PDF de programación - 1. Bases de datos relacionales

1. BASES DE DATOS RELACIONALES

1.1 INTRODUCCIÓN

No cabe duda que la información es la base de nuestra sociedad, recibimos y manejamos volúmenes

enormes de información y el ordenador es la herramienta que nos permite almacenar y tratar esa información.


Para poder guardar y recuperar esa información necesitamos de un sistema de almacenamiento que sea
fiable, fácil de manejar, eficiente, y de aplicaciones capaces de llevar a cabo esa tarea y de obtener resultados
a partir de la información almacenada.


Este sistema es el denominado Sistema Gestor de Base de Datos (SGBD o DBMS versión inglesa
DataBase Management System) y consiste en un conjunto de datos relacionados entre sí (la base de datos) y
un conjunto de programas desarrollados para gestionar esos datos y comprobar que el sistema se mantenga
libre de errores (en lo posible). Algunos autores excluyen del DBMS la base de datos. Además tenemos
aplicaciones de usuario que accedan a la base de datos para utilizar esa información.


Para gestionar el SGBD tenemos la figura del ADMINISTRADOR DE LA BASE DE DATOS, persona (o

equipo) encargada de definir y controlar la base de datos.


La inmensa mayoría de bases de datos que existen en el mercado hoy en día son bases de datos
relacionales, bases de datos que organizan la información en tablas relacionadas entre sí mediante campos de
relación y que cumplen una serie de reglas que procuran evitar redundancia y asegurar la integridad de los
datos almacenados en ellas así como la seguridad de los datos.


Por los años setenta, para poder acceder a esos datos, IBM ideó un lenguaje basado en el álgebra
relacional que fuese lo más parecido al lenguaje hablado, el SEQUEL que luego derivó en SQL (Structured
Query Language), Lenguaje Estructurado de Interrogación/Consulta. A lo largo de su ya larga vida ha ido
evolucionando y es hoy en día un lenguaje completo que permite definir la base de datos, controlarla, y
manejar los datos almacenados en ella.



1.2 OBJETIVOS DE UN SGBD
1.2.1 INDEPENDENCIA DE LOS DATOS.

La independencia de los datos consiste en hacer que los programas no dependan de la estructura de los
datos que debe utilizar, que se pueda cambiar esa estructura sin tener que cambiar los programas relacionados
con ella.


Se han definido dos tipos de independencia:
la independencia física: consiste en poder modificar parámetros de cómo está almacenada
físicamente la información (por ejemplo cambiar el tipo de dato de un campo o cambiar la ubicación de la
información de un disco a otro), sin que ello suponga una modificación de los programas existentes.

la independencia lógica: consiste en poder cambiar la definición conceptual del sistema de
información (por ejemplo añadir un nuevo campo a la información de los clientes) sin que ello suponga una
modificación de los programas existentes.



1.2.2 SEGURIDAD E INTEGRIDAD.

Otro objetivo a lograr es el de la seguridad, que los usuarios no puedan acceder a datos sin
autorización. Si juntamos toda la información de la empresa en un sólo sitio, el SGBD debe tener mecanismos
para que cualquier usuario pueda tener acceso únicamente a la información que necesita de cara a la
privacidad de esa información, incluso si tiene acceso a una información que se pueda decidir si además de
visualizarla puede modificarla. Por ejemplo en un sistema en el que los alumnos pueden consultar sus notas,
¡deberá de existir algún mecanismo para que el alumno pueda ver sus notas pero no cambiarlas!

La integridad se refiere a que la información almacenada en la base de datos esté libre de errores. Esto

no siempre es posible ya que existen distintos tipos de errores que tienen diferentes soluciones:


* fallos de hardware, estos errores sólo se pueden subsanar mediante copias de seguridad que pueden

ser automáticas o manuales.



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* fallos del programador, puede que aparezcan datos erróneos en la base de datos como consecuencia
de errores en el programa que genera estos datos. Para evitar al máximo este tipo de errores el sistema debe
ser capaz de detectar automáticamente la mayor cantidad de errores para descargar los programas de
comprobaciones rutinarias, el lenguaje de programación debe ser fácil de utilizar y si el sistema ofrece la
posibilidad de utilizar juegos de ensayos bien definidos, será más fácil probar los programas.


* fallos del usuario final, el usuario que introduce datos en la base de datos también puede cometer
errores, el sistema debe permitir controlar al máximo la información que se introduce para limitar el número de
estos errores, para ello se incluyen cláusulas de validación de los datos, validaciones de diferentes tipos que
veremos con más detalle más adelante.


* fallos derivados de la concurrencia, ya que toda la información está centralizada y los distintos usuarios
acceden a ella de forma simultánea, pueden ocurrir problemas cuando dos usuarios quieren acceder al mismo
dato a la vez. Por ello el SGBD debe tener establecidos mecanismos para evitar este tipo de problema,
bloquear registros, abortar automáticamente transacciones etc...



1.2.3 REDUNDANCIA MÍNIMA.

La redundancia consiste en que existan datos idénticos repetidos en varios lugares. Por ejemplo si nos
guardamos la dirección del cliente en la factura, en la cta. contable, y en los datos generales del cliente
tendremos redundancia, el mismo dato repetido en varios sitios, pues esto nos produce varios problemas:


* la información repetida ocupa espacio innecesario.
* la variación de un domicilio supone el variar ese domicilio en todos los lugares donde esté almacenado
=> mayor tiempo de proceso
=> posibilidad de inconsistencia (el mismo cliente con dos domicilios ¿cuál es el bueno?)

Por todo ello hay que intentar eliminar al máximo esa redundancia.


1.2.4 FACILIDAD DE RECUPERACIÓN DE LA INFORMACIÓN.

Otro objetivo muy importante de un SGBD es el proporcionar al usuario (y al programador) unas
herramientas potentes de manejo de datos para que pueda de manera sencilla y rápida, obtener toda la
información que desea.



1.3 ARQUITECTURA DE UN SGBD.

gestor es el encargado de relacionar los niveles entre sí.

Para lograr los objetivos anteriores las bases de datos tienen una estructura en tres niveles, y el sistema

Los niveles no son más que diferentes formas de ver la información almacenada en la base de datos,

permiten ver esa información desde varios puntos de vista.

Esta arquitectura es la ANSI PSARC y define tres niveles o tres “visiones distintas de la base de datos, el

nivel interno, conceptual y externo.



Nivel
externo

Esquema
externo

Vista

Subesquema

Visión del

programador / usuario

Nivel

conceptual

Nivel
interno

Esquema
conceptual

Esquema

interno


1.3.1 EL NIVEL INTERNO.

Visión global de la B.D.

Visión del administrador

Almacenamiento



El nivel interno es el más cercano al almacenamiento de los datos, este nivel es el de la visión del
administrador de la BD, ya que es donde tenemos la definición física de los datos, su organización interna, la
definición de las reglas de validación, controles de seguridad, etc...


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1.3.2 EL NIVEL CONCEPTUAL.

En este nivel se tiene una visión global de todos los datos que intervienen en la base de datos, pero a
nivel de concepto olvidándose de la estructura interna. Podemos decir que en este nivel es donde tenemos la
definición de qué datos se guardan en la base de datos y las relaciones que unen los datos entre sí.



1.3.3 EL NIVEL EXTERNO.

Este nivel representa la percepción de los datos por cada uno de los usuarios o programadores, digamos
que el usuario no ve todos los datos que aparecen en el nivel conceptual, sino sólo los que le hacen falta. Cada
esquema externo es un subconjunto del esquema conceptual, proporciona una visión parcial del mismo. De
esta forma se puede proteger la información reservada a unos pocos usuarios. Para el usuario no habrá más
datos en la bd. que los definidos en su esquema externo.


El SGBD es el encargado de realizar el enlace entre los tres niveles de manera que cuando un usuario
pida un datos definido en su esquema externo, el SGBD lo busca en el fichero adecuado y de acuerdo a la
definición interna, pero esa transformación será totalmente transparente para el usuario, el usuario sólo pide el
nombre de un cliente y el SGBD se encarga de buscar ese datos en la tabla correspondiente almacenada en tal
dispositivo.


Esta estructura permite lograr los objetivos nombrados anteriormente, tenemos independencia de los
datos, integridad gracias a las reglas que se pueden definir a nivel interno; seguridad que se consigue por
medio de los esquemas externos, ya que el usuario sólo tiene acceso a su esquema externo que le proporciona
los datos que el administrador ha considerado incluir en el esquema, para el usuario no hay más datos que
éstos.

Además los SGBD tienen mecanismos para limitar el acceso a cada usuario según el tipo de operación
que quiera realizar. Esto lo consigue mediante la definición de autorizaciones que pueden ser de distinto tipo:
autorización de lectura, de inserción, de actualización, autorizaciones especiales para poder variar el esquema
conceptual etc...

Gracias al nivel conceptual tenemos una definición “resumida” de la información almacenada por lo que

es más fácil detectar redundancia en los d