MODELOS DE BASES DE DATOS ALFANUMÉRICOS

1. MODELOS DEBASES DE DATOS ALFANUMÉRICOS Tema 12 (III)

2. Modelo de datos Alfanuméricos “Un modelo de datos es un conjunto de conceptos que sirven para describir la estructura de una base de datos: los datos, las relaciones entre los datos y las restricciones que deben cumplirse sobre los datos”

3. Nominales: nombres de las cosas (Ej. topónimos). Ordinales o numéricos: se representan como valor único (precio de una finca), o como valor total (número de hospitales en un municipio). Densidades: muy usado para los datos demográficos (número de habitantes/área de municipio). Categorías: grupo de elementos similares (carreteras [autopistas, autovías, senderos, ...]). Proporciones: se agrupan los valores por categorías y se dividen por el total (población joven/población total). Razones: expresan la relación entre 2 cantidades (habitantes/número de hospitales). Rangos: usado cuando es difícil o se está representando una combinación de factores (valor escénico del paisaje, riesgos, etc.). Atributos

4. Definiciones Iniciales • Base de Datos: • Colección de datos, almacenados en soporte no volatil y con redundancia controlada. • Los datos, que han de ser compartidos por diferentes usuarios y aplicaciones, deben mantenerse independientes de ellos, y su definición (estructura de la base de datos) única y almacenada junto con los datos. • Se ha de apoyar en un modelo de datos, el cual ha de permitir captar las interrelaciones y restricciones existentes en el mundo real. • Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) • Conjunto de programas que permiten la implantación, acceso y mantenimiento de la BD. • Sistema Base de Datos. • SGBD + DATOS + USUARIOS

5. Objetivos del DBMS (I) • Independencia Física: • Almacenamiento físico de los datos independiente del diseño lógico de la BD. • Independencia Lógica: • Cada aplicación organiza los datos según sus propios esquemas y accede a los datos que le son necesarios. • Diseño y utilización orientada a usuario: • Datos y aplicaciones accesibles a los usuarios de la manera más amigable. • No Redundancia: • Los datos no están duplicados.

6. Objetivos del DBMS (II) • Centralización: • Los datos se gestionan de forma centralizada e independiente de las aplicaciones. • Consistencia: • Los datos son consistente: no adolecen de fallos lógicos. • Fiabilidad: • Los datos están protegidos frente a fallos fortuitos. • Seguridad: • No todos los datos son accesibles a todos los usuarios

7. SGBD o DBMS(Data Base Management System)

8. Ventajas del uso de DBMS • Respecto del usuario: • Usuario final: puede acceder a los datos. • Programador: elimina problemas de • Diseño lógico y físico. • Depuración de errores. • Mantenimiento del sistema. • Respecto del sistema: • Control centralizado, fiabilidad, consistencia, seguridad, ... • Criterios de uniformización. • Generación de nuevas aplicaciones. • Equilibrio entre requerimientos.

9. Funciones de un DBMS (I) • Proporcionar un leguaje de definición de datos (Definition Data Lenguage). Generalmente es el SQL (Structured Query Language). • Proporcionar un lenguaje de manipulación de datos (Definition Manipulation Lenguage). Por ejemplo: Visual Basic de Aplicaciones • Proporcionar mecanismos para el establecimiento de la seguridad: • Otorgar diferentes permisos de acceso y manipulación. • Protección de accesos no autorizados, mediante criptografía.

10. Funciones de un DBMS (II) • Mantener la integridad de la Base de Datos: • Definir reglas de integridad. • Controlar que se cumplan dichas reglas. • Gestión de la concurrencia: • Ayuda a resolver conflictos cuando dos o más usuarios están tratando de acceder a los mismos datos. • Si no tiene mecanismos para resolverlo, se bloquea el sistema. • Recuperación ante fallos: • Hardware: cambio de voltaje, corriente, ... • Software: debido al sistema operativo, ...

11. Recuperación ante fallos • Las pérdidas accidentales se previene mediante el mecanismo de transacción. Una Transacción es una secuencia de operaciones de manipulación sobre la BD. • Las transacciones tienen la propiedad de que si se interrumpen antes de completarse, la BD es restaurada a un estado de auto‑consistencia, usualmente el estado anterior al inicio de la transacción. • La transacciones protegen los datos de fallos de la corriente eléctrica, de la red y de la concurrencia de usuarios.

12. ¿Qué permite el DBMS? • Que el usuario no tenga que conocer la estructura interna de la organización de la BD. • Evitar la duplicidad innecesaria de los datos. • Que nadie sin autorización pueda “apropiarse” o “manipular” un dato. • Que no se pierda ningún dato.

13. Acciones sobre la Bases de Datos (I) • Sin alteración de la BD. • Realización de búsquedas. • Realización de consultas. Selecciona los datos requeridos Búsqueda Muestra los resultados pedidos Petición de Información

14. Acciones sobre la Bases de Datos (II) • Con alteración de la BD. • Modificaciones. • Borrados o Bajas. • Incorporaciones. Muestra los resultados pedidos Confirmación Petición de Información Modificación y envio

15. Metodología de acciones sobre las Bases de Datos (I) • Acción Directa sobre la BD. Borrar Añadir Modificar

16. Metodología de acciones sobre las Bases de Datos (II) • Gestión por extracción e inserción en la BD. Extraer elementos Modificar y/o borrar Añadir Insertar elementos

17. Gestión conjunta de las Bases de Datos Alfanuméricas y Gráficas

18. Tipos de Estructuras BD • BD en Red. • BD Orientadas a Objeto. • BD Relaciónales.

19. Conceptos básicos de BD OO (I) • Las BD OO parten de una organización jerarquizada de la BD (se crean “familias” de objetos). • Las entidades geográficas son consideradas “Objetos”. • Objeto: • Colección de elementos y datos estructurados e identificados por una referencia única (i.e. Viviendas). • Los OBJETOS se definen por sus variables geográficas y temáticas, así como por los métodos y operaciones que les afectan.

20. Conceptos básicos de BD OO (II) • Propiedad: • Característica o atributo de un objeto (ej. referencia catastral). • Clase o familia: • Grupos de objetos con idénticas propiedades (ej. parcelas). • Método: • Operación asociada a una clase (ej. cambiar propietario de parcela). • Desencadenadores o “Demonios”: • Procedimientos que se ejecutan de manera continua y que inician una acción ante una condición determinada (ej. cambiar código de término municipal). • Herencia: • Transmisión de propiedades de una clase (Antecedente) hacia una subclase (descendente) (ej. las parcelas heredan las propiedades del planeamiento).

21. BD Relacionales (I) • Organización de los Datos en Tablas Bi­dimensionales, donde: • Las Filas son los Registros. • Las Columnas son los Atributos.

22. Conceptos y definiciones • Entidad:conjunto de objetos que se pueden agrupar por compartir propiedades, relaciones o aspectos de comportamiento. Ej.: proveedor, estudiante, etc. • Atributo:propiedad asociada a una entidad. Ej: la entidad “estudiante” tiene de atributos DNI, nombre, apellido, tlf, ... • Identificador Unívoco o Clave Primaria:conjunto de atributos que identifican unívocamente a una entidad dentro de un conjunto de entidades. Ej.: la entidad “estudiante” tiene de clave el DNI. • Relación (Asociación):conexión semántica entre dos conjuntos de entidades. Ej: Propietarios con Parcelas.

23. Tipos de Relación • UNO A UNO: cada entidad de la tabla A está en relación con un objeto de la tabla B (Ej: DNI (A) sólo se corresponde a una persona (B)). • UNO A MUCHOS: cada entidad de A puede estar en relación con muchos objetos de B (Ej: un propietario puede tener más de una parcela). • MUCHOS A MUCHOS: cada entidad de A puede estar en relación con muchos objetos de B y viceversa. [Es aconsejable que no se use esta relación. Para ello se puede dividir en dos relaciones uno a muchos] (Ej: Alumnos con asignaturas).

24. Reglas de Integridad de los datos (I) • Restricciones de Dominio:especifican que un valor de cada atributo debe ser un valor perteneciente al dominio de ese atributo (ej: el DNI tiene que ser un valor numérico). • Restricciones de Clave:todas las filas en una tabla deben de ser únicas, es decir que dos filas no pueden tener la misma combinación de valores para todos sus atributos. • Integridad de Entidad:especifica que una clave primaria no puede tener valores nulos.

25. Reglas de Integridad de los datos (II) • Integridad Referencial:se especifica entre dos tablas y se usa para mantener la consistencia entre las filas de las dos tablas. La regla de integridad referencial especifica que una fila de una tabla que haga referencia a otra tabla debe referirse a una fila existente en esa tabla. • Clave Foránea:un atributo es clave foránea de una tabla si satisface las siguientes condiciones: • Los valores de CF tienen el mismo dominio de los valores de la clave primaria de la otra tabla. • Un valor de CF se presenta como un valor de la clave primaria en otra tabla.

26. Modelo Entidad/Relación • Un Modelo es un proceso para crear una representación lógica de la estructura de los datos. • El modelo E-R fue introducido por Peter Chen en 1976; consiste en dividir entre: • Entidades (Estudiante, Asignaturas). • Relaciones (entre entidades).

27. Diagrama Entidad/Relación (I) • Esquema gráfico que permite describir cualquier información formulada de acuerdo con un modelo E/R. Símbolos ESCRIBE LIBROS Entidad Conexión Atributo Uno a uno Uno a muchos Muchos a muchos Clave Primaria

28. Diagrama Entidad/Relación (II)Ejemplo de Diagrama Matrícula de alumnos en un centro de la Universidad. • Hipótesis: • Se considera una sola carrera. • Se considera que un profesor pertenece a un solo Departamento y que debe de pertenecer a alguno. • Se considera que un profesor imparte varias asignaturas y que una asignatura ha de estar impartida por al menos un profesor. • Las asignaturas tiene clases en días, horas y aulas determinadas. • Los alumnos se matriculan de al menos una asignatura y que una asignatura puede tener varios alumnos matriculados. • Todo Departamento debe tener un director que es profesor.

29. Diagrama Entidad/Relación (III)Ejemplo de Diagrama • Análisis previo:

30. NRP Nombre Categoria Area Nombre Creditos Carácter curso asignatura imparte Profesor Dia hora clase pertenece dirige matricula calificacion Cod-aula capacidad aula DNI Nombre Edad Dirección Beca Cod.-dep nombre departamento alumnos Diagrama Entidad/Relación (IV)Ejemplo de Diagrama Cod.-asig

31. Diagrama Entidad/Relación (V)Paso del Modelo E/R al Modelo Relacional • Conjuntos de Entidades  en Tablas • Cada entidad es una fila. • Atributos y clave primaria (hay que identificarla) son las columnas. • Relaciones  en Tablas • Cada Ocurrencia es una fila (relación que se produce). • Atributos • Las claves primarias de las entidades que intervienen. • Los atributos de la relación (si los hubiera). • Si no hay atributos las relaciones son • Muchos a muchos  la unión de las dos claves (con repetición). • Uno a muchos  La clave correspondiente a muchos. • Uno a uno  La unión de las dos claves (sin repetición). • Si hay atributos las relaciones dependen de la semántica de los mismos.

32. Diagrama Entidad/Relación (VI)Paso del Modelo E/R al Modelo Relacional Asignatura (Cod‑Asig,Nom‑Asig,Créditos,Carácter,Curso) Profesor (NRP,Nom-Prof, Categoría,Area) Alumno (DNI,Nom‑Alum,Fecha‑Naci,Dirección,Becario) Aula (Cod-aula,Capacidad) Departamento (Cod-Dep,Nom‑Dep) Matrícula (DNI,Cod-Asig,Calificación) Clase (Cod-Asig,Cod-Aula,Dia,Hora) Imparte (NRP,Cod-Asig) Pertenece (NRP,Cod-Dept) Dirige (NRP,Cod-Dept)

33. Aplicación de las funciones del álgebra relacional • Operadores Monarios: selección y proyección. • Operadores Binarios: unión, intersección, diferencia, producto cartesiano, p-reunión y división.

34. r= Código Nombre Ciudad Edad S1 Juan López Granada 20 S2 Jose Sánchez Jaén 15 S3 Antonio Pérez Cádiz 20 S4 Jose López Sevilla 25 S6 Carmen López Córdoba 30 S7 Julia Sánchez Granada 25 S8 Juana Pérez Jaén 10 S9 Luis Gómez Almería 35 Codigo Nombre Ciudad Edad S10 Maria Gálvez Sevilla 30 S4 Jose López Sevilla 25 S6 Carmen López Córdoba 30 P (r)= S7 Julia Sánchez Granada 25 S9 Luis Gómez Almería 35 S10 Maria Gálvez Sevilla 30 Operaciones del Algebra Relacional (I) Selección: P= Edad>=25 Selección de Registros

35. Ciudad Status Ciudad Granada 20 Jaén 15 Granada Cádiz 20 ciudad,status(r)= Sevilla 25 Jaén ciudad(r)= Córdoba 30 Cádiz Granada 25 Jaén 10 Sevilla Almería 35 Córdoba Sevilla 30 Almería Operaciones del Algebra Relacional (II) Proyección: Selección de Campos Ciudades Eliminación de registros repetidos

36. A B D a b d 1 1 1 A B a b d D 1 1 2 a b a b d d 1 1  = 1 1 3 1 a b d a b d 2 2 2 2 1 2 d a b d a b 3 2 2 2 3 2 a b d a b 2 2 3 4 4 a b d 3 3 1 a b d 3 3 2 a b d 3 3 3 a b d 4 4 1 a b d 4 4 2 a b d 4 4 3 Operaciones del Álgebra Relacional (III) Producto Cartesiano:

37. Operaciones del Álgebra Relacional (IV) p-Reunión:

38. Operaciones del Álgebra Relacional (V) p-Reunión:

39. A B A B a b a b 1 1 1 1 R= S= a b a b 2 2 2 2 a b a b 5 5 3 2 a b 4 4 RS RS R-S S-R A B A B A A B B a b a b 1 1 a a b b 1 1 a b 3 5 2 5 a b 2 2 2 2 a b a b 4 4 3 2 a b 4 4 a b 5 5 Operaciones del Álgebra Relacional (VI) Unión: Intersección: Diferencia:

40. S= R= Álgebra Relacional: División División: R÷S= DNI,cod_as(matricula)   cod_as(curso=1(asignatura)),

41. Operaciones sobre una BD Relacional • Recuperación mediante especificación simbólica o nominal. • Recuperación mediante condición aritmética y/o lógica. • Análisis estadísticos. • Aritmética • Mayor que > • Menor que < • Igual que = • Diferente que |= • ... • Lógica • Y (and) • O (or) • NO (not) • NI (nor o xor) • ...

42. Consulta a una BD Relacional (I) ¿De qué curso son las asignaturas que cursa “Gema Medina”? “Gema Medina” cursa asignaturas de 3 y 2

43. Consulta a una BD Relacional (II) Pregunta: ¿En qué ciudades tiene centros el Ministerio de Cultura? Respuesta: Las Palmas de G.C.

44. Ventajas de las BD Relacionales • Poseen una estructura de datos de tratamiento rápido y de fácil manejo. • Son estructuras muy adecuadas para gestionar datos alfanuméricos numerosos. • Poseen un lenguaje de gestión (SQL) de gran claridad y facilidad de uso.

45. Inconvenientes de las BD Relacionales • Problemas de incoherencia de datos e integración difíciles de resolver. • Es una estructura poco adecuada para gestionar datos gráficos.

46. Ejemplo de BD Relacional Tema 2