BASE DE DATOS I

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BASE DE DATOS I

• LSCA. Luis Alberto Lopez Camara
• llopez_at_uv.mx
• 2291642105 movistar
• 2291570694 Telcel
• lsca_uv_at_yahoo.com.mx Messenger

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1. Introducción a las Bases de Datos

• Qué es una Base de Datos?
• Una colección de datos lógicamente
  relacionados (Elmasri/Navathe)
• El sistema computacional que permite que un
  conjunto de datos pueda ser mantenido y que esté
  disponible cuando se requiera, se conoce como el
  Sistema de Bases de Datos.

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Base de datos

• Una base de datos es una colección de archivos
  relacionados con la finalidad de permitir el
  manejo de la información para su procesamiento.
  Cada uno de dichos archivos pueden ser vistos
  como una colección de registros y cada registro
  está compuesto de una colección de campos. Cada
  uno de los campos de cada registro permite llevar
  información de alguna característica o atributo
  de alguna entidad del mundo real.

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Sistema de Base de Datos
Un sistema de Base de Datos posee cuatro
componentes principales la información, el
equipo, los programas y los usuarios
Base de datos
Programas de aplicación
Usuarios Finales
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Por qué utilizar un Sistema de Base de Datos?

• Un sistema de Base de Datos ofrece a la
  organización un control centralizado de su
  información.
• Esto contrasta con un enfoque de archivos donde
  cada aplicación tiene sus propios datos
  (archivos), de modo que los datos están dispersos
  y difíciles de controlar

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Ventajas del enfoque de Base de Datos

• Disminución de redundancias de datos
• Evitar inconsistencias de datos
• Compartir datos
• Mantener la integridad
• Es posible definir y aplicar restricciones de
  seguridad
• Independencia de datos.

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Independencia de Datos

• Se define como la inmunidad de las
  aplicaciones ante cambios en la estructura de
  almacenamiento y en la técnica de acceso a los
  datos (C. J. Date)
• O sea, las aplicaciones no dependen de la
  estructura o técnica de acceso de los datos
• Para lograr este objetivo se concibe un sistema
  de base de datos como una arquitectura de tres
  niveles.

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Arquitectura de tres niveles

• Nivel Interno Más cercano al almacenamiento
  físico, o sea se ocupa de cómo se
  almacenan físicamente los datos.
• Nivel Conceptual Es el nivel intermedio entre
  los otros dos y presta una vista
  global o comunitaria de los datos.
• Nivel Externo Más cercano a los usuarios, se
  ocupa de cómo los usuarios
  perciben los datos (vistas individuales)

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Arquitectura de 3 niveles

• El Esquema Interno describe la estructura
  física de almacenamiento de la base de datos.
• El Esquema Conceptual describe la estructura de
  toda la base de datos para una unidad de
  usuarios. Describe entidades, atributos,
  vínculos, restricciones, operaciones, etc.
• Esquema externo o vista de usuario describe la
  parte de la base de datos que interesa a un grupo
  de usuarios oculta a ese grupo el resto.

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Características de la arquitectura de tres
niveles

• El objetivo de la arquitectura de tres niveles
  es la separación entre las aplicaciones de
  usuario y la base de datos física.

• Los tres esquemas (que corresponden a los tres
  niveles) son sólo una forma de descripción de los
  datos. Los únicos datos que existen están en el
  nivel físico.
• Aunque algunos SGBD (Sistemas de Gestión de Base
  de Datos) se basan en la arquitectura de tres
  niveles no es fácil distinguir en ellos estos
  tres niveles.

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Transformación de solicitudes entre esquemas

• En un SGBD los usuarios hacen referencia sólo a
  su esquema externo de base de datos, por lo que
  al SGBD debe transformar una solicitud expresada
  en esquema externo a esquema conceptual y
  posteriormente a esquema interno que actuará
  sobre los datos almacenados.
• El proceso de transformar solicitudes de un
  esquema a otro se conoce como correspondencia o
  mapping.

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ARQUITECTURA DE TRES NIVELES (Ejemplo)
Listado de alumnos por Asignatura Asignatura de
un Alumno
NIVEL EXTERNO NIVEL CONCEPTUAL NIVEL INTERNO
Alumno
Cursa
Asignatura
Matricula Nombre Licenciatura Semestre Grupo
Matricula CveMateria
CveMateria NomMateria Creditos
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Modelos de Bases de Datos

• Los sistemas de bases de datos pueden
  clasificarse de acuerdo a las estructuras de
  datos y a los operadores presentados al usuario.
• Entre los sistemas más antiguos se encuentran
  los modelos de Red y Jerárquicos
  (pre-relacionales).
• Uno de los modelos más importantes es el Modelo
  Relacional aparecido en los 70.
• Posteriormente aparecen los llamados sistemas
  post-relacionales entre los se cuentan
• Sistemas Relacional Extendido
• Sistemas Orientados a Objeto
• Sistemas Deductivos, etc.

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Modelo

• Es una representación de la realidad que contiene
  las características generales de algo que se va a
  realizar. En base de datos, esta representación
  se elabora en forma gráfica.

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Modelo de datos

• Es una colección de herramientas conceptuales
  para describir los datos, las relaciones que
  existen entre ellos, semántica asociada a los
  datos y restricciones de consistencia.

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Modelado de datos

• Una de las herramientas que usan los diseñadores
  de las bases de datos para mostrar la relación
  lógica entre los datos la constituye el modelo de
  datos. El modelado de datos lo constituye un mapa
  o diagrama de entidades y sus relaciones.

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Modelado de datos

• Por lo general el modelado de datos incluye la
  comprensión de un problema de negocios
  específico y el análisis de los datos y la
  información necesarios para producir una
  solución. Cuando se realiza a nivel de toda la
  organización se denomina modelado de datos de la
  empresa.

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Modelado de datos de la empresa

• El modelado de datos de la empresa es un método
  que se inicia con la investigación de los datos
  generales y las necesidades de información, a
  nivel estratégico, de la organización después
  lleva a cabo un análisis de las necesidades de
  datos e información más específicos para las
  diversas áreas y departamentos funcionales de la
  organización.

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Proceso de diseño de una base de datos

• Conjunto de etapas necesarias para pasar de una
  determinada realidad a la base de datos que la
  representa.
• Los modelos de datos desempeñan un importante
  papel en el proceso de diseño de una base de
  datos al ofrecer facilidades de abstracción que
  ayudan a representar la realidad.

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Objetivos de todo modelo de datos

• Formalización permite definir formalmente las
  estructuras permitidas y las restricciones
  establece la base para la definición de un
  lenguaje de datos y facilita una apreciación más
  objetiva de la rigidez o flexibilidad de las
  estructuras de datos, ayudando a la comparación
  formal de distintos modelos de datos y a la
  evaluación de los DBMS.

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Objetivos de todo modelo de datos

• Diseño es un elemento fundamental en el
  desarrollo de una metodología de diseño de bases
  de datos, en el cual se basan los otros
  componentes de la metodología (lenguajes,
  documentación y otras herramientas) permiten,
  además, prever el impacto de los cambios del
  mundo real en el sistema de información.

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División de los modelos de datos

• Modelos lógicos basados en objetos
• Modelo Entidad - Relación
• Modelos lógicos basados en registros
• Modelo Relacional
• Modelo de Red
• Modelo Jerárquico
• Modelos físicos de datos.
• Modelo unificador
• Memoria de elementos

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Modelos lógicos basados en objetos (modelo
entidad-relación)

• Denominado por sus siglas como E-R Este modelo
  representa a la realidad a través de entidades,
  que son objetos que existen y que se distinguen
  de otros por sus características, por ejemplo un
  alumno se distingue de otro por sus
  características particulares como lo es el
  nombre, o el numero de control asignado al entrar
  a una institución educativa, así mismo, un
  empleado, una materia, etc.

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Tipos de entidades

• Tangibles Son todos aquellos objetos físicos
  que podemos ver, tocar o sentir.
• IntangiblesTodos aquellos eventos u objetos
  conceptuales que no podemos ver, aun sabiendo que
  existen, por ejemplo la entidad materia, sabemos
  que existe, sin embargo, no la podemos visualizar
  o tocar.

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Modelos lógicos basados en registros

• Se utilizan para describir datos en los niveles
  conceptual y físico.Estos modelos utilizan
  registros e instancias para representar la
  realidad, así como las relaciones que existen
  entre estos registros (ligas) o apuntadores.

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Tipos de modelos de base de datos(lógicos
basados en registros)

• Definición Son las diferentes alternativas de
  organización y estructuración de la información
  contenida en una base de datos. Existen
  fundamentalmente tres alternativas disponibles
  para diseñarlas
• Modelo red
• Modelo jerárquico
• Modelo relacional

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Modelos físicos de datos

• Se usan para describir a los datos en el nivel
  más bajo, aunque existen muy pocos modelos de
  este tipo, básicamente capturan aspectos de la
  implementación de los sistemas de base de datos.

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Etapas en el diseño de una BD y tipos de modelos
en los que se apoyan
Mundo real

• Universidad, Biblioteca, Departamento de
  formación de una empresa, Hospital, Entidad
  bancaria, etc.
• Visión del mundo real bajo unos determinados
  objetivos.
• Modelos conceptuales (Modelo E/R, etc).
• Modelos convencionales o de basede datos (Modelo
  relacional, red, jerárquico, etc.)
• Modelos internos (registros internos o
  almacenados, punteros, llaves primarias y
  foraneas, agrupamientos, etc.)
• Estructuras físicas (registros físicos, bytes,
  bits, campos, items, etc.)

Universo del discurso
Modelado conceptual
Modelado lógico
Modelado interno (Estructuras de datos)
Almacenamiento físico
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Entidades y atributos

• Entidad Tipos generalizados de personas, lugares
  o cosas (objetos), para los cuales se recopilan,
  almacenan y mantienen datos.
• Atributo característica de una entidad.

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Entidades y atributos

• En una UNIVERSIDAD, las entidades son ALUMNOS,
  PROFESORES, SALONES, etc. En la entidad ALUMNO,
  los atributos o características importantes son
  nombre, dirección, teléfono, carrera, matricula,
  etc.
• Si hablamos de una INDUSTRIA, las entidades de
  interés son DEPARTAMENTOS, EMPLEADOS, PRODUCTOS,
  etc. En la entidad DEPARTAMENTO, los atributos o
  características importantes son nombre del
  departamento, nombre del director del
  departamento, función del departamento, etc.

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Jerarquía de datos

• Base de datos Conjunto de archivos integrados y
  relacionados
• Archivo Grupo de de registros relacionados
• Registro Conjunto de campos relacionados
• Campo Grupo de caracteres

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Jerarquía de datos

• Archivo de personal
• Archivo de departamento
• Archivo de nómina
• 000127 Carlos Vega Líder de proyectos
• 000135 Felipe Rivera Programador
• 000127 Carlos Vega Líder de proyectos
  11/11/1991
• Carlos
• 1100 (Letra C en Binario).

Base de datos de recursos humanos
Archivo de personal
Registro
Campo del nombre
Caracteres (bytes)
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Tablas

• Un archivo de una base de datos también puede ser
  representado como una tabla en la que tenemos
  renglones y columnas, cada renglón
  correspondiendo a un registro del archivo y cada
  columna correspondiendo a un campo.

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Ventajas de las bases de datos vs archivos
convencionales

• Independencia de datos - programas
• Eliminación de información redundante
• Integridad de los datos
• Eliminación de información incongruente
• Globalización de la información (Ente general)
• Compartición de información

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Independencia de datos - programas

• En términos generales, se dice que una aplicación
  es independiente de los datos si es posible
  cambiar la estructura de almacenamiento o la
  estrategia de acceso, sin afectar de manera
  drástica los programas que lo trabajan.

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Eliminación de información redundante

• Uno de los puntos débiles del método tradicional
  del manejo de archivos, en cuanto a la
  administración de datos, es que gran parte de
  ellos, por ejemplo, el nombre y la dirección del
  cliente, se duplica en dos o más archivos. Esta
  duplicación de datos en archivos independientes
  se conoce como redundancia de datos.

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Integridad de la información

• El grado hasta el cual los datos en cualquier
  archivo individual son exactos. La eficiente
  operación de una empresa requiere de un alto
  grado de integridad de los datos. Un ejemplo del
  control de la integridad puede ser el no permitir
  eliminar a un cliente con movimientos pendientes
  de pago o saldo.

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Eliminación de información incongruente

• Consiste en proveer mecanismos de corrección de
  información incongruente o mejor aún, en no
  permitir que esta ocurra.

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Globalización de la información

• Una de las principales ventajas del manejo de la
  tecnología de bases de datos en una organización
  es que permite a los diferentes usuarios
  considerar la información como un recurso
  corporativo que carece de dueños específicos. La
  información es considerada como un ente general.

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Compartición de información

• Esta característica es consecuencia de la
  globalización de la información. En varios
  sistemas, diferentes usuarios pueden utilizar la
  misma entidad.

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Sistema de administración de base de datos (DBMS)

• Es el nivel de software que provee el acceso a la
  información a un alto nivel de abstracción. En
  lugar de manipular archivos, registros, índices,
  el programa de aplicación opera en términos de
  clientes, cuentas, saldos, etc.

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DBMS

• El DBMS es un conjunto de programas que se
  encargan de manejar la creación y todos los
  accesos a las bases de datos. Se compone de un
  lenguaje de definición de datos (DDL Data
  Definition Language), de un lenguaje de
  manipulación de datos (DML Data Manipulation
  Languaje), y de un lenguaje de consulta (SQL
  Structured Query Language).

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Lenguaje de definición de datos

• Es utilizado para describir todas las estructuras
  de información y los programas que se usan para
  construir, actualizar e introducir la información
  que contiene una base de datos. Contiene un
  diccionario de datos que se utiliza para
  almacenar y crear las definiciones de los datos,
  incluyendo localización, forma en que se
  almacenan y algunas otras características.

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Diccionario de DatosSe compone deAtributo
Monto Tipo
NuméricoTamaño 102Descripción
Cantidad a cobrarLlave NoRegla
Mayor de Cero
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Lenguaje de manipulación de datos

• Es utilizado para escribir programas que crean,
  actualizan y extraen información de las bases de
  datos. El DBMS de las bases de datos proporciona
  un lenguaje y herramientas al programador para
  escribir programas para registrar, extraer y
  procesar datos dando respuestas a las necesidades
  de las aplicaciones.

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Lenguaje de consulta (SQL)

• Es empleado por el usuario para extraer
  información de la base de datos. Este lenguaje
  permite al usuario hacer requisiciones de datos
  sin tener que escribir un programa, usando
  instrucciones como el Select, el Where y el Join.

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Método de admón de base de datos
Programa de nóminas
Informes
Programa de facturación
Informes
Datos de Nómina Inventarios Facturación Otros
datos
Sistema de Admón. de base de datos
Programa de control de inventarios
Informes
Programa de soporte admvo.
Informes
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Acceso a la base de datos

• La secuencia conceptual de operaciones que
  ocurren para accesar cierta información que
  contiene una base de datos es la siguiente
• 1) El usuario solicita cierta información
  contenida en la base de datos.
• 2) El DBMS intercepta este requerimiento y lo
  interpreta.
• 3) El DBMS realiza las operaciones necesarias
  para accesar y/o actualizar la información
  solicitada.

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Proceso para accesar información de bases de datos
Usuarios
Interfase con el usuario
DB MS
Interfase con la base de datos
Base de datos
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Administrador de la base de datos

• El DBA es la persona encargada de definir y
  controlar las bases de datos corportivas, además
  proporciona asesoría a los desarrolladores,
  usuarios y ejecutivos que la requieran.

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Funciones del DBA

• Apoyar y asesorar durante el proceso de
  adquisición del DBMS, tanto del paquete
  corporativo como los paquetes que servirán de
  herramienta para usuarios finales que deseen
  crear sus propias bases de datos.
• Definir la información que contendrán las bases
  de datos corporativas.

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Funciones del DBA

• Mantener la relación y comunicación estrecha con
  los especialistas del DBMS, que suelen laborar
  con el proveedor que vendió el paquete que maneja
  las bases de datos.
• Diseñar las estructuras de almacenamiento y
  estrategias de acceso a las bases de datos.

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Funciones del DBA

• Atender y servir como punto de enlace entre los
  usuarios de la organización, asegurando que las
  necesidades de información de los diferentes
  usuarios se encuentren contenidas en las bases de
  datos corporativas.
• Definir estándares y procedimientos para
  respaldar y recuperar la información que
  contienen las bases de datos.

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Funciones del DBA

• Proporcionar asesoría técnica a analistas y
  programadores que se encuentran desarrollando
  aplicaciones que crean y/o accesan las bases de
  datos.

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Arquitectura de un DBMS

• La arquitectura consta de 3 niveles que son
• Nivel Interno. Es el más cercano al
  almacenamiento físico. Se refiere a la forma de
  almacenamiento de los datos.
• Nivel Externo. Es el más cercano al usuario, se
  refiere a la forma en que el usuario final ''ve''
  los datos.
• Nivel Conceptual. Es un nivel de indirección
  entre los otros dos, se refiere a la forma en que
  los diseñadores de sistemas ven los datos. Trata
  de expresar como son los datos realmente.

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Arquitectura del DBMS
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Vistas del DBMS

• Solo existe una vista interna.
• Solo existe una vista conceptual.
• Existen tantas vistas externas según se
  necesiten.
• Entre una vista externa y la vista conceptual
  existe un mapeo EXTERNO / CONCEPTUAL.

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Vistas del DBMS

• Entre la vista conceptual y la vista interna
  existe un mapeo CONCEPTUAL / INTERNO.
• El nivel interno se refiere a la forma en la que
  son almacenados / accesados físicamente los datos.

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Globalización de la información

• Una de las principales ventajas del manejo de la
  tecnología de bases de datos en una organización
  es que permite a los diferentes usuarios
  considerar la información como un recurso
  corporativo que carece de dueños específicos. La
  información es considerada como un ente general.

60
Actualidad

• Hoy en día, hablar de base de datos es referirse
  a un activo de singular importancia en cualquier
  organización por lo tanto, el objetivo de toda
  organización no es sólo tener una BD, sino una BD
  correctamente diseñada y administrada, de forma
  tal que brinde información correcta para la
  dinámica de la organización, en el tiempo
  adecuado y a la persona que la requiera.

61
Actualidad

• Por otro lado, el proceso de conversión a una
  eficiente tecnología de BD requiere de una gran
  inversión para toda organización, tanto en el
  software de BD así como en las herramientas de
  desarrollo y por ende la capacitación del
  personal responsable de su aplicación y
  operatividad es por esta razón, que este proceso
  debe ser planificado y administrado en forma
  cuidadosa.

62
Actualidad

• Las bases de datos con que cuente una
  organización es un reflejo de la dinámica de
  ella. Por lo tanto, su vigencia depende de las
  necesidades de información que los usuarios
  requieran a través de los sistemas que
  interactúan con ellas.