PDF de programación - 5.Teoria sobre bases de datos

5.- TEORÍA SOBRE BASE DE DATOS

5.- Teoría sobre base de datos.



Antes de proceder al diseño de la base de datos en sí, se va a introducir

una descripción general sobre bases de datos.



5.1.

Tipos de base de datos

Para un tratamiento “mecanizado” de la información es fundamental que

los datos se organicen de forma que se facilite su gestión, es decir, que el

acceso a los mismos sea rápido y eficaz.

Convencionalmente, el trabajo en informática de gestión consistía en

realizar una serie de programas en determinados lenguajes, para creación,

actualización, consulta y listados de datos, que trabajan con información de

entrada para obtener unos resultados o datos de salida.

Una base de datos es un conjunto de datos relacionados entre sí, que están

estructurados de

forma que puede accederse a ellos automática e

independientemente de los programas que gestionan esos datos. Esta

independencia se refiere a la posibilidad de modificar le estructura de los

datos sin necesidad de cambiar los programas que los manipulan, evitando

con ello los problemas de actualización de datos previamente existentes.

Toda base de datos está formada por uno o varios bloques de información

llamados tablas que normalmente tendrán alguna característica en común.



Una TABLA es un conjunto conexo de información del mismo tipo. Cada

tabla está formada por registros.

Un REGISTRO es la unidad elemental de información de la tabla. Cada

registro está formado por uno o más elementos llamados campos.

Un CAMPO es cada una de las informaciones que interesa almacenar de

cada registro, y es por tanto la unidad elemental de información del registro.



Existen 3 tipos de base de datos que se detallan a continuación.



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5.- Teoría sobre base de datos.

5.1.1. Base de datos jerárquica



Primera en ser utilizada. Se basa en el establecimiento de jerarquías o

niveles entre los distintos campos de los registros, basándose en el criterio de

que los campos de mayor jerarquía sean los más genéricos, y tiene una

estructura arborescente, donde los nodos del mismo nivel corresponden a los

campos y cada rama a un registro. En la figura 5.1 se puede observar el

concepto de base de datos jerárquicos.



Para acceder a un campo que se encuentra en un determinado nivel, es

preciso localizarlo partiendo del nivel superior y descendiendo por las ramas

hasta llegar al mismo. Es evidente el problema de lentitud.



Fig. 5.1- Diagrama base de datos jerárquicos.



5.1.2. Base de datos en red

Es una variación del modelo de datos jerárquico. Se utiliza una estructura

de grafo, donde existe más de una conexión entre los nodos de diversos

niveles, de forma que pueden recorrerse por distintos caminos sin necesidad

de acudir cada vez a la primera raíz. Desaparece así el concepto de jerarquía

entre campos. Se puede observar este concepto en la figura 5.2.

La principal desventaja es su rigidez. Modificar la estructura de la base de

datos requería generalmente la reconstrucción de la base de datos completa.



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5.- Teoría sobre base de datos.

Fig. 5.2- Diagrama base de datos en red



5.1.3. Base de datos relacional

El modelo relacional de datos representa todos los datos en estructura

de matriz o tabla bidimensional, donde las filas son los registros y las

columnas los campos (véase figura 5.3).



Las principales ventajas de la utilización de bases datos relacionales

son:

− Actúan sobre las tablas en su conjunto, en lugar de hacerlo sobre

los registros.

− Se pueden realizar consultas complejas que utilizan varias tablas

de forma simple.

− Son fáciles de utilizar ya que la organización física de los datos es

independiente de su tratamiento lógico.



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5.- Teoría sobre base de datos.

Fig. 5.3- Diagrama base de datos relacional.



5.2.

Normalización de bases de datos

Son el conjunto de normas que nos ayudan a diseñar una estructura de

base de datos óptima para su implementación, gestión y explotación.

Las bases de datos relacionales se normalizan para:

− Evitar la redundancia de los datos.

− Evitar problemas de actualización de los datos en las tablas.

− Proteger la integridad de los datos.



En el modelo relacional es frecuente llamar tabla a una relación, aunque

para que una tabla sea considerada como una relación tiene que cumplir con

algunas restricciones:

− Cada columna debe tener su nombre único.

− No puede haber dos filas iguales. No se permiten los duplicados.

− Todos los datos en una columna deben ser del mismo tipo.



Las formas normales son aplicadas a las tablas de una base de datos.

Decir que una base de datos está en la forma normal N es decir que todas sus

tablas están en la forma normal N.



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5.- Teoría sobre base de datos.

Las formas normales, definidas en la teoría relacional, permiten normalizar

una base de datos en un esquema mal diseñado. El creador de las 3 primeras

formas normales fue Edgar F. Codd. Cuánto más alta sea la forma normal en

la que se encuentran los esquemas de relación, menores serán los problemas

que aparecerán en el mantenimiento de la base de datos.

Cuando un esquema de relación está en una forma normal, implícitamente

también lo está en las formas normales inferiores a ésta.



5.2.1. Primera forma normal (1FN)

Se dice que una relación esta en 1FN cuando cada atributo sólo toma un

valor del dominio subyacente.



La primera forma normal es inherente al modela relacional, por lo que

su cumplimiento es obligatorio y afecta al número de valores que pueden

tomar los atributos de una relación.



5.2.2. Segunda forma normal (2FN)

Se dice que una relación está en 2FN si está en 1FN y todos los atributos

no clave dependen por completo de la clave primaria.



La segunda forma normal se quebranta cuando la clave de una tabla es

compuesta y uno de los campos restantes depende exclusivamente de uno de

los campos claves pero no de los otros.



5.2.3. Tercera forma normal (3FN)

Se dice que una relación está en 3FN si está en 2FN y no existe ningún

atributo no principal que dependa transitivamente de alguna clave primaria.



La tercera forma normal no se cumple cuando existen atributos no

principales que dependen funcionalmente de otros atributos no principales.

Éstas son las tres formas normales básicas, aunque existen la forma

normal de Boyce-Codd, la cuarta forma normal y la quinta forma normal.



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5.- Teoría sobre base de datos.

5.3.

Integridad

Para preservar la consistencia y corrección de los datos almacenados en

una base de datos relacional se impone generalmente una o más restricciones

de integridad de datos.

Antes de definir las restricciones de integridad se va a detallar una serie de

terminología usada en base de datos útil para su comprensión.



 Claves primarias

Una clave primaria es una columna o combinación de columnas

dentro de una tabla cuyo(s) valor(es) identifica(n) unívocamente a

cada registro de la tabla.

Se recomienda, aunque no es imprescindible, que todas las

tablas tengan alguna columna o grupo de columnas especificadas

como clave primaria de la tabla. La clave primaria es un campo (o

campos) que nunca puede contener valores NULL.

La clave primaria tiene un valor único diferente para cada fila de

la tabla, de modo que no hay dos filas de una tabla con clave

primaria que sean duplicados exactos la una de la otra.

Una tabla en donde cada fila es diferente de todas las demás se

llama una relación en términos matemáticos. El nombre “base de

datos relacional” proviene de este término, ya que las relaciones

son el corazón de una base de datos relacional.



 Claves externas

Una clave externa es una columna o combinación de columnas

en una tabla cuyo(s) valor(es) es(son) un valor de clave primaria

para alguna otra tabla.

Una tabla puede contener más de una clave externa, enlazándola

a una o más tablas. Una combinación clave primaria/clave

externa crea una relación padre/hijo entre las tablas que las

contienen.

Las claves externas son parte fundamental del modela relacional

ya que crean relaciones entre tablas de la base de datos. No

tienen sentido si no se van a usar reglas de integridad.



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5.- Teoría sobre base de datos.

Varios tipos diferentes de restricciones de integridad de datos suelen

encontrarse en las bases de datos relacionales, incluyendo:



5.3.1. Datos requeridos

Algunas columnas de una base de datos deben contener un valor de

datos válido en cada fila, es decir, no se permite que contengan valores NULL o

que falten. Pueden especificarse columnas requeridas cuando se crea una

tabla.



5.3.2. Chequeo de validez

Cada columna de una base de datos tiene un dominio, o sea, un

conjunto de valores que son legales para esa columna. Pueden especificarse

los dominios de las columnas si se precisa.



5.3.3. Integridad referencial

Una clave externa en una base de datos relacional enlaza cada fila de la

tabla hijo que contiene la clave externa con la fila de la tabla padre que

contiene el valor de clave primaria correspondiente. Se puede forzar esta

restricción de clave externa/primaria de modo que se asegura que las

relaciones entre entidades de la base de datos se prese