que la manipulación de la información se hace más simple que con otros modelos de bases de datos.


ESQUEMA:


CODIGO SUCURSAL VENDEDOR PLACA AÑO MARCA MODELO PRECIO

1 QUITO C. ALC. GO-1594 2002 FORD TAUR $7.800

1 QUITO C. ALC. FG-7070 2007 TOYOTA SIENN $5.620

2 GUAYAQUIL P. DIAZ PQ-8956 2000 CHEVR AVEO $3.700

2 GUAYAQUIL P. DIAZ JK-7845 2006 MERCE STYL $9.900

3 CUENCA S. PEREZ JE-4123 2009 HYUND STAR $5.780

3 CUENCA S. PEREZ TE-8745 2010 TOYOTA TUNDR $8.700

CARACTERÍSTICAS DE LAS BASES DE DATOS RELACIONALES: Deben satisfacer las siguientes condiciones: 1. Todos los registros de la tabla deben tener el mismo número de

campos, aunque alguno de ellos esté vacío, deben ser registros de longitud fija.

2. Cada campo tiene un nombre o etiqueta que hay que definir previamente a su utilización. No obstante, una vez creado se podrá ampliar o disminuir el número de campos mediante el SGBD.

3. La base de datos estará formada por muchas tablas, una por cada tipo de registro. En el ejemplo de la universidad se podría definir otras tablas.

4. Dentro de una tabla cada nombre de campo debe ser distinto, por ejemplo en la Sucursal podría haber Nombre 1, Nombre2, pero no puede haber dos campos llamados Nombre pues al referirse al campo Nombre con el SGBD no se sabría cual utilizar.


5. Los registros de una misma tabla tienen que diferenciarse, al menos en el contenido de alguno de sus campos, no puede haber dos registros idénticos.

6. Los registros de una tabla pueden estar dispuestos en cualquier orden.

7. El contenido de cada campo está delimitado por un rango de valores posibles. En el ejemplo de campo AÑO no puede ponerse VEINTE ni cualquier otro carácter alfabético, e incluso ningún año mayor que 2012, por no estar dentro del rango definido por los posibles.

8. Permite la creación de nuevas tablas a partir de las ya existentes, relacionando campos de distintas tablas anteriores. Esta condición es la esencia de las bases de datos relacionales, formando lo que se llama un archivo virtual.


FORMAS RELACIONALES BÁSICAS. Toda base de datos estará constituida por varias tablas con las que se puede efectuar tres operaciones fundamentales que permiten la creación de nuevas tablas a partir de las existentes. Dichas formas relacionales son la SELECCIÓN, PROYECCIÓN y la CONCATENACIÓN.

SELECCIÓN: Es la obtención de una nueva tabla


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