apuntes de base de datos

1. Base de
Datos I
M.Sc. Ing. Johnny Albert
Rodríguez Cartagena

2. Objetivos de la Unidad
 Conocer la teoría de bases de datos.
 Identificar los modelos de datos anteriores y actuales
para el almacenamiento persistente de
 grandes volúmenes de datos.
 Distinguir los tipos de usuarios y las funciones de un
administrador de bases de datos.
Resultado de aprendizaje de la unidad
Al finalizar la unidad, el estudiante será capaz de describir
los conceptos y principios básicos del diseño de base de
datos acorde a buenas prácticas y estándares
internacionales.

3. BASE DE DATOS
Una base de datos es un
conjunto de elementos de datos
interrelacionados,
administrados como unidad.
Esta definición es
deliberadamente amplia porque
existe mucha variación entre los
diferentes vendedores de
software que ofrecen sistemas
de bases de datos

4. Base de Datos (BD)
Es una colección de datos relacionados y estructurados
entre si; la recopilación de la información en forma
ordenada dentro de una BD, nos ayuda a realizar
funciones de acceso y búsqueda de los datos de una
manera fácil y sencilla.

5.  Es un conjunto de datos
relacionados entre sí.
 Los datos son hechos
conocidos, que pueden
registrarse y que tienen
un significado implícito.

6. Ejemplos:
Nombres
Números de teléfonos
Direcciones

7. Propiedades
Implícitas

8.  Una BD es un conjunto de
datos lógicamente coherente,
con cierto significado.
• Una BD representa algún
aspecto del mundo real.

9. • Toda BD se diseña,
construye y puebla con
datos para un propósito
específico.

10. • Está dirigida a un grupo
de usuarios y tienen
ciertas aplicaciones
preconcebidas que
interesan a dichos
usuarios.

11. En definitiva una BD :
 tiene una fuente de la cual
derivan los datos.
 Éstos interactúan con el
mundo real.
 Y tienen un público que está
interesado en el contenido de
la BD.

12.  Pueden tener
cualquier tamaño.
 Se pueden generar:
Las BD:
mecánicamente
manualmente

13. Las BD computarizadas se
pueden crear y mantener
con un grupo de
programas de aplicación
escritos específicamente
para esa tarea o mediante
un Sistema de Gestión de
BD.

16. ¿Qué es un
Sistema de gestión
de Bases de Datos
(SGBD)?

17.  Es un conjunto de
programas que permite a
los usuarios crear y
mantener una BD.

18. •Es un sistema de software de
propósito general que facilita el
proceso de:
definir,
construir
manipular
BD para diversas aplicaciones

19. Para Definir una BD hay que
especificar:
 Las restricciones de los
datos que se
almacenarán en ella.
Los tipos de datos.
Las estructuras.

20. Construir una BD
Es el proceso de guardar los
datos mismos en algún medio
de almacenamiento controlado
por el SGBD.

21. En la manipulación de una
BD intervienen funciones
como:
 Consultar la BD para obtener
datos específicos.

22.  actualizar la BD para
reflejar cambios en el
minimundo.
 generar informes a partir
de los datos.

23. El sistema de administración
de bases de datos
 El sistema de administración de bases de datos (DBMS)
es el software proporcionado por el vendedor de la base
de datos.
 Productos de software como Microsoft Access, Oracle,
Microsoft SQL Server, Sybase ASE, DB2, Ingres y
MySQL son DBMS.
 Parece extraño que se empleen las siglas DBMS en
lugar de DMS, recuerde que, en inglés, el término base
de datos (database) originalmente se escribía como dos
palabras, y por convención se convirtió en una sola.

24. Servicios del DBMS
Mover los datos de archivos de datos físicos,
según sea necesario.
Permitir un lenguaje de consulta, que es un
sistema de comandos empleado por el usuario
de la base de datos para recuperar sus datos.
Proporcionar medidas para respaldar la base de
datos y recuperarla después de una falla.
Aportar mecanismos de seguridad para evitar la
consulta y modificación no autorizadas de los
datos.

25. Servicios del DBMS
Administrar la opción de que varios usuarios
consulten datos de manera concurrente, e incluir
medidas que eviten que las actualizaciones
simultáneas tengan conflictos entre sí.
Controlar las transacciones para que los cambios
en la base de datos de cada transacción sean una
unidad de trabajo tipo todo o nada. En otras
palabras, si la transacción tiene éxito, todos los
cambios se registran en la base de datos; si la
transacción fracasa, ninguno de los cambios se
registra.

26. Nota.-
Un banco y una base de datos son lo mismo.
Banco de datos es sólo un término más antiguo
utilizado por los científicos que desarrollaron los
primeros sistemas de base de datos

27. Las bases de datos son únicas por su capacidad para
presentar a varios usuarios vistas propias
y diferentes de los datos, al tiempo que conservan una
sola vez los datos relacionados. En
conjunto, se denominan vistas de usuarios.
Un usuario es cualquier persona o aplicación que se
registra en la base de datos con el propósito de guardar
datos, recuperarlos, o ambas opciones.
Capas de abstracción de datos

28. Una aplicación es un conjunto de programas de
computación diseñado para resolver un problema de
negocios específico, como un sistema de recepción de
pedidos, uno de procesamiento de nóminas o uno
contable.
Debido a que las vistas no guardan los datos reales,
reflejan automáticamente cualquier cambio realizado en
los objetos relacionados de la base de datos. Todo esto
es posible mediante las capas de abstracción
Capas de abstracción de datos

29. Capa Abstracción de los datos
(Arquitectura) ANSI-SPARC

30. La capa física incluye los archivos que contienen toda la
información de la base de datos.
El usuario de una base de datos no necesita comprender cómo
se guardan los datos dentro
de los archivos ni cuáles archivos contienen los elementos de
datos que le interesan
los archivos físicos son administrados automáticamente y
nunca es necesario que el usuario haga referencia a ellos al
utilizar la base de datos. Un DBA,(DataBase Administrator)
maneja los detalles de instalación y configuración del software
y los archivos de la base de datos que permiten presentarla a
los usuarios
Capa Física

31. La capa lógica (o modelo lógico) está formada por las primeras
dos capas de abstracción en la base de datos: la capa física
tiene una existencia concreta en los archivos del sistema
operativo, mientras que la capa lógica sólo existe como
estructuras abstractas de datos integradas en la capa física.
esta capa contiene un conjunto de tablas bidimensionales,
estructura jerárquica similar al organigrama de una compañía,
o alguna otra estructura
Capa Lógica

32. La capa externa (o modelo externo) es la segunda capa
de abstracción de la base de datos.
Esta capa está formada por las vistas de usuarios
analizadas antes.
En esta capa, los usuarios (los programas de aplicaciones
y las personas) que la consultan se conectan y plantean
consultas contra la base de datos. Lo ideal es que sólo el
DBA administre las capas física y lógica.
Capa Externa

33. El DBMS controla la transformación
de los elementos seleccionados de una o más
estructuras de datos en la capa lógica para formar la
vista de cada usuario. Las vistas de usuario de esta
capa se pueden redefinir y almacenar en la base de
datos para reutilización, o pueden ser elementos
temporales creados
por el DBMS para contener los resultados de una sola
consulta ad hoc.
Ad-Hoc se refiere a que el sistema permite al usuario
personalizar una consulta en tiempo real, en vez de
estar atado a las consultas prediseñadas para
informes.
Capa Externa

34. La capacidad para modificar la estructura de los
archivos físicos de una base de datos sin afectar a los
usuarios y los procesos existentes es la independencia
física de los datos. La separación entre las capas física
y lógica aporta la independencia física de los datos en
un DBMS.
El grado de independencia física de los datos,
representa la cantidad de cambios que se pueden
hacer al sistema de archivos sin afectar a la capa lógica
Independencia física de los datos

35. - Mover un archivo de base de datos de un dispositivo o
de un directorio a otro.
- Dividir o combinar archivos de una base de datos.
- Cambiar el nombre de los archivos de una base de
datos.
- Mover un objeto de base de datos de un archivo a
otro.
- Agregar objetos o archivos de datos nuevos a la base
de datos.
Ejemplos de cambios en la capa física

36. La capacidad para hacer cambios en la capa lógica sin
afectar a los usuarios y procesos existentes es la
independencia lógica de los datos
Existen grados de independencia lógica de
los datos. Es importante que comprenda que casi todos
los cambios lógicos también incluyen un cambio físico.
Por ejemplo, no se puede agregar un nuevo objeto a la
base de datos (como una tabla en un DBMS relacional)
sin guardar físicamente los datos en algún lugar; por lo
tanto,
se efectúa un cambio correspondiente en la capa física.
Independencia lógica de los datos

37. - Agregar un objeto nuevo a la base de datos.
- Incorporar elementos de datos a un objeto existente.
- Hacer cualquier cambio en que se pueda colocar una
vista en el modelo externo que reemplaza al objeto
original en la capa lógica (y que se procesa igual que
éste), como combinar o dividir objetos existentes.
Ejemplos de cambios en la capa lógica

38. Un modelo de bases de datos es la arquitectura que
utiliza el DBMS para guardar los objetos dentro de la
base de datos y relacionarlos entre sí. A continuación
se presentan los modelos más frecuentes en orden de
evolución.
- Archivos simples
- Modelo Jerárquico
- Modelo de Red
- Modelo Relacional
- Modelo Orientado a Objetos
Modelos de base de datos

39. Archivos simples
Los archivos simples son archivos comunes de un
sistema operativo; en ellos, los registros de un archivo no
contienen información para comunicar su estructura, o
cualquier relación
entre los registros, a las aplicaciones que utiliza el
archivo.
En esencia, los archivos simples no son bases de datos,
porque no cumplen ninguno de los criterios analizados
antes. No obstante, es importante que los comprenda por
dos razones. En primer lugar, suelen ser utilizados para
guardar información de bases de datos (METADATOS).
En segundo lugar los archivos simples existieron antes
que las bases de datos, y los primeros sistemas de bases
de datos evolucionaron a partir de los sistemas de archivo
simple que les precedieron

40. Modelo Jerárquico
Las primeras bases de datos seguían el modelo
jerárquico, que evolucionó a partir de los sistemas
de archivos que reemplazaron las bases de datos, con los
registros ordenados en una jerarquía similar a un
organigrama. Cada archivo del sistema de archivo simple
se convirtió en un tipo de registro, o nodo en terminología
jerárquica.
Los registros se conectaban mediante apuntadores que
contenían la dirección del registro relacionado. Los
apuntadores indicaban a la computadora dónde se
ubicaba físicamente el registro relacionado

41. Modelo
Jerárquico
Cada apuntador establece una
relación primario-secundario,
también denominada relación uno
a varios, en que un elemento
principal puede tener muchos
elementos secundarios, pero cada
uno de éstos sólo puede tener un
elemento primario.
El problema obvio del modelo
jerárquico es que algunos datos
no se ajustan exactamente a esta
estructura jerárquica estricta,

42. Ejemplo Modelo Jerárquico

43. Modelo Red
Evolucionó casi al mismo tiempo que el modelo
jerárquico. En este modelo las entidades se representan
como nodos y sus relaciones son las líneas que los unen.
En esta estructura cualquier componente puede
relacionarse con cualquier otro.
El Modelo de Red se puede entender como una extensión
del modelo jerárquico. También se presenta mediante un
árbol, pero en este caso, cada hijo puede tener varios
padres. De este modo se reducen, o eliminan, las
redundancias, Pero desaparece la herencia de los
campos. La integridad de datos, asociada a los arcos
padre-hijo, se mantiene.

44. Modelo Red
Este modelo de datos permite representar relaciones N:M
Aquí se representa los datos mediante colecciones de
registros y sus relaciones se representan por medio de
ligas o enlaces, los cuales pueden verse como punteros.
Los registros se organizan en un conjunto de gráficas
arbitrarias.
Podemos considerar al modelo de bases de datos en red
como de una potencia intermedia entre el jerárquico y el
relacional. Su estructura es parecida a la jerárquica
aunque bastante más compleja, con lo que se consiguen
evitar, al menos en parte, los
problemas del modelo jerárquico

45. Modelo Red

46. Modelo Relacional
los modelos de base de datos de red y jerárquico
comparten otro problema común: son inflexibles. Deben
seguirse las rutas preconcebidas a través de los datos
para procesarlos con eficiencia. Las consultas ad hoc,
como hallar todos los pedidos enviados en un mes
específico, requieren que se explore toda la base de
datos para localizarlos.
investigación de E. F. (Ted) Codd que condujo al modelo
relacional. El modelo relacional se basa en la noción de
que cualquier ruta preconcebida a través de la estructura
de datos es una solución demasiado restrictiva y quiere
una manera más eficaz para darle solución.

47. Modelo Relacional
los modelos de base de datos de red y jerárquico
comparten otro problema común: son inflexibles. Deben
seguirse las rutas preconcebidas a través de los datos
para procesarlos con eficiencia. Las consultas ad hoc,
como hallar todos los pedidos enviados en un mes
específico, requieren que se explore toda la base de
datos para localizarlos.
investigación de E. F. (Ted) Codd que condujo al modelo
relacional. El modelo relacional se basa en la noción de
que cualquier ruta preconcebida a través de la estructura
de datos es una solución demasiado restrictiva y quiere
una manera más eficaz para darle solución.

48. Modelo Relacional
El modelo relacional permite a los usuarios relacionar
los registros según se requiera y no de manera
predefinida, cuando se guardan los registros por primera
vez en la base de datos. Además, el modelo relacional
está creado de modo que las consultas funcionan con
conjuntos de datos (por ejemplo, todos los clientes que
tienen un saldo sobresaliente) en lugar de un registro a la
vez, como ocurre con los modelos de red y jerárquico.
El modelo relacional presenta los datos en las familiares
tablas bidimensionales, como lo hace una hoja de
cálculo. Pero a diferencia de lo que sucede en ésta, no es
necesario que los datos se guarden en forma tabular

49. Modelo Relacional
La elegante sencillez del modelo relacional y la facilidad
con que las personas lo aprenden y comprenden han
sido factores importantes para su aceptación universal.
El modelo relacional es el tema principal debido a su uso
extendido en los sistemas de tecnología de la información
actuales y es probable que permanezca así durante los
años futuros

50. Modelo Relacional

51. Modelo Orientado a Objetos
El modelo orientado a objetos (OO) en realidad comenzó
en la década de 1970, pero no tuvo un uso comercial
importante hasta la década de 1990.
Este auge súbito provino de la incapacidad de los
sistemas de administración de bases de datos
relacionales de la época para manejar tipos de datos
complejos como archivos de imágenes, dibujos
complicados, y de audio y video. La súbita explosión de
Internet y de World Wide Web creó una intensa demanda
de transmisión de datos complejos.

52. Modelo Orientado a Objetos
Un objeto es un agrupamiento lógico de datos
relacionados y de lógica de programa que representa
algo real, como un cliente, empleado, pedido o producto.
En el modelo OO, a los elementos de datos individuales,
como la identificación y el nombre del cliente, se les
denomina variables y se guardan dentro de cada objeto.
Un método es un segmento de lógica del programa de
una aplicación que opera sobre un objeto específico y
proporciona una función finita, como comprobar el límite
de crédito de un cliente o actualizar la dirección de un
cliente.

53. Modelo Orientado a Objetos
Entre las numerosas
diferencias entre el
modelo OO y los
modelos presentados
antes, la más
importante es que las
variables sólo
pueden ser
consultadas
mediante métodos. A
esta propiedad se le
llama encapsulado.

54. Por qué concentrarse en el
modelo relacional
• Es fácil definir, mantener y manipular las estructuras de
almacenamiento de datos.
• Los datos se recuperan mediante consultas ad hoc
sencillas.
• Los datos están bien protegidos.
• Existen normas ANSI (American National Standards
Institute) e ISO (International Organization for
Standardization) bien establecidas.

55. Por qué concentrarse en el
modelo relacional
• Muchos vendedores ofrecen gran cantidad de
productos.
• Es relativamente fácil la conversión entre las
implementaciones de los vendedores.
• Los RDBMS son productos maduros y estables.

56. Evaluación diagnóstica
Objetivo: IDENTIFICAR LOS CONOCIMIENTOS PREVIOS
7. Menciona algunos ejemplos de dispositivos
de entrada
a. Mouse, celular, usb
b. Teclado, mouse, lector óptico
c. Monitor, impresora, scanner
d. Cañón, usb, monitor

57.  Muchas gracias

58. 1. En grupo realizar un mapa
mental sobre la importancia,
ámbito de acción y el impacto de
las bases de datos
1. En grupo realizar un mapa
mental sobre la Historia de las
bases de datos
Actividad - Evaluativa