BASE DE DATOS

BASE DE DATOS

OpenOffice.org Base: sistema de gestión de bases de datos.

Una base de datos o banco de datos (en ocasiones abreviada BB.DD.) es un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto y almacenados sistemáticamente para su posterior uso. En este sentido, una biblioteca puede considerarse una base de datos compuesta en su mayoría por documentos y textos impresos en papel e indexados para su consulta. En la actualidad, y debido al desarrollo tecnológico de campos como la informática y la electrónica, la mayoría de las bases de datos están en formato digital (electrónico), que ofrece un amplio rango de soluciones al problema de almacenar datos.

Existen programas denominados sistemas gestores de bases de datos, abreviado SGBD, que permiten almacenar y posteriormente acceder a los datos de forma rápida y estructurada. Las propiedades de estos SGBD, así como su utilización y administración, se estudian dentro del ámbito de la informática.

Las aplicaciones más usuales son para la gestión de empresas e instituciones públicas. También son ampliamente utilizadas en entornos científicos con el objeto de almacenar la información experimental.

SISTEMA MANEJADOR DE BASE DE DATOS

8.1 Definición

El sistema de gestión de bases de datos es esencial para el adecuado funcionamiento y manipulación de los datos contenidos en la base. Se puede definir como: "El Conjunto de programas, procedimientos, lenguajes, etc. que suministra, tanto a los usuarios no informáticos como a los analistas, programadores o al administrador, los medios necesarios para describir, recuperar y manipular los datos almacenados en la base, manteniendo su integridad, confidencialidad y seguridad".

8.2Funciones

Las funciones esenciales de un SGDB son la descripción, manipulación y utilización de los datos.

Descripción: Incluye la descripción de: Los elementos de datos, su estructura, sus interrelaciones, sus validaciones. Tanto a nivel externo como lógico global e interno esta descripción es realizada mediante un LDD o Lenguaje de Descripción de Datos.

Manipulación: Permite: Buscar, Añadir, Suprimir y Modificar los datos contenidos en la Base de Datos.

La manipulación misma supone: Definir un criterio de selección, Definir la estructura lógica a recuperar, Acceder a la estructura física. Esta manipulación es realizada mediante un LMD o Lenguaje de Manipulación de Datos.

Utilización: La utilización permite acceder a la base de datos, no a nivel de datos sino a la base como tal, para lo cual: Reúne las interfaces de los usuarios y suministra procedimientos para el administrador.

8.3Tareas

El manejador es responsable de las siguientes tareas:

1 Interacción con el manejador de archivos: Los datos en la base se guardan en disco mediante el sistema de archivos, proporcionado comúnmente por el sistema operativo. El manejador de la base, traduce las diferentes proposiciones del manejo de datos en comandos del sistema de archivos de bajo nivel. De esta forma el manejador se puede encargar del almacenamiento, recuperación y actualización de los datos en la base.

2 Implantación de la integridad: Los valores de los datos que se almacenan en la base, deben satisfacer ciertas limitantes de consistencia, estas limitantes deben ser determinadas por el administrador, pero es el manejador el encargado de verificar que las actualizaciones que se hagan a la base cumplan con dichas normas.

3 Puesta en práctica de la seguridad: El manejador de la base es quien verifica que los accesos a la base sean realizados por las personas autorizadas.

4 Respaldo y recuperación: Entre las labores que debe ejecutar el manejador está la de verificar de forma constante la integridad de la base, y lograr recuperación de datos y/o mejoras en caso que se requieran.

5 Control de concurrencia: Se podría entender, esta, como la principal tarea del manejador de la base, o por lo menos la más difícil. Cuando varios usuarios están accesando la base al mismo tiempo, es posible que la consistencia de los datos no se conserve. El manejador debe encargarse de coordinar los accesos de los diferentes usuarios, de forma que los datos en la base no se dañen.

En términos ideales, un DBMS debe contar con estas funciones, sin embargo, no todos las poseen, así existen algunos manejadores que no cumplen la función de respaldo o de seguridad, dejándola al usuario o administrador; sin embargo un DBMS que sea completo y que deba manejar una base de datos multiusuario grande, es conveniente que cuente con todas estas operaciones.

8.4 Lenguajes

Para cumplir sus objetivos el DBMS cuenta con varios lenguajes:

Lenguaje de descripción o definición de datos: Un esquema de base de datos se especifica por medio de una serie de definiciones que se expresan en un lenguaje de definición de datos (DDL-Data Definition Language). El resultado de la compilación es un conjunto de tablas que se almacenan en el diccionario de datos. Existe un esquema DDL para las definiciones del nivel conceptual y un subesquema DDL para las definiciones del nivel externo.

La estructura de almacenamiento y los métodos de acceso empleados por el sistema se especifican por medio de un conjunto de definiciones de un tipo especial de DDL, llamado lenguaje de almacenamiento y definición de datos; el resultado de la compilación es una serie de instrucciones que especifican los detalles de implantación de los esquemas de base de datos que normalmente no pueden ver los usuarios. Este lenguaje se define como un lenguaje de control dispositivo/medio.

Existe además un DBCS que es el sistema de control de la base de datos y permite el acceso a la definición de datos.

Lenguaje de manejo de datos: El DML (Data Managment Lenguage) es el que permite a los usuarios manejar o tener acceso a la base de datos. Permite recuperar, insertar o eliminar la información contenida. Existen dos tipos:

- Sin procedimiento: donde se indican que datos se necesitan pero no como.

- Con procedimiento: donde se indican que datos se necesitan y la forma como se necesitan.

Además debe tener la capacidad de entender los mensajes con que contesta el DBMS

La parte del DML que permite recuperar la información se llama lenguaje de consulta (que no es el mismo manejador de datos), este lenguaje no es algorítmico, con este las consultas se pueden hacer desde una terminal en forma interactiva o inmerso dentro de un lenguaje de alto nivel.

Los lenguajes de 4a. Generación permiten la generación de reportes, visualización de gráficos o procesos de la base de datos de forma fácil y rápida.

Lenguajes de Programación: Estos son programas que pueden ser empleados por los programadores, algunos lenguajes de tercera generación tiene la capacidad de entrar a interactuar con bases de datos.

8.5 CLASIFICACION DE LOS DBMS

La forma o vista externa con que se presentan los datos al usuario en la mayoría de los sistemas actuales es idéntica o muy semejante a la vista conceptual.

La estructura lógica, en el ámbito conceptual o externo, es la base para la clasificación de los DBMS en las cuatro categorías siguientes: jerárquica, red, relacional y orientada a objetos.

Cualquier categoría debe permitir un acceso aleatorio a los datos requeridos, utilizando para tal fin una estructura de datos: redes, árboles, tablas o listas enlazadas.

Cada DBMS está diseñado para manejar un tipo de estructura lógica. No se pueden procesar programas diseñados para otro DBMS.

8.5.1. Enfoque jerárquico

La base de datos jerárquica consta de muchos registros. Cada nodo representa un tipo de registro conceptual o un segmento. Cada registro o segmento está constituido por un cierto número de campos que lo describen.

Cada rama representa una relación uno a muchos. Un cliente del banco puede tener muchos movimientos en su cuenta. En este caso 'muchos' significa cero, uno o más de uno.

8.5.2 Enfoque de red

Para representar este tipo de relación, es necesario que los dos tipos de registro estén interconectados por medio de un registro conector llamado conjunto conector.

8.5.3. Enfoque relacional

Un DBMS de enfoque relacional utiliza tablas bidimensionales llamadas relaciones para la representación lógica de los datos y las relaciones entre ellos.

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Si las consultas sobre claves múltiples en el enfoque jerárquico se conseguían mediante relaciones padre-hijo, en el enfoque en red mediante conjuntos, para el enfoque relacional, la relación uno a muchos entre el registro padre de un archivo y los registros hijos de otro archivo de la base de datos relacional se consigue mediante la utilización de campos de conexión, es decir, insertando el valor de la clave principal del registro padre en cada una de los registros hijos, consiguiendo relaciones parecidas al enfoque en red.

Hay características propias del enfoque relacional que no se presentan en los otros dos enfoques:

- La facilidad para su representación lógica, al realizarse mediante tablas separadas y no presentarse ningún tipo de jerarquía.

- La posibilidad de recuperar una tabla o un grupo de registros mediante una proposición del DML, sin necesidad de acceder a otras relaciones. Su modo de operación no esta orientado a registros sino sobre la tabla como conjunto.

- Se puede acceder a datos de cualquier columna de la tabla o filas de una o más relaciones.

Requisitos que han de cumplir las tablas en las bases de datos relacionales:

- La tabla puede tener solo un tipo de registro

- Cada registro posee un numero determinado de campos, cada uno de ellos con su nombre correspondiente. La base de datos tendrá muchas tablas.

- Dentro de cada tabla, cada campo es distinto

- Cada registro de una tabla es único; no hay registros duplicados.

- Los registros dentro de cada tabla no tienen una secuencia determinada.

- Se pueden crear nuevas tablas relacionando campos procedentes de dos o más tablas existentes.

3.4.4Enfoque orientado a objetos

En los últimos años la tecnología de diseño de las bases de datos se ha aplicado a terrenos ajenos al campo del procesamiento de datos, que en general carecen de al menos una de las características siguientes:

· Uniformidad

· Orientación a registros

· Elementos de datos de pequeño tamaño

· Campos atómicos

Las nuevas aplicaciones incluyen estas nuevas características:

· Diseño asistido por computadora (CAD, Computer - Aided Desing)

· Ingeniería de software asistida por computadora (CASE, Computer- Aided Software Engineering).

· Bases de datos multimedia.

· Sistemas de información para oficinas (SIO).

· Bases de datos de hipertexto.

Estas nuevas aplicaciones de las bases de datos no se consideraban en los años setenta, cuando se diseñaron inicialmente la mayor parte de los sistemas comerciales de base de datos. Ahora son posibles debido al incremento de memoria principal y de tamaño de los discos, al aumento de la velocidad de las unidades centrales de procesamiento, al menor costo del hardware y a la mejor comprensión de la gestión de las bases de datos obtenidos en los últimos años.

El modelo relacional y los modelos relacionales entre entidades no resultan suficientes para modelar las necesidades de datos de estas aplicaciones nuevas. Además, hasta las necesidades de modelado de las aplicaciones comerciales tradicionales se han hecho más complejas con el paso del tiempo, y resulta difícil expresar algunas de estas necesidades en el modelo relacional, como por ejemplo, imágenes y base de datos de hipertexto.

8.6 EL DICCIONARIO DE DATOS

8.6.1 Definición

Es una metabase, o una base de datos que contiene datos sobre los datos. Es una base de datos del sistema y puede ser accesada de igual forma como se accesa cualquier tabla en la base de datos.

8.6.2 Contenido

Contiene todo sobre:

- Descripción externa, conceptual e interna de la base de datos.

- Descripción de los campos, registros y referencias cruzadas entre registros de diferentes archivos.

- Códigos de autorización y seguridad de los datos, definición de apodos.

- Esquemas externos de los programas, los usuarios y sus autorizaciones.

8.6.3 Uso de diccionario

Además de los usuarios, el DBA también accesa el diccionario para:

- Relación del personal o usuarios que tienen acceso a los datos

- Fuente para las analistas, programadores de nuevas aplicaciones.

TIPOS DE BASES DE DATOS

Las bases de datos pueden clasificarse de varias maneras, de acuerdo al contexto que se este manejando, o la utilidad de la misma:

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.

Bases de datos dinámicas

Éstas son bases de datos donde la información almacenada se modifica con el tiempo, permitiendo operaciones como actualización, borrado 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.

Según el contenido

Bases de datos bibliográficas

Solo contienen un surrogante (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. Puede contener un resumen o extracto de la publicación original, pero nunca el texto completo, porque si no, estaríamos en presencia de una base de datos a texto completo (o de fuentes primarias —ver más abajo). Como su nombre lo indica, el contenido son cifras o números. Por ejemplo, una colección de resultados de análisis de laboratorio, entre otras.

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.

Directorios

Un ejemplo son las guías telefónicas en formato electrónico.

Bases de datos o "bibliotecas" de información química o biológica

Son bases de datos que almacenan diferentes tipos de información proveniente de la química, las ciencias de la vida o médicas. Se pueden considerar en varios subtipos:

• Las 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, químicas, médicas y de otros campos): PubChem, Medline, EBSCOhost.

Modelos de bases de datos

Además de la clasificación por la función de las bases de datos, éstas también se pueden clasificar de acuerdo a su modelo de administración de datos.

Un modelo de datos es básicamente una "descripción" de algo conocido como contenedor de datos (algo en donde se guarda la información), así como de los métodos para almacenar y recuperar información de esos contenedores. Los modelos de datos no son cosas físicas: son abstracciones que permiten la implementación de un sistema eficiente de base de datos; por lo general se refieren a algoritmos, y conceptos matemáticos.

Algunos modelos con frecuencia utilizados en las bases de datos:

Bases de datos jerárquicas

Artículo principal: Base de datos jerárquica

Éstas son bases de datos que, como su nombre indica, almacenan su información en una estructura jerárquica. En este modelo los datos se organizan en una forma similar a un árbol (visto al revés), en donde un nodo padre de información puede tener varios hijos. El nodo que no tiene padres es llamado raíz, y a los nodos que no tienen hijos se los conoce como hojas.

Las bases de datos jerárquicas son especialmente útiles en el caso de aplicaciones que manejan un gran volumen de información y datos muy compartidos permitiendo crear estructuras estables y de gran rendimiento.

Una de las principales limitaciones de este modelo es su incapacidad de representar eficientemente la redundancia de datos.

Base de datos de red

Artículo principal: Base de datos de red

Éste es un modelo ligeramente distinto del jerárquico; su diferencia fundamental es la modificación del concepto de nodo: se permite que un mismo nodo tenga varios padres (posibilidad no permitida en el modelo jerárquico).

Fue una gran mejora con respecto al modelo jerárquico, ya que ofrecía una solución eficiente al problema de redundancia de datos; pero, aun así, la dificultad que significa administrar la información en una base de datos de red ha significado que sea un modelo utilizado en su mayoría por programadores más que por usuarios finales.

Bases de datos transaccionales

Son bases de datos cuyo único fin es el envío y recepción de datos a grandes velocidades, estas bases son muy poco comunes y están dirigidas por lo general al entorno de análisis de calidad, datos de producción e industrial, es importante entender que su fin único es recolectar y recuperar los datos a la mayor velocidad posible, por lo tanto la redundancia y duplicación de información no es un problema como con las demás bases de datos, por lo general para poderlas aprovechar al máximo permiten algún tipo de conectividad a bases de datos relacionales.

Bases de datos relacionales

Artículo principal: Modelo relacional

Artículo principal: Base de datos relacional

Éste es el modelo utilizado en la actualidad para modelar problemas reales y administrar datos dinámicamente. Tras ser postulados sus fundamentos en 1970 por Edgar Frank Codd, de los laboratorios IBM en San José (California), no tardó en consolidarse como un nuevo paradigma en los modelos de base de datos. Su idea fundamental es el uso de "relaciones". Estas relaciones podrían considerarse en forma lógica como conjuntos de datos llamados "tuplas". Pese a que ésta es la teoría de las bases de datos relacionales creadas por Codd, la mayoría de las veces se conceptualiza de una manera más fácil de imaginar. Esto es pensando en cada relación como si fuese una tabla que está compuesta por registros (las filas de una tabla), que representarían las tuplas, y campos (las columnas de una tabla).

En este modelo, el lugar y la forma en que se almacenen los datos no tienen relevancia (a diferencia de otros modelos como el jerárquico y el de red). Esto tiene la considerable ventaja de que es más fácil de entender y de utilizar para un usuario esporádico de la base de datos. La información puede ser recuperada o almacenada mediante "consultas" que ofrecen una amplia flexibilidad y poder para administrar la información.

El lenguaje más habitual para construir las consultas a bases de datos relacionales es SQL, Structured Query Language o Lenguaje Estructurado de Consultas, un estándar implementado por los principales motores o sistemas de gestión de bases de datos relacionales.

Durante su diseño, una base de datos relacional pasa por un proceso al que se le conoce como normalización de una base de datos.

Durante los años 80 la aparición de dBASE produjo una revolución en los lenguajes de programación y sistemas de administración de datos. Aunque nunca debe olvidarse que dBase no utilizaba SQL como lenguaje base para su gestión.

Bases de datos multidimensionales

Artículo principal: Base de datos multidimensional

Son bases de datos ideadas para desarrollar aplicaciones muy concretas, como creación de Cubos OLAP. Básicamente no se diferencian demasiado de las bases de datos relacionales (una tabla en una base de datos relacional podría serlo también en una base de datos multidimensional), la diferencia está más bien a nivel conceptual; en las bases de datos multidimensionales los campos o atributos de una tabla pueden ser de dos tipos, o bien representan dimensiones de la tabla, o bien representan métricas que se desean estudiar.

Bases de datos orientadas a objetos

Artículo principal: Base de datos orientada a objetos

Este modelo, bastante reciente, y propio de los modelos informáticos orientados a objetos, trata de almacenar en la base de datos los objetos completos (estado y comportamiento).

Una base de datos orientada a objetos es una base de datos que incorpora todos los conceptos importantes del paradigma de objetos:

• Encapsulación - Propiedad que permite ocultar la información al resto de los objetos, impidiendo así accesos incorrectos o conflictos.
• Herencia - Propiedad a través de la cual los objetos heredan comportamiento dentro de una jerarquía de clases.
• Polimorfismo - Propiedad de una operación mediante la cual puede ser aplicada a distintos tipos de objetos.

En bases de datos orientadas a objetos, los usuarios pueden definir operaciones sobre los datos como parte de la definición de la base de datos. Una operación (llamada función) se especifica en dos partes. La interfaz (o signatura) de una operación incluye el nombre de la operación y los tipos de datos de sus argumentos (o parámetros). La implementación (o método) de la operación se especifica separadamente y puede modificarse sin afectar la interfaz. Los programas de aplicación de los usuarios pueden operar sobre los datos invocando a dichas operaciones a través de sus nombres y argumentos, sea cual sea la forma en la que se han implementado. Esto podría denominarse independencia entre programas y operaciones.

SQL:2003, es el estándar de SQL92 ampliado, soporta los conceptos orientados a objetos y mantiene la compatibilidad con SQL92.

Bases de datos documentales

Permiten la indexación a texto completo, y en líneas generales realizar búsquedas más potentes. Tesaurus es un sistema de índices optimizado para este tipo de bases de datos.

Bases de datos deductivas

Un sistema de base de datos deductiva, es un sistema de base de datos pero con la diferencia de que permite hacer deducciones a través de inferencias. Se basa principalmente en reglas y hechos que son almacenados en la base de datos. Las bases de datos deductivas son también llamadas bases de datos lógicas, a raíz de que se basa en lógica matemática.

Gestión de bases de datos distribuida

La base de datos está almacenada en varias computadoras conectadas en red. Surgen debido a la existencia física de organismos descentralizados. Esto les da la capacidad de unir las bases de datos de cada localidad y acceder así a distintas universidades, sucursales de tiendas, etcétera.

Esquema de una base de datos

Diagrama de un complejo Esquema de Base da datos.

El Esquema de una Base de datos (en Inglés Database Schema) describe la estructura de una Base de datos, en un lenguaje formal soportado por un Sistema administrador de Base de datos (DBMS). En una Base de datos Relacional, el Esquema define sus tablas, sus campos en cada tabla y las relaciones entre cada campo y cada tabla.

El esquema es generalmente almacenado en un Diccionario de Datos. Aunque generalmente el esquema es definido en un lenguaje de Base de datos, el término se usa a menudo para referirse a una representación gráfica de la estructura de base de datos.

MODELO ENTIDAD-RELACIÓN

De Wikipedia, la enciclopedia libre

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Ejemplo de diagrama E-R.

Un diagrama o modelo entidad-relación (a veces denominado por su siglas, E-R "Entity relationship", o, "DER" Diagrama de Entidad Relación) es una herramienta para el modelado de datos de un sistema de información. Estos modelos expresan entidades relevantes para un sistema de información así como sus