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1 - Concepto de Base de Datos.
Modelos y lenguajes de descripción.
Tema I: Bases de Datos y
1.1 - Introducción. Objetivos de las Bases de Datos.
1.2 - Concepto de Base de Datos. Niveles de abstracción.
Esquemas e instancias.
Sistema Gestor de Bases de Datos
1.3 - Modelos de datos: enfoques jerárquico, en red y relacional.
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1.1 - Introducción. Objetivos de las Bases de Datos.
problemas
asociados
aplicable a casi todas
las actividades humanas
sociales
económicas
productivas
• • •
la información debe ser:
significativa { máximo contenido semántico
coherente { verifica las reglas semánticas del mundo real
cantidad información
complejidad de la información
• de la propia información (naturaleza)
continuos cambios
• • •
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cualidades de la información
credibilidad
precisión { % información correcta
oportunidad { tiempo desde que se produjo el hecho hasta ser disponible
plenitud
{ completa para los fines previstos
sólo la inf. histórica
Sistemas que suministran servicios de Información
muchos M$ y M€
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propiedades de la información
Objetivo final o implementación de Sistemas de Información (SI)
la información interesa por sí misma (cultura. etc. )
y como fuente para un gran número de actividades
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“gana” con el tiempo
integridad
disponibilidad
confidencialidad
la información debe estar dotada de seguridad
• de las condiciones de uso (entorno)
Si no se verifican Ÿ desconfianza, y el Sistema de Información es INÚTIL
necesidad de una metodología
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componentes del Sistema de Información
Sistemas de Información: niveles e implementación
niveles de un Sistema de Información
referencial (información para buscar)
factual
• contenido (datos)
formateados
no- formateados (documentos)
Sistemas Gestión Bases Datos
Sistemas Recuperación Información
asociados a los niveles de gestión
NIVEL ESTRATÉGICO
NIVEL TÁCTICO
NIVEL OPERACIONAL
- elaboración de planes
- objetivos generales
- control de gestión
- objetivos específicos
- tareas administrativas
• equipo físico (hardware)
• equipo lógico (software)
área de datos
área informática
informáticos
no-informáticos
• administrador
• usuarios
Sistema de Información {
información
órdenes
gestión de los datos (SGBD)
manejo de las comunicaciones
•••
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organización orientada a los procesos
Implementación de un
Sistema de Información
Sistemas orientados al proceso Ÿ
Sistemas de Gestión de Ficheros
+ programas
Sistemas orientados a los datos Ÿ
Sistemas de Bases de Datos
+ metodología
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sistemas orientados al proceso: inconvenientes
Res_1
D1
D1
Problemas de los sistemas orientados al proceso:
Trat_1
Trat_1
D2
D2
• Redundancia e inconsistencia de los datos
Res_2
fich_2
Trat_2
Trat_2
• Dificultad para el acceso a los datos
D3
D3
Res_3
fich_3
Trat_3
Trat_3
fich_6
D5
D5
Bancos de datos • • •
(Data Warehouse)
aspectos relevantes del mundo real representado en el sistema
D4
D4
microdatos
+ metadatos
tipos de Sistemas de Información: Bases de Datos
colección de personas, procedimientos y equipos
diseñados, construídos, operados y mantenidos para
recoger, registrar, procesar, almacenar, recuperar y visualizar
información
fich_1
macrodatos
fich_4
• Aislamiento de los datos
Res_4
• Dificultad para modificar la representación de los datos
Res_5
• Utilización por múltiples usuarios
Trat_4
Trat_4
• Dificultad para garantizar la confidencialidad
Res_6
D6
D6
fich_5
• Mantenimiento de la integridad
Trat_5
Trat_5
D7
D7
•
Res_4
•
•
Se puede mejorar estableciendo niveles de abstracción, pero persisten muchos problemas . . . .
DATOS
FICHEROS
TRATAMIENTOS
solución : considerar la información de forma independiente (única) Ÿ modelo
RESULTADOS
Organización clásica: Sistemas orientados al proceso
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objetivos de los sistemas orientados a los datos
organización orientada a los datos
D1
D1
• Independizar los datos de los tratamientos
D2
D2
• Considerar las relaciones (y propiedades) existentes entre datos, almacenándolas
• Evitar redundancias e inconsistencias en la información
D3
D3
• Integrar diferentes visiones de los datos
• Garantizar la disponibilidad y la integridad
D4
D4
Re s _1
DEPURACION
ACTUALIZACION
• Gestionar el acceso a los datos (concurrencia, confidencialidad)
•
•
D5
D5
•
Base de Datos { la información representada
RECUPERACION
Base
de
Datos
Res_2
ALMACENAMIENTO
TRATAMIENTO
Res_3
D6
D5
Sistema Gestor de Bases de Datos { la herramienta soporte
DATOS
CREACION Y
ACTUALIZACION
RECUPERACION
Y TRATAMIENTOS
RESULTADOS
Organización en B.D.: Sistemas orientados a los datos
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1.2 - Concepto de Base de Datos
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ventajas de las Bases de Datos
VENTAJAS DE LAS BASES DE DATOS con respecto a:
BASE DE DATOS:
• Independencia de éstos respecto de los tratamientos, y viceversa
Conjunto, colección o depósito de datos almacenados en un soporte informático.
Los datos deben estar interrelacionados y estructurados de acuerdo con un modelo
capaz de recoger el máximo de contenido semántico.
los DATOS
• Mejor disponibilidad de los mismos
• Mayor eficacia en la recogida, codificación y entrada en el sistema
No deben existir redundancias lógicas. Sólo algunas físicas (para eficiencia),
controladas por el SGBD
• Mayor coherencia
Las definiciones y descripciones (propiedades) de los datos deben ser únicas y
estar integradas con los mismos datos
los RESULTADOS
• Mayor valor informativo
• Mejor y más normalizada documentación de la información
Debe garantizar la independencia entre datos y tratamientos
Debe soportar múltiples usuarios y aplicaciones (integrando diferentes visiones)
• Acceso más rápido y sencillo de los usuarios finales
La actualización y recuperación deben realizarse mediante procesos bien determinados
que garanticen la integridad, seguridad y confidencialidad de la B.D.
los USUARIOS
• Más facilidades para compartir los datos por el conjunto de los usuarios
• Mayor flexibilidad para atender a demandas cambiantes
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inconvenientes de las Bases de Datos
razones que justifican el paso de ficheros a Bases de Datos
DESVENTAJAS DE LAS BASES DE DATOS con respecto a:
• Interrelaciones complejas en la información del sistema a modelar
actualmente están
bastante superadas
• Costosa (equipo físico y lógico)
• Alta volatilidad de las aplicaciones
• Escasez de estándares
• Integración de distintas aplicaciones
• Larga y difícil puesta en marcha
• Múltiples modos de acceso a los datos (secuencial, directo, etc.)
la IMPLANTACION
• Rentabilidad a medio plazo
RIESGO DE
FRUSTRACIÓN
• Personal especializado
• Múltiples modos de tratamiento (lotes, conversacional, transaccional, etc.)
• Ficheros con diferentes (y cambiantes) tipos de registros
• Exigencias de confidencialidad, seguridad e integridad en las aplicaciones
los USUARIOS
• Desfase entre teoría y práctica
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1.2 - Niveles de abstracción en una Base de Datos.
curso
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Los niveles de representación de una Base de Datos
describir el qué, el por qué, y el para qué, ocultando el cómo.
Horas totales =
suma de las horas
de un profesor para
todas sus materias
proceso de
modelado
Servicio
• Nivel conceptual (visión de la organización de la información y propiedades)
• Nivel externo (visión del usuario)
Grupo de esquema
usuarios 2 externo 2
esquema
conceptual
Nivel externo
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esquema
físico
Profesor
Enseñanza
Hora
Grupo de esquema
usuarios n externo n
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horas
totales
Profesor
• Nivel interno o físico (visión de datos almacenados)
curso
Los niveles de información y su representación
MUNDO
REAL
Grupo de esquema
usuarios 1 externo 1
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niveles de abstracción en una Base de Datos.
Objetivo: independencia entre niveles de abstracción
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BASE de
DATOS
FISICOS
Nivel conceptual
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Nivel externo
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Nivel conceptual
curso
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Nivel interno
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• • •
Nivel interno
curso
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independencia entre niveles de abstracción
1.2 - Esquemas e instancias
esquema {
independencia de los datos { inmunidad de las aplicaciones ante cambios de la
estructura de almacenamiento y de los métodos de acceso
independencia física
independencia lógica
Diseño general de la Base de Datos
instancia { Conjunto de informaciones almacenadas
u
{ capacidad de modificar el esquema físico
sin tener que reescribir los programas de aplicación
en la Base de Datos en un momento dado
ocurrencia
{ capacidad de modificar el esquema conceptual
sin tener que reescribir los programas de aplicación.
lenguajes de
programación
Bases de Datos
tipo de dato
esquema
valor de variable
instancia de un
esquema
abstracción
de tipos
Independencia
de los datos
analogía:
Metodología
+
Base Datos Ÿ
Tecnología
diseño de Base Datos Ÿ
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modelado
p
implementación
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objetos con sus propiedades, asociaciones
y restricciones
semánticas
curso
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sucesos
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MUNDO REAL
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MODELO
CONCEPTUAL
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SGBD
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ESQUEMA
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Selección <condición>
Acción <objetivo>)
CONCEPTUAL
a las ocurrencias
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ESTRUCTURA
PERCIBIDA
dinámicos o descripción de reglas aplicables
(NO FORMALIZADA)
permitidos
no-permitidos (restricciones)
MODELO
de BD
o descripción de objetos
MODELO
INTERNO
estáticos
valores
Aspectos a
considerar
ESQUEMA
(lógico)
el modelo es el instrumento que se aplica al mundo "real”
el esquema es el resultado de su aplicación
ESQUEMA
INTERNO
Objetivo o formalización y diseño
BASE
de
DATOS
FISICA
visión del mundo real que tiene el diseñador
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S.O.
modelo de datos { conjunto de conceptos, reglas y convenciones que permiten
describir los datos del Universo del Discurso.
METODOS
de
ACCESO
modelar { definir un mundo abstracto y teórico en el que las conclusiones que se puedan sacar
de él coincidan con las manifestaciones aparentes del mundo real.
transformación del mundo real a la B.D. física
1.3 - Modelos de datos.
Enfoques jerárquico, en red y relacional
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modelado conceptual de una Base de Datos: el modelo E/R
clasificación de los modelos de datos
ejemplo:
tipos de modelos de datos:
según
nivel
otros
El Banco de Administración de Recursos decide iniciar sus actividades en España abriendo una serie
de sucursales, a través de las cuales administrará el dinero de las cuentas de sus clientes.
Para ello,
• • •
eficiencia humana
eficiencia recursos Sistema Información
eficiencia recursos informáticos
Externos
Conceptuales o globales
Internos
calle
dominios
físicos
lógicos
+ restricciones
conceptuales Ÿ (> capacidad semántica, > independencia): E/R, OO, ...
convencionales Ÿ (+ ligados al SGBD): Relacional, en Red, Jerárquico, ...
N:M
CLIENTE
poseer
esquema E/R
CUENTA
o E/R, OO, semántico, funcional, ...
basados en “objetos”
saldo
numero
ciudad
nombre
900, 430
José (Cervantes, Madrid)
basados en registros o Relacional, en Red, Jerárquico
556, 10000
instancia
Pedro (Coso, Vigo)
647, 16243
Lenguaje de datos = Modelo de Datos + Sintaxis
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curso
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Agapito (Gran Vía, Sevilla)
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mejora de capacidad semántica: modelo E/R extendido
ciudad
nombre
CLIENTE
(1,N)
(0,N)
poseer
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esquema relacional
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diagrama relacional
relación cliente (nombre, calle, ciudad)
relación cuenta (número, saldo)
relación poseer (nombre, número)
saldo
numero
curso
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modelos convencionales: el modelo de datos relacional
• • • cada cliente del banco recibe mensualmente un extracto con las operaciones (apuntes) realizados
en cada una de las cuentas que posee
• • •
calle
801, 3289
nombre es clave ajena de cliente
número es clave ajena de cuenta
cliente
poseer
nombre
calle
ciudad
cuenta
número
saldo
nombre
número
CUENTA
dominios
+ restricciones
(1,1)
constar
+
dominios
restricciones
cliente
(0,N)
fecha
nombre
José
Pedro
Agapito
APUNTE
importe
numApunte
cuenta
calle
Cervantes
Coso
Gran Vía
ciudad
Madrid
Vigo
Sevilla
número
900
556
647
801
poseer
nombre
José
Pedro
Pedro
Agapito
Agapito
saldo
430
10000
16243
3289
esquema E/R que considera los apuntes de las operaciones de los clientes
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curso
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curso
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número
900
556
647
647
801
instancia
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modelo de datos en red: el modelo CODASYL
modelos convencionales: el modelo de datos en red
esquema CODASYL (en red)
cliente
nombre
calle
set name is
owner is
member is
set name is
owner is
member is
ciudad
diagrama en red
cuenta
número
saldo
diagrama CODASYL
titularCuenta
cliente
titCuen
cuentaTitular
cuenta
titCuen
cliente
cuenta
nombre
calle
número
ciudad
titCuen
saldo
refTitCuen
+ definiciones de registros
José
Cervantes
Pedro
Agapito
Coso
Gran Vía
900
430
556
10000
647
16243
1
Madrid
instancia
Vigo
Sevilla
801
3289
José
Cervantes
Madrid
2
Pedro
Coso
Vigo
3
Agapito
Gran Vía
Sevilla
900
430
556
10000
647
16243
801
3289
instancia
4
5
curso
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modelos convencionales: el modelo de datos jerárquico
cliente
nombre
calle
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modelo de datos jerárquico: aspectos de implementación
ciudad
Para evitar redundancias en la implementación se utilizan registros virtuales (| punteros)
esquema jerárquico
cuenta
número
saldo
cliente
José
Cervantes
Madrid
Agapito
Pedro
Coso
Gran Vía
Sevilla
instancia
nombre
refCuenta
calle
rfCuenta
ciudad
cuenta
número
refCliente
saldo
rfCliente
Vigo
esquema jerárquico utilizando registros virtuales
647
900
430
556
10000
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647
16243
801
3289
16243
curso
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