Fundamentos de Bases de Datos

Lic. Luis Antonio Sánchez Reynoso

Fundamentos de Bases de

Datos

Fundamentos de Bases de Datos

Unidad 1: Introducción a los sistemas de bases

de datos

Introducción a los sistemas de bases de datos

Un bit es una señal electrónica que puede estar encendida (1) o apagada (0).

Es la unidad más pequeña de información que utiliza una computadora

Introducción a los sistemas de bases de datos

Un byte es la unidad fundamental de datos en los ordenadores personales, un byte son ocho bits contiguos.

El byte es también la unidad de medida básica para memoria, almacenando el equivalente a un carácter.

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Z#

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Introducción a los sistemas de bases de datos

El dato es una representación simbólica (numérica, alfabética, algorítmica etc.), un atributo o característica de una entidad. Los datos son hechos que describen sucesos y entidades. No tienen ninguna información. Puede significar un numero, una letra, o cualquier símbolo que representa una palabra, una cantidad, una medida o una descripción

Introducción a los sistemas de bases de datos

Información es un conjunto de datos significativos y pertinentes que describan sucesos o entidades. Para ser significativos, los datos deben constar de símbolos reconocibles, estar completos y expresar una idea no ambigua.

Bases de datosSon datos organizados y relacionados entre si, los cuales son recolectados y explotados por los sistemas de información de una empresa o negocio en particular.

Para poder acceder a una base de datos es necesario tener un Sistema Gestor de bases de Datos “SGBD”.

Introducción a los sistemas de bases de datos

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Introducción a los sistemas de bases de datos

Resolver el siguiente cuestionario1. ¿Cuales fueron los orígenes de las bases de datos?2. ¿Quién fue quien diseño la maquina perforadora y para que?3. ¿Cuál fue el medio de almacenamiento que comenzó a usarse en la

década de los 50’s?4. ¿Cuál fue la principal ventaja del uso de los discos?5. ¿En que época aparecieron las bases de datos en red y las bases de

datos jerárquicas?6. ¿Cómo se llamaba el resultado de la unión de IBM y American

Airlines?7. ¿Para que servía ese software?8. ¿Qué tipo de bases de datos desarrollo General Electric?9. ¿Cuál fue la aportación de Edgar Frank Codd?10. ¿Cómo se llama el lenguaje estándar de la segunda generación de

SGBD´s?11. ¿Qué software dio origen a las bases de datos orientadas a objetos?12. ¿Cuál es el futuro de SQL?

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Existen dos tipos de bases de datos

Plana: Contiene solamente una tabla

Relacional:Contiene dos o más tablas relacionadas entre si por un campo Clave. Además nos permite recuperar información, a través de softwares gestores de base de datos.

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Tipos de bases de datos

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Según la variabilidad de los datos almacenados

Según el contenido

Estáticas Bases de datos bibliográficas

Dinámicas Bases de datos de texto completo

Directorios

Banco de imágenes, audio, video, multimedia, etc.

Bases de datos o "bibliotecas" de información Biológica

Según la variabilidad de los datos almacenados Bases de datos estáticas

Éstas son bases de datos de sólo lectura, utilizadas primordialmente para almacenar datos históricos que posteriormente se pueden utilizar para estudiar el comportamiento de un conjunto de datos a través del tiempo, realizar proyecciones y tomar decisiones.

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Bases de datos dinámicas

Éstas son bases de datos donde la información almacenada se modifica con el tiempo, permitiendo operaciones como actualización y adición de datos, además de las operaciones fundamentales de consulta. Un ejemplo de esto puede ser la base de datos utilizada en un sistema de información de una tienda de abarrotes, una farmacia, un videoclub, etc.

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Según el contenido

Bases de datos bibliográficas : Solo contienen un subrogante (representante) de la fuente primaria, que permite localizarla. Un registro típico de una base de datos bibliográfica contiene información sobre el autor, fecha de publicación, editorial, título, edición, de una determinada publicación, etc.

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Bases de datos de texto completo : Almacenan las fuentes primarias, como por ejemplo, todo el contenido de todas las ediciones de una colección de revistas científicas.

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Directorios Un ejemplo son las guías telefónicas en formato electrónico.

Banco de imágenes, audio, video, multimedia, etc.

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Bases de datos o "bibliotecas" de información Biológica Son bases de datos que almacenan diferentes tipos de información proveniente de las ciencias de la vida o médicas.

Se pueden considerar en varios subtipos:

• Aquellas que almacenan secuencias de nucleótidos o proteínas. • Las bases de datos de rutas metabólicas • Bases de datos de estructura, comprende los registros de datos

experimentales sobre estructuras 3D de biomoléculas • Bases de datos clínicas • Bases de datos bibliográficas (biológicas)

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• Banca: información de clientes, cuentas, transacciones, préstamos, etc.

• Líneas aéreas: información de Clientes, horarios, vuelos, destinos, etc. (1ras bases distribuidas geográficamente)

• Universidades: información de Estudiantes, carreras, horarios, materias, etc.

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Aplicaciones de bases de datos

• Transacciones de tarjeta de crédito: para comprar con tarjetas de crédito y la generación de los extractos mensuales.

• Telecomunicaciones: para guardar registros de llamadas realizadas, generar facturas mensuales, mantener el saldo de las tarjetas, telefónicas de prepago y almacenar información sobre las redes.

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Arquitectura de los sistemas de bases

de datos

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Hay tres características importantes inherentes a los sistemas de bases de datos: la separación entre los programas de aplicación y los datos, el manejo de múltiples vistas por parte de los usuarios y el uso de un catálogo para almacenar el esquema de la base de datos. En 1975, el comité ANSI-SPARC (American National Standard Institute - Standards Planning and Requirements Committee) propuso una arquitectura de tres niveles para los sistemas de bases de datos, que resulta muy útil a la hora de conseguir estas tres características

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La arquitectura de sistemas de bases de datos de tres esquemas se compone de tres niveles los cuales son:

Nivel interno: Tiene un esquema interno que describe la estructura física de almacenamiento de base de datos. Emplea un modelo físico de datos y los únicos datos que existen están realmente en este nivel.

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Nivel conceptual: tiene esquema conceptual. Describe la estructura de toda la base de datos para una comunidad de usuarios. Oculta los detalles físicos de almacenamiento y trabaja con elementos lógicos como entidades, atributos y relaciones.

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Nivel externo o de vistas: tiene varios esquemas externos o vistas de usuario. Cada esquema describe la visión que tiene de la base de datos a un grupo de usuarios, ocultando el resto.

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El objetivo de la arquitectura de tres niveles es el de separar los programas de aplicación de la base de datos física.

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Usuarios de una Base de Datos

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Administrador de una base de datosUn Administrador de Base de Datos de tiempo completo normalmente tiene aptitudes técnicas para el manejo del sistema en cuestión a demás, son cualidades deseables nociones de administración, manejo de personal e incluso un cierto grado de diplomacia. La característica más importante que debe poseer es un conocimiento profundo de las políticas y normas de la empresa así como el criterio de la empresa para aplicarlas en un momento dado.

La responsabilidad general del DBA es facilitar el desarrollo y el uso de la Base de Datos dentro de las guías de acción definidas por la administración de los datos.

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El DBA es responsable primordialmente de: Administrar la estructura de la Base de Datos Administrar la actividad de los datos Administrar el Sistema Manejador de Base de Datos Establecer el Diccionario de Datos Asegurar la confiabilidad de la Base de Datos Confirmar la seguridad de la Base de Datos.

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Usuarios de una base de datosProgramadores de aplicaciones. Los profesionales en computación que interactúan con el sistema por medio de llamadas en DML (Lenguaje de Manipulación de Datos), las cuales están incorporadas en un programa escrito en un lenguaje de programación (Por ejemplo, COBOL, PL/I, Pascal, C, etc.)

C ++

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Usuarios sofisticados. Los usuarios sofisticados interactúan con el sistema sin escribir programas. En cambio escriben sus preguntas en un lenguaje de consultas de base de datos.

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Usuarios especializados. Algunos usuarios sofisticados escriben aplicaciones de base de datos especializadas que no encajan en el marco tradicional de procesamiento de datos.

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Usuarios ingenuos. Los usuarios no sofisticados interactúan con el sistema invocando a uno de los programas de aplicación permanentes que se han escrito anteriormente en el sistema de base de datos, podemos mencionar al usuario ingenuo como el usuario final que utiliza el sistema de base de datos sin saber nada del diseño interno del mismo por ejemplo: un cajero.

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SistemaManejador de Base de

Datos (DBMS)

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Manejador de Bases de Datos

El sistema manejador de bases de datos es la porción más importante del software de un sistema de base de datos. Un DBMS es una colección de numerosas rutinas de software interrelacionadas, cada una de las cuales es responsable de alguna tarea específica.

USUARIO

SGBD

DATOS

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Las funciones principales de un DBMS son:

1. Crear y organizar la Base de datos.

2. Establecer y mantener las trayectorias de acceso a la base de datos de tal forma que los datos puedan ser accesados rápidamente.

3. Manejar los datos de acuerdo a las peticiones de los usuarios.

4. Registrar el uso de las bases de datos.

5. Interacción con el manejador de archivos: Esta acción se realiza a través de las sentencias en DML al comando de el sistema de archivos. Así el Manejador de base de datos es el responsable del verdadero almacenamiento de los datos.

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6. Respaldo y recuperación :Consiste en contar con mecanismos implantados que permitan la recuperación de los datos fácilmente en caso de ocurrir fallas en el sistema de base de datos.

7. Control de concurrencia: Consiste en controlar la interacción entre los usuarios concurrentes para no afectar la inconsistencia de los datos.

8. Seguridad e integridad: Consiste en contar con mecanismos que permitan el control de la consistencia de los datos evitando que estos se vean perjudicados por cambios no autorizados o previstos.

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COMPONENTES DE UN SGBD

Procesador de consultas: Transforma las consultas en lenguaje de bajo nivel.

Gestor de bases de datos: Acepta las consultas, examina los esquemas conceptual y externo para determinar que registros necesita y llamar al gestor de archivos

Gestor de archivos: Manipula los archivos almacenados, gestiona asignación de espacio en el disco

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Procesador DML: Convierte las instrucciones DML de un programa de aplicación en llamadas a funciones en lenguaje HOST. Interactúa con la computadora para generar el código apropiado

Compilador DDL: Convierte las instrucciones DDL en una serie de tablas que contienen metadatos, estas se almacenan en el catalogo.

Gestor del catalogo: Gestiona y mantiene el catalogo del sistema

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Programas de Aplicación

Procesador DML

Código objeto del sistema

Métodos de acceso

Búferes de sistema

Consultas

Procesador de Consultas

Gestor de bases de datos

Gestor de Archivos

Esquema de bases de datos

Compilador DDL

Gestor del diccionario

Programadores Usuarios DBA

SGBD

Externo

Conc

eptu

al

Interno

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Modelo de Datos

Introducción a los sistemas de bases de datos

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Un modelo de datos es un lenguaje utilizado para la descripción de una base de datos.

Por lo general, un modelo de datos permite describir:

• Las estructuras de datos de la base (el tipo de los datos que incluye la base y la forma en que se relacionan).

• Las restricciones de integridad (las condiciones que los datos deben cumplir para reflejar correctamente la realidad deseada).

• Las operaciones de manipulación de los datos (agregado, borrado, modificación y recuperación de los datos de la base).

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Por lo general, un modelo de datos presenta dos sublenguajes:

DDL(Lenguaje de Definición de Datos)

DML(Lenguaje de Manipulación de Datos )

Su función es describir, de una forma abstracta, las estructuras de datos y las restricciones de integridad

Se orienta a describir las operaciones de manipulación de los datos. A la parte del DML enfocada a la recuperación de datos, se la suele conocer como Lenguaje de Consulta o QL (Query Language).

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La clasificación de los modelos de datos se realiza de acuerdo al nivel de abstracción.

Vista 1 Vista 2 Vista n

Nivel Conceptual

Nivel físico

. . .

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Los modelos de datos conceptuales son aquellos que describen las estructuras de datos y restricciones de integridad.

Se utilizan durante la etapa de análisis de un problema dado y están orientados a representar los elementos que intervienen y sus relaciones.

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Los modelos de datos lógicos se centran en las operaciones y se implementan en algún manejador de base de datos.

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Los modelos de datos físicos, que son estructuras de datos a bajo nivel implementadas dentro del propio manejador.