Kitabı oxu: «Bases de datos relacionales y modelado de datos. IFCT0310»

Capítulo 1Bases de datos relacionales
1.Introducción

El término base de datos fue escuchado por primera vez en 1963 en California (USA), definiéndolo como un conjunto de información relacionada, toda ella estructurada y agrupada.

Una base de datos es una colección o depósito de datos, donde estos se encuentran lógicamente relacionados entre sí. Se toma un modelo del mundo real para poder trabajar con esos datos a través de aplicaciones y programas.

Es muy importante que una base de datos represente la realidad tal y como es, así como sus distintas condiciones.

Las bases de datos evolucionan constantemente, por lo que a veces resulta difícil su definición, siempre en función de la aplicación y tecnología en las cuales se desarrollan.

2.Base de datos relacionales

La base de datos relacionales o modelo relacional fue definido por Edgar Frank Codd a finales de los años 60; en 1970 publicaría un documento que llevaba por nombre A Relational Model of data for Large Shared Data Banks (Un modelo relacional de datos para grandes bancos de datos compartidos), siendo este el documento más importante sobre esta materia y del cual nace el término. El modelo relacional es el más utilizado en la actualidad.

2.1.Concepto de base de datos relacionales

Una base de datos relacionales es aquella que representa los datos y las relaciones entre los datos mediante una colección de tablas, cada una con un nombre único, donde una fila de una tabla representa una relación entre un conjunto de valores.

Recuerde

En la base de datos relacionales, cada fila de la tabla es la que representa la relación entre un conjunto de valores.

El modelo de datos relacional consta de 3 aspectos fundamentales:

Estructura de datos: compuesta por dominio, atributos, tuplas (registros o filas) y relaciones.

Integridad de los datos: reglas que se aplican a relaciones base e informan al Sistema Gestor de Base de Datos de ciertas restricciones.

Manipulación de datos: la manipulación de relaciones se realiza a través de un lenguaje de consulta, que consiste en un lenguaje que utiliza el usuario para manejar la información.

Recuerde

La base de datos relacionales es aquella que representa los datos y las relaciones entre los datos mediante una colección de tablas, cada una con un nombre único.

Actividades

1.¿Cuál es la forma de representación de los datos y relaciones entre ellos en una base de datos relacionales?

2.2.Ejemplificación

Los principales objetivos perseguidos por Edgar Codd sobre el modelado de datos relacional son los siguientes:

Independencia física. La forma de almacenar los datos no debe afectar en su manipulación lógica.

Independencia lógica. Las aplicaciones utilizadas en la base de datos no deben ser modificadas al cambiar elementos de la base de datos.

Flexibilidad. Los datos se pueden presentar a los usuarios de manera que se puedan adaptar a sus necesidades.

Uniformidad. La organización de los datos tendrá siempre la misma estructura lógica, usando valores explícitos que contienen las relaciones (las tablas).

Sencillez. Las estructuras deben ser sencillas y fáciles de manejar.

A continuación, se muestra cómo se representarían los datos en una base de datos relacionales para el control semanal de asignaturas y horas de un profesor.

Los datos recogidos en dos tablas son los siguientes:

TABLA 1: DATOS_PROFESOR.

DATOS_PROFESOR (cód_profesor, profesor, asignatura, cód_asignatura)

TABLA 2: HORAS_ASIGNATURAS.

HORAS_ASIGNATURAS (cód_ asignaturas, asignaturas, horas_semanales).

Tabla 1: contiene los datos del profesor y asignatura para una base de datos con modelo relacional.

Tabla 2: contiene los datos de la asignatura y las horas que se imparte.

A continuación, en otro ejemplo se muestra cómo se representarían los datos en una base de datos relacional para el control de una revista y la cantidad de números de esa revista que se venden mensualmente.

Nota

A la hora de elaborar una base de datos relacionales hay que seguir un orden estricto para evitar los errores por cruces de datos incorrectos.

Los datos recogidos en dos tablas son los siguientes:

TABLA 1: DATOS_REVISTA

DATOS_REVISTA (cód_revista, revista, nº_hojas, anuncios, fecha)

TABLA 2:VENTA REVISTA

VENTA_REVISTA (cód_mes, mes, nº_ejemplares, nº_devueltos, nº_ vendidos)

TABLA 3: DATOS_VENTA

DATOS_VENTA (cód_mes, cód_revista)

Tabla 1: contiene los datos de la revista.

Tabla 2: contiene los datos relacionados con las ventas de la revista.

Tabla 3: contiene los datos que relacionan la revista con las ventas.

Otra vista distinta es la que se realiza desde un sistema gestor de bases de datos, donde la forma de mostrar las tablas es la que se detalla a continuación.

Recuerde

Desde un sistema gestor de bases de datos, las tablas se organizan de una manera diferente.

Se tomará como ejemplo un banco que desea llevar el control de sus clientes, de sus cuentas bancarias y de sus préstamos.

Representación de las tablas para una base de datos relacionales de un banco desde el punto de vista de un programa para diseño de bases de datos

Aplicación práctica

Imagine que va a elaborar una base de datos relacional, la cual contendrá 3 tablas:

1.tabla: Cód_usuario, nombre y apellidos

2.tabla: Cód_usuario, cód_ asignatura y asignatura

3.tabla: Cód_asignatura y número de horas

¿Cuáles son los campos clave que enlazarán las tres tablas?

SOLUCIÓN

Los campos clave de enlace entre las 3 tablas serán el cód_usuario y el cód_asignatura, puesto que estarán compuestos por un código único para cada relación de datos contenidos en las tablas. Entre la tabla 1 y tabla 2 será cód_usuario y entre la tabla 2 y la tabla 3 será cód_asignatura.

3.Concepto de modelos de datos

Un modelo de datos es un conjunto de herramientas conceptuales que permiten describir los datos, sus relaciones, límites de integridad que les afectan, así como la terminología a emplear.

Importante

Todo ello en función de las reglas y mecanismos utilizados para transformar la información obtenida del mundo real en datos estructurados.

3.1.Funciones y sublenguajes (DDL Y DML)

Un Sistema Gestor de Base de Datos (SGBD) es un conjunto de programas de propósito general, que facilita la definición, construcción y manipulación de las bases de datos.

Los usuarios de un SGBD pueden tener distintos permisos o privilegios, por lo que debe contarse con lenguajes e interfaces a distintos niveles. Los sistemas gestores de bases de datos relacionales incluyen dos tipos de lenguajes:

Lenguaje de definición de datos (DDL: Data Definition Language): lenguaje que ayudará a definir la estructura y los componentes, tablas, atributos y restricciones de la base de datos. Del mismo modo, también permite incluir restricciones de seguridad y definir vistas, mediante un subconjunto de instrucciones.

Lenguaje de manipulación de datos (DML: Data Manipulation Language): lenguaje que ayudará a la manipulación de los datos, pudiendo ser utilizado para realizar consultas y modificaciones en la base de datos. Este tipo de lenguaje se puede clasificar en dos tipos:

Procedimentales:el usuario debe indicar las operaciones a realizar y la secuencia en la que se llevan a cabo.

No procedimentales:El usuario se limita a describir datos y a efectuar consultas, sin indicar el modo en el cual se realizarán. El DML no procedimental suele ser más fácil de utilizar para los usuarios, ya que no necesitan especificar la forma de obtener los datos. Por otro lado, puede que el código que se genere no sea tan eficiente como en los procedimentales.

Tabla resumen de las operaciones de cada tipo

Sabía que...

Una consulta es una sentencia mediante la cual se solicita información de la base de datos a través de un lenguaje como DML.

Actividades

2.Para realizar una consulta en una base de datos, ¿qué tipo de lenguaje utilizaría, de manipulación de datos o de definición de datos?

3.2.Clasificación de los diferentes tipos de modelos de datos de acuerdo al nivel de abstracción

Una base de datos con una buena arquitectura debe permitir su utilización en distintas máquinas con distintos sistemas operativos, es decir, admitir la portabilidad. Otro de los objetivos es la abstracción de datos, lo que significa dar a los usuarios una visión abstracta de los datos, es decir, una visualización de los datos, pero no el conocimiento de la estructura interna.

Recuerde

La abstracción de datos consiste en proporcionar a los usuarios una visión abstracta de los datos, lo cual no implica que haya que mostrar ni conocer la estructura interna.

Por lo tanto, el SGBD debe ocultar los detalles de almacenamiento y manejo ofreciendo estructuras de datos eficientes para un buen rendimiento. Por ello, la arquitectura ANSI/SPARC permite ver una base de datos dividida en tres niveles de abstracción:

Nivel físico (Interno): nivel más bajo y exhaustivo. Trata de los detalles del almacenamiento real.

Nivel lógico: nivel que describe la información guardada y las relaciones de la información almacenada. La definición de estructuras de datos a este nivel puede suponer la creación de estructuras complejas a nivel físico.

Nivel de visión (Externo): nivel de abstracción más alto, describe solo una parte de la base de datos puesto que es la que se muestra el usuario. También conocido como nivel conceptual.

Actividades

3.¿Cuál es el nivel de abstracción cuando se visualiza una consulta?

Modelos de datos conceptuales

Los modelos de datos conceptuales se utilizan para la descripción de los datos en el nivel conceptual o de visión, dando lugar a una estructura flexible.

Existen dos modelos dentro de esta tipología, los cuales se describirán a continuación: el modelo entidad-relación y el modelo orientado a objetos.

Modelo entidad-relación

Es el modelo conceptual más utilizado, basado en una percepción del mundo real mediante una colección de objetos, que como su nombre indica, se denominan entidades y relaciones.

Sabía que...

Peter Pin-Shan Chen es el creador del modelo entidad-relación en el año 1976. Su artículo sobre el modelo ER fue uno de los trabajos más citados en el campo de las ciencias de la computación.

Una entidad es un objeto real sobre el cual quiere almacenarse información. Estos distintos datos que se almacenan sobre este objeto o entidad se denominan atributos.

Ejemplo de una entidad (Profesor) y sus atributos (DNI, Nombre, Dirección)

La relación es la asociación entre las distintas entidades, las cuales pueden ser de 3 tipos:

Relación 1-1: quiere decir que las entidades se relacionan 1 a 1.

Relación 1-N: relación de una entidad con muchas de otra.

Relación N-M: en cualquiera de las dos entidades puede tener muchas relaciones.

Ejemplo entidad-relación con una relación de 1 a muchos, lo que quiere decir que un profesor puede impartir muchas clases, pero una clase solo puede ser impartida por un único profesor.

Cuando se utiliza este modelo gestionando la información, se está intentando plasmar una parte del mundo real en una serie de tablas, registros y campos.

Nota

Antes de crear físicamente el modelo entidad-relación se diseñará el modelo de datos.

Modelo orientado a objetos

Como su nombre indica, se basa en una colección de objetos, donde cada objeto se caracteriza por tener un estado y un comportamiento. El estado viene dado por los valores que toma un conjunto de propiedades o variables de instancia y el comportamiento se realiza a través de una serie de operaciones o funciones que se aplican sobre el objeto y se denominan “métodos”. Mediante los métodos es como únicamente un objeto puede acceder a los datos, se denomina “envío de mensajes al objeto”.

Sabía que...

En el modelo orientado a objetos cada objeto tiene su propia entidad que se denota por un identificador del objeto, a diferencia del modelo entidad-relación.

Todos los objetos que tienen las mismas propiedades se agrupan en clases y estas clases se organizan en un diagrama, donde las clases pueden estar relacionadas.

Actividades

4.Busque más datos sobre el modelo relacional y explique por qué es el más utilizado en el nivel lógico.

5.¿Cómo se denominan las operaciones que se realizan sobre un objeto en el modelo orientado a objetos?

6.Investigue sobre el recorrido profesional de Peter Chen.