01 bases de datos contenido semana 1

ESTE DOCUMENTO CONTIENE LA SEMANA 1 1

BASE DE DATOS

SEMANA 1


NDICE BASES CONCEPTUALES DEL MODELAMIENTO DE BASES DE DATOS RELACIONALES ................... 3 INTRODUCCIN ............................................................................................................................. 3 APRENDIZAJES ESPERADOS ........................................................................................................... 4 1. BASE DE DATOS ..................................................................................................................... 5 2. DBMS (DATABASE MANAGEMENT SYSTEM) ......................................................................... 6 3. MODELO ENTIDAD/RELACIN .............................................................................................. 9

3.1. COMPONENTES DE UN MODELO ENTIDAD/RELACIN (E-R) ........................................ 9 3.1.1. ENTIDADES .......................................................................................................... 10 3.1.2. RELACIONES ......................................................................................................... 10 3.1.3. CARDINALIDAD DE LAS RELACIONES ................................................................... 10 3.1.4. ATRIBUTOS .......................................................................................................... 11

3.2. CONSTRUCCIN DE UN MODELO DE DATOS ENTIDAD/RELACIN............................. 14 4. COMENTARIOS FINALES ...................................................................................................... 14 5. BIBLIOGRAFA ...................................................................................................................... 15


BASES CONCEPTUALES DEL MODELAMIENTO DE BASES DE DATOS RELACIONALES

INTRODUCCIN

En un mundo globalizado como el actual, la informacin es un recurso imprescindible en

cualquier empresa y para cualquier persona. Si no se cuenta con la informacin necesaria es

imposible realizar cualquier proceso de toma de decisiones.

Lamentablemente, la informacin no existe en s misma ni est disponible sin un proceso

previo a su obtencin: la recopilacin de datos. Por lo anterior, se puede afirmar que los datos

son los hechos que describen sucesos y entidades. Los datos son representados por variados

tipos de smbolos, por ejemplo, letras del alfabeto, nmeros, puntos y rayas, seales con la

mano y dibujos, entre otros.

Los datos no tienen capacidad de comunicar un significado slo con su valor, por tanto, no

pueden afectar el comportamiento de quien los recibe. Esto significa que un conjunto de

datos aislados no constituye un aporte en un proceso de toma de decisiones.

Por ejemplo, piense que en una sala existen cuatro mesas en cada esquina de la sala, en cada

mesa existe un cuaderno, donde en el primero existe un nombre de una persona por cada

hoja; en el segundo cuaderno, existe un apellido de una persona en cada hoja; en el tercero

existe un nmero de RUT de una persona en cada hoja; en el cuarto cuaderno existe una

direccin de email de una persona por cada hoja.

Si se toma el cuaderno 1 y se lee cada hoja, esos nombres no sirven de nada, slo son datos de

nombres; luego, si se toma slo el cuaderno 2, se leer una lista de apellidos que tambin son

datos que aportan nada; lo mismo si se toma de forma individual el cuaderno 3 y el 4. Sin

embargo, si se tuviese en un cuaderno el nombre, apellido, RUT y direccin de email de una

persona, esto tiene un significado. Ello permite, por ejemplo, tomar la decisin de mandar un

correo a una persona para comunicarse con sta. Por lo tanto, en este caso, no se tienen

datos, sino informacin de la persona.

De este modo, cuando se puede relacionar, ordenar, contextualizar o aplicar cualquier

caracterstica a un conjunto de datos, que sea vlida para la persona que la lee, estos datos se

transforman en informacin, la que s apoya un proceso de toma de decisiones.

En consecuencia, es de suma importancia el estudio de cmo guardar datos de forma que las

relaciones que existen entre ellos sean definidas, de manera que cuando se deseen leer los

datos de una manera conjunta, estos entreguen informacin a la persona que los lee.

Los conjuntos de datos relacionados deben mantener su valor comunicativo, es decir, deben

aportar conocimiento. Para ello, se deben considerar las siguientes cualidades:


Los datos almacenados deben ser precisos, esto es, contener informacin correcta, sin

errores.

La informacin debe ser oportuna, vale decir, estar disponible cuando se requiera.

La informacin debe ser completa para cumplir sus fines, no se puede entregar

informacin parcial, porque esto conducira a errores en el proceso de toma de

decisiones.

La informacin debe ser significativa: el interlocutor debe comprender la informacin y

otorgarle el valor para el proceso de toma de decisiones. Dicho de otra forma, debe

poseer el mximo contenido semntico posible, o sea, validar si la informacin es

verdadera. Un punto importante es el volumen de informacin, condicin

indispensable para que esta sea significativa. El exceso de informacin muchas veces

hace que esta pierda significado.

Debe ser ntegra y coherente, es decir, no contener errores y debe permitir

relacionarla con otra informacin para que, en conjunto, apoyen el proceso de toma

de decisiones.

Hemos clarificado que datos no es lo mismo que informacin. Los datos y sus relaciones

deben guardarse de manera que, al recuperarlos, se transformen en informacin til, la que

cumpla con todas las cualidades requeridas. A la estructura que permite almacenar un

conjunto de datos relacionados de manera ntegra y coherente se le denomina base de datos.

APRENDIZAJES ESPERADOS Se espera que, al finalizar las actividades de estudio de esta semana, los alumnos estn en

condiciones de sealar los elementos que componen la arquitectura de un sistema

administrador de bases de datos relacionales (DBMS). Adicionalmente, se espera que los

alumnos puedan reconocer el Modelo Entidad Relacin como una herramienta que permite

representar un problema real y describir los componentes de un Modelo Entidad/Relacin.


1. BASE DE DATOS

Una base de datos es un conjunto de datos relacionados y pertenecientes a un mismo

contexto, que son almacenados sistemticamente para su posterior uso.

En este sentido, por ejemplo, una biblioteca puede considerarse una base de datos,

compuesta en su mayora por documentos y textos impresos en papel e indexados para su

consulta.

Sin embargo, las bases de datos almacenadas y manejadas mediante computadores son un

conjunto exhaustivo, no redundante, de datos estructurados, organizados

independientemente de su utilizacin y su implementacin en mquinas accesibles en tiempo

real y compatible con usuarios concurrentes con necesidad de informacin diferente.

De la definicin anterior se desprenden ciertas caractersticas que posee una base de datos:

Conjunto exhaustivo no redundante de datos: significa que no pueden existir datos

repetidos.

Datos estructurados organizados: implica que los datos poseen una definicin explcita

de las relaciones existentes entre los datos almacenados en la base de datos.

Datos organizados independientemente de su utilizacin: una de las caractersticas

principales de una base de datos, a diferencia de otros sistemas antiguamente usados,

es que los datos pueden ser utilizados por diferentes programas para objetivos

distintos. Recordemos el ejemplo de la biblioteca, en que diferentes personas pueden

consultar los textos deseados segn sus propios intereses.

Deben ser accesibles en tiempo real y compatibles con usuarios concurrentes con

necesidad de informacin diferente. Esta caracterstica es requerida para cumplir con

la cualidad de oportunidad exigida a la informacin y para que esta sea accesible a

muchos usuarios al mismo tiempo. Tal es el caso de los clientes de un banco que

acceden a sus cuentas por internet: todos acceden al mismo tiempo a una misma base

de datos, por lo que el sistema debe responder a todos sus clientes en forma

concurrente.

Para poseer estas caractersticas es necesario un ambiente que permita administrar los datos

almacenados. De este modo, se asegura que se encuentren disponibles de la forma y en los

tiempos que los usuarios lo requieran. Estos ambientes son los denominados sistemas

administradores de bases de datos (DBMS), herramientas que permiten realizar este tipo de

administracin.


2. DBMS (DATABASE MANAGEMENT SYSTEM)

Estos sistemas son tambin denominados sistemas de gestin de base de datos (SGBD). En

trminos generales, son una coleccin de programas que permite a los usuarios crear y

mantener una base de datos.

Por lo tanto, un DBMS es un software de propsito general que facilita los procesos de

definicin, construccin, manipulacin y comparticin de bases de datos, entre varios usuarios

y aplicaciones.

Los DBMS cumplen con todas las caractersticas definidas anteriormente para la informacin.

Para esto, cuentan con las siguientes funcionalidades:

Manipulacin de datos (consultar, actualizar, generar informes, entre otros).

Compartir, permitiendo que varios usuarios y programas accedan a la base de datos en

forma simultnea.

Proteccin de la base de datos: proteccin del sistema y proteccin de la seguridad.

Mantencin de la base de datos, permitiendo que el sistema evolucione, segn

cambian los requerimientos.

Es importante establecer en este punto que un sistema, aplicacin o software, por ejemplo el

sitio web de un banco, es un conjunto de dos elementos: por una parte, el software, que es un

programa que se construye con un lenguaje de programacin (por ejemplo Java), y una base

de datos, que contiene los datos que son ingresados o recuperados por el programa y

mostrados al usuario, segn este lo requiera.

Por este motivo, es importante conocer cmo se estructura un DBMS y cmo interacta con

una aplicacin, para que el usuario final obtenga los datos que requiere.

Se establece, entonces, que los datos en una base de datos deben almacenarse de manera que

se guarden tambin las relaciones existentes entre ellos. Por este motivo, a estos sistemas se

les denomina sistemas relacionales. En este sentido, cuando se habla de una base de datos,

nos referimos a bases de datos relacionales; en tanto, los DBMS que permiten su

administracin son tambin sistemas de administracin de bases de datos relacionales.

A continuacin, se muestra una figura con los componentes de un DBMS, junto con las

estructuras externas con las que este interacta.


Fuente: Villarroel, P. (2011). UNIACC.

En la figura anterior, se identifica que un DBMS tiene cuatro componentes principales. Estos

son:

Software para procesar consultas: este componente del DBMS es el encargado de

validar si la consulta que se le est realizando est bien escrita, o sea con la sintaxis

correcta, y si el programa o la aplicacin que la realiza tiene los permisos para hacerlo.

Software para acceder a los datos: este es el encargado de procesar la consulta y

obtener los datos de respuesta. Para esto, debe acceder a dos porciones de la base de

datos, a los metadatos y a la base de datos almacenados.

Metadatos: es una base de datos interna del DBMS, en que se guarda la estructura de

almacenamiento de los datos y las relaciones que existen entre ellos. Esto es, una

definicin abstracta de los datos, cmo se organizan y se relacionan en la base de

datos almacenada.

Base de datos almacenada: son los datos propiamente tales.

Por lo tanto, el USUARIO interacta slo con un componente externo al DBMS, que es el

programa o aplicacin que efecta las consultas al DBMS. Para aclarar el funcionamiento,

veamos el siguiente ejemplo.

Suponga que un usuario ingresa al sitio del BancoEstado (www.bancoestado.cl). Para

autentificarse, debe ingresar su RUT y clave. En esos momentos, el usuario est interactuando

con la aplicacin, esto es, el programa del sitio del banco. Cuando presiona ENTER, luego de

ingresar la clave y RUT, el programa se comunica con el DBMS, para as validar que el usuario

existe en la base de datos del banco. Especficamente, se comunica con la primera parte del

DBMS, que es el software para procesar consultas, que es el que valida si la consulta est


correctamente realizada; si la respuesta es afirmativa, este software le solicita al software para

acceder a los datos, que le entregue la informacin de la cuenta. En este momento, se le

solicita a la estructura que guarda los metadatos, que diga dnde estn los datos en la base de

datos almacenada, desde ah son recuperados los datos de las cuentas y los saldos

correspondientes al usuario autentificado.

La utilizacin de un DBMS trae asociado un conjunto de ventajas, entre ellas:

Control de la redundancia, esto es, no existen datos repetidos.

Restriccin del acceso no autorizado.

Almacenamiento persistente para los objetos del programa.

Suministro de estructuras de almacenamiento para un procesamiento eficaz de las

consultas.

Copia de seguridad y recuperacin.

Suministro de varias interfaces de usuario.

Representacin de relaciones complejas entre los datos.

Implementacin de las restricciones de integridad.

Inferencia y acciones usando reglas.

Potencial para implementar estndares.

Tiempo de desarrollo de aplicacin reducido.

Flexibilidad.

Disponibilidad de la informacin actualizada.

Economas de escala, dado que diferentes programas pueden acceder a los mismos

datos, de acuerdo con sus necesidades.

Para la creacin y manipulacin de bases de datos, uno de los DBMS ms conocidos y usados

del mercado es ORACLE. Otros de los DBMS ms conocidos son SQL Server y My SQL, en el

caso de Open source.

Una vez establecida la forma de funcionamiento de un DBMS, es necesario establecer un

procedimiento para disear la estructura de una base de datos relacional, esto es, cmo

definir la forma en que sern almacenados los datos y las relaciones existentes entre ellos. A

esta estructura lgica de organizacin de datos y relaciones entre los datos se les denomina

modelo de datos.

Por lo tanto, cuando se desea construir un programa que realice un conjunto de funciones, por

ejemplo, un programa que mantenga las notas de las asignaturas de su carrera y que calcule

los promedios para establecer si ha aprobado o reprobado las asignaturas que cursa cada

semestre, se debe construir el programa que realice estas funciones. Adems, se debe

construir la base de datos que almacene sus datos, sus notas, los promedios, junto con las

asignaturas aprobadas y reprobadas en cada semestre.

Esto significa que la base de datos se debe disear para almacenar los datos requeridos para

un problema especfico. Sin embargo, cuando dicha base de datos est construida, parte de

estos datos en conjunto con datos adicionales pueden ser usados por otros sistemas. Por


ejemplo, para el caso expuesto, un sistema que asigna los ramos para el prximo semestre, va

a consultar los datos de las asignaturas aprobadas y reprobadas en el semestre anterior;

siendo estos dos sistemas distintos, el primero sera el sistema de administracin acadmica y

el segundo el sistema de toma de ramos.

En definitiva, cada vez que se disea una base de datos para un sistema nuevo, este proceso

debe considerar las estructuras de datos existentes actualmente. De este modo, no se repiten

datos y se cumple con las caractersticas necesarias de integridad y redundancia.

El nivel ms abstracto de definicin de la estructura de los datos se realiza mediante el uso de

un modelo denominado modelo entidad/relacin. Este provee de una representacin grfica

denominada diagrama entidad/relacin, mediante la cual se representan los datos por

almacenar y las relaciones existentes entre ellos.

3. MODELO ENTIDAD/RELACIN

El diseo de la base de datos se simplifica cuando se utilizan modelos. Los modelos son

abstracciones simplificadas de eventos y condiciones del mundo real. La importancia de los

modelos radica en que si los modelos no son lgicamente buenos no se lograrn diseos de

bases de datos funcionales que permitan obtener informacin til.

Un modelo de base de datos es un conjunto de ideas lgicas, utilizadas para representar la

estructura de datos y las relaciones entre ellos. Los modelos se agrupan en dos categoras:

Modelos lgicos: se enfocan a la naturaleza lgica de la base de datos. Uno de los ms

utilizados es el modelo entidad-relacin (E-R).

Modelos fsicos: enfatizan en cmo los datos se representan en la base de datos o en

cmo se ejecutan las estructuras de datos para representar lo que est modelado. A

este tipo de modelo se denomina modelo de base de datos relacional.

3.1. COMPONENTES DE UN MODELO ENTIDAD/RELACIN (E-R)

El modelo entidad-relacin es un concepto de modelado para bases de datos. Fue propuesto

por Peter Chen, en 1976. Mediante este se pretende visualizar los objetos que pertenecen a la

base de datos, como entidades. Estas tienen atributos y se vinculan mediante relaciones.

Como su nombre lo dice, este modelo cuenta con dos componentes bsicos: las entidades y las

relaciones. A continuacin, se define cada uno de ellos.

Existe una caracterstica especfica que diferencia unas relaciones de otras, esto es, la cantidad

de elementos que existe en una entidad que se relaciona con otra cantidad de elementos de la

otra entidad. A este concepto se denomina cardinalidad de la relacin.


Adems, la informacin que se desea guardar sobre cada entidad (atributos) es tambin

identificada en los diagramas entidad/relacin.

3.1.1. ENTIDADES

Es el objeto bsico representado por el modelo E-R, que corresponde a una cosa del mundo

real con una existencia independiente.

Una entidad puede ser un objeto con una existencia fsica (casa, persona, auto, etc.) o un

objeto con una existencia conceptual (empresa, curso, cliente, etc.) sobre la que se tiene

que reunir o guardar datos.

Una entidad se representa con un rectngulo, el nombre de una entidad (sustantivo

comn) en singular, como se muestra en las siguientes figuras.


Por ejemplo, cuando se habla del sistema que debe guardar las notas de las asignaturas que

usted cursa en un determinado semestre, se identifican tres entidades: alumnos, notas y las

asignaturas. Por tanto, se requiere guardar sus datos personales para efectos de asociarlos a

las asignaturas que usted cursa y las notas obtenidas.

3.1.2. RELACIONES

Son asociaciones entre entidades sin existencia propia en el mundo real que se modela.

Las relaciones son necesarias para reflejar las interacciones existentes entre entidades.

La relacin se representa con un rombo, como se muestra en la siguiente figura.


3.1.3. CARDINALIDAD DE LAS RELACIONES

Define el tipo de correspondencia o nmero de ocurrencias de una entidad que se

relaciona con otra entidad.

Las relaciones pueden ser de tres tipos:


o Relaciones 1-1. Las entidades que intervienen en la relacin se asocian una a

una (por ejemplo, la entidad HOMBRE, la entidad MUJER y, entre ellas, la

relacin MATRIMONIO). Se representan colocando un 1 en cada extremo del

rombo que representa la relacin.


o Relaciones 1-n. Una ocurrencia de una entidad est asociada con muchas (n)

de otra (por ejemplo, la entidad EMPRESA, la entidad TRABAJADOR y entre

ellos la relacin TRABAJAR-EN, o sea, muchos trabajadores trabajan en una

empresa).


o Relaciones n-n. Cada ocurrencia, en cualquiera de las dos entidades de la

relacin, puede estar asociada con muchas (n) de la otra y viceversa. Por

ejemplo, si un trabajador tiene ms de un trabajo, esto se representara como

muestra la siguiente figura. Se leera: en una empresa trabajan muchos

trabajadores y un trabajador trabaja en muchas empresas.


3.1.4. ATRIBUTOS

Son las propiedades o caractersticas particulares que describen a cada entidad.

Una entidad en particular tendr un valor para cada uno de sus atributos.

Los valores de los atributos que describen cada entidad se convierten en la parte principal

de los datos almacenados en la base de datos, por ejemplo, para la entidad Empleados


(como se muestra en la siguiente figura) se identifican los atributos: Nombre, Edad y

Direccin.


Los atributos de una entidad son mostrados en un diagrama entidad-relacin en crculos.

Cada atributo ligado a una entidad es unido al rectngulo que representa la entidad. Esto es

mostrado en la siguiente figura.



En este ejemplo, se muestra que la entidad Empleado posee los atributos Nombre,

Fecha_nacimiento, E_mail, mientras que la entidad Oficina posee los atributos Nombre y

Direccin.

En resumen, la estructura lgica de los datos que sern almacenados en la base de datos se

define por la suma de los siguientes factores: identificacin de las entidades sobre las cuales se

desea guardar informacin, informacin por guardar (representada por los atributos),

relaciones que existen entre estas entidades, ms la cardinalidad de cada una de estas

relaciones.

Ejemplo:


Al examinar este ejemplo, se puede establecer lo siguiente:

El problema de la realidad que se est diseando se representa por cinco entidades. Estas son:

Curso

Profesor

Estudiante

Clase

Sala


Las relaciones existentes entre las entidades son las siguientes:

Una sala es utilizada por muchos cursos, muchos cursos utilizan una sala.

Un profesor realiza muchas clases, muchas clases son realizadas por un profesor.

3.2. CONSTRUCCIN DE UN MODELO DE DATOS

ENTIDAD/RELACIN

El proceso de definicin de un modelo entidad-relacin considera los siguientes pasos:

1. Identificar las entidades involucradas en el problema. Estas se identifican en el

enunciado del problema por los sustantivos que contiene, por ejemplo:

o Una factura (entidad) se emite a una persona (entidad) y slo una, pero una

persona puede tener varias facturas emitidas a su nombre.

2. Identificar las relaciones existentes entre las entidades especificadas en el paso

anterior. Para esto, se identifican en el enunciado los verbos que representan algn

tipo de accin sobre las entidades, por ejemplo:

o Una factura se emite (relacin) a una persona y slo una, pero una persona

puede tener varias facturas emitidas a su nombre.

3. Identificar la cardinalidad de las relaciones identificadas en el paso 2, por ejemplo:

o Una factura se emite a una persona y slo una, pero una persona puede tener

varias facturas emitidas a su nombre (es una relacin 1:N).

4. COMENTARIOS FINALES

Cualquier problema de la realidad puede ser representado mediante un diagrama E-R. Esta es

la primera etapa del diseo de una base de datos. En la siguiente etapa de diseo, este

modelo se transforma en un modelo conceptual, que representa un nivel de diseo de mayor

detalle. Este permite avanzar hacia el diseo fsico, que es el requerido para implementar en

un DBMS.


5. BIBLIOGRAFA

Miguel, C. A. (2001). Diseo de bases de datos: problemas resueltos. Madrid: RA-MA.

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