PDF de programación - Gestión de Bases de Datos

Gestión de Bases de Datos
Versión 1.0

IES Luis Vélez de Guevara
Departamento de Informática

21 de octubre de 2019

CONTENIDOS

1. ELEMENTOS DE LAS BASES DE DATOS

2. DISEÑO DE MODELOS LÓGICOS NORMALIZADOS

3. DISEÑO FÍSICO DE BASES DE DATOS. LENGUAJE DE DEFINICIÓN DE DATOS

4. CONSULTA DE BASES DE DATOS. LENGUAJE DE MANIPULACIÓN DE DATOS

5. MODIFICACIÓN DE BASES DE DATOS. LENGUAJE DE MANIPULACIÓN DE DATOS

6. SEGURIDAD DE LOS DATOS. LENGUAJE DE CONTROL DE DATOS

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I

II

CAPÍTULO 1

ELEMENTOS DE LAS BASES DE DATOS

1.1 INTRODUCCIÓN

En el entorno del mercado actual, la competitividad y la rapidez de maniobra de una empresa son imprescindibles para
su éxito. Para conseguirlo existe cada vez una mayor demanda de datos y, por tanto, más necesidad de gestionarlos.
Esta demanda siempre ha estado patente en empresas y sociedades, pero en estos años se ha disparado debido al acceso
multitudinario a las redes integradas en Internet y a la aparición de los dispositivos móviles que también requieren esa
información.
En informática se conoce como dato a cualquier elemento informativo que tenga relevancia para un usuario.
Desde su nacimiento, la informática se ha encargado de proporcionar herramientas que faciliten la manipulación de
los datos. Antes de la aparición de las aplicaciones informáticas, las empresas tenían como únicas herramientas de
gestión de datos los ficheros con cajones, carpetas y fichas de cartón. En este proceso manual, el tiempo requerido para
manipular estos datos era enorme. Pero la propia informática ha adaptado sus herramientas para que los elementos
que el usuario utiliza en cuanto a manejo de datos se parezcan a los manuales. Por eso se sigue hablado de ficheros,
formularios, carpetas, directorios,. . . .
La clientela fundamental del profesional informático es la empresa. La empresa se puede entender como un sistema
de información formado por diversos objetos: el capital, los recursos humanos, los inmuebles, los servicios que presta,
etc.
Los sistemas de información actuales se basan en bases de datos (BD) y sistemas de bases de datos (SGBD) que se
han convertido en elementos imprescindibles de la vida cotidiana de la sociedad moderna.

1.2 DEFINICIÓN DE BASE DE DATOS

1.2.1 Definición de Base de Datos

Cada día, la mayoría de nosotros nos encontramos con actividades que requieren algún tipo de interacción con una
base de datos (ingreso en un banco, reserva de una entrada para el teatro, solicitud de una suscripción a una revista,
compra de productos, . . . ). Estas interacciones son ejemplos de lo que se llama aplicaciones tradicionales de bases
de datos (básicamente información numérica o de texto), aunque los avances tecnológicos han permitido que también

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Gestión de Bases de Datos, Versión 1.0

existan: bases de datos multimedia, sistemas de información geográfica (GIS), almacenes de datos, sistemas de proceso
analítico on-line, . . .

Una base de datos se entenderá como una colección de datos relacionados entre sí y que tienen un significado
implícito.
Por datos queremos decir hechos conocidos que pueden registrarse y que tienen un significado implícito.

Ejemplo
Una agenda con los nombres y teléfonos de un conjunto de personas conocidas es una base de datos, puesto que es
una colección de datos relacionados con un significado implícito.

La definición presentada anteriormente hace referencia a dos elementos para que un conjunto de datos constituya una
Base de Datos:

1. Relaciones entre datos, tema que se tratará en las secciones siguientes.
2. Significado implícito de los datos que se atribuye dependiendo del contexto en que se utilizan los mismos. Por
ejemplo, el dato fecha en una base de datos de VENTAS puede referirse a la fecha de emisión de las facturas,
mientras que si la base de datos es de MÚSICA quizás corresponda a la fecha en que se grabó un tema musical.
Es decir, el significado de un dato, depende de la BD que lo contenga.

Para manipular y gestionar las bases de datos surgieron herramientas software denominadas: sistemas gestores de
bases de datos (SGBD en lo sucesivo) sobre los que se profundizará en las siguientes secciones.

1.3 EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y TIPOS DE BD

1.3.1 Introducción

Los predecesores de los sistemas gestores de bases de datos fueron los sistemas gestores de ficheros o sistemas de
archivos tradicionales.

1. Archivos tradicionales. Consiste en almacenar los datos en archivos individuales, exclusivos para cada aplica-
ción particular. En este sistema los datos pueden ser redundantes (repetidos innecesariamente) y la actualización
de los archivos es más lenta que en una base de datos.

2. Base de datos. Es un almacenamiento de datos formalmente definido, controlado centralmente para intentar
servir a múltiples y diferentes aplicaciones. La base de datos es una fuente de datos que son compartidos por
numerosos usuarios para diversas aplicaciones.

Así, en un Sistema de archivos tradicional la información está dispersa en varios ficheros de datos y existe un cierto
número de programas que los recuperan y agrupan. Aunque los sistemas de ficheros o archivos supusieron un gran
avance sobre los sistemas manuales, tienen inconvenientes bastante importantes que se solventaron, en gran medida,
con la aparición de los sistemas de bases de datos.

1.3.2 Evolución y tipos de base de datos

Coincidiendo con la evolución histórica de las bases de datos éstas han utilizado distintos modelos:

Jerárquicos
En red.
Relacionales.
Multidimensionales.

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Capítulo 1. ELEMENTOS DE LAS BASES DE DATOS

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De objetos.

Bases de Datos con estructura jerárquica

La estructura jerárquica fue usada en las primeras BD. Las relaciones entre registros forman una estructura en árbol.
Actualmente las bases de datos jerárquicas más utilizadas son IMS de IBM y el Registro de Windows de Microsoft.

Bases de Datos con estructura en red

Esta estructura contiene relaciones más complejas que las jerárquicas. Admite relaciones de cada registro con varios
que se pueden seguir por distintos caminos.

El inventor de este modelo fue Charles Bachman, y el estándar fue publicado en 1969 por CODASYL.

1.3. EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y TIPOS DE BD

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Bases de Datos con estructura relacional

La estructura relacional es la más extendida hoy en día. Almacena los datos en filas o registros (tuplas) y columnas o
campos (atributos). Estas tablas pueden estar conectadas entre sí por claves comunes.

En este libro nos centramos en el estudio de bases de datos relacionales.

Bases de Datos con estructura multidimensional

La estructura multidimensional tiene parecidos a la del modelo relacional, pero en vez de las dos dimensiones filas-
columnas, tiene N dimensiones. Esta estructura ofrece el aspecto de una hoja de cálculo.

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Capítulo 1. ELEMENTOS DE LAS BASES DE DATOS

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Bases de Datos con estructura orientada a objetos

La estructura orientada a objetos está diseñada siguiendo el paradigma de los lenguajes orientados a objetos. De este
modo soporta los tipos de datos gráficos, imágenes, voz y texto de manera natural. Esta estructura tiene gran difusión
en aplicaciones web para aplicaciones multimedia.

1.3. EVOLUCIÓN HISTÓRICA Y TIPOS DE BD

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Gestión de Bases de Datos, Versión 1.0

1.3.3 Sistemas de ficheros tradicionales

En estos sistemas, cada programa almacenaba y utilizaba sus propios datos de forma un tanto caótica. La única ventaja
que conlleva esto es que los procesos son independientes, por lo que la modificación de uno no afecta al resto.
Pero tiene grandes inconvenientes:

Datos redundantes. Ya que se repiten continuamente.
Coste de almacenamiento elevado. Al almacenarse varias veces el mismo dato en distintas aplicaciones, se
requiere más espacio en los discos.
Tiempos de procesamiento elevados. Al no poder optimizar el espacio de almacenamiento.
Probabilidad alta de inconsistencia en los datos. Ya que un proceso cambia sus datos y no el resto. Por lo que
el mismo dato puede tener valores distintos según qué aplicación acceda a él.
Difícil modificación en los datos. Debido a la probabilidad de inconsistencia, cada modificación se debe repetir
en todas las copias del dato (algo que normalmente es imposible).

En la siguiente figura se muestra un sistema de información basado en ficheros. En ella se ve que la información
aparece inconexa y redundante.

1.3.4 Sistemas de base de datos relacional

En este tipo de sistemas los datos se centralizan en una base de datos común a todas las aplicaciones. Estos serán los
sistemas que estudiaremos en este curso.
Sus ventajas son las siguientes:

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Capítulo 1. ELEMENTOS DE LAS BASES DE DATOS

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Menor redundancia. No hace falta tanta repetición de datos. Aunque, sólo los buenos diseños de datos tienen
poca redundancia.
Menor espacio de almacenamiento. Gracias a una mejor estructuración de los datos.
Acceso a los datos más eficiente. La organización de los datos produce un resultado más óptimo en rendimiento.
Datos más documentados. Gracias a los metadatos que permiten describir la información de la base de datos.
Independencia de los datos y los programas y procesos. Esto permite modificar los datos sin modificar el
código de las aplicaciones.
Integridad de los datos. Mayor dificultad de perder los datos o de realizar incoherencias con ellos.
Mayor seguridad en los datos. Al limitar el acceso a ciertos usuarios.

Como contrapartida encontramos los siguientes inconvenientes:

Instalación costosa. El control y administración de bases de datos requiere de un software y hardware potente.
Requiere personal cualificado. Debido a la dificultad de manejo de este tipo de sistemas.
Implantación larga y difícil. Debido a los puntos anteriores. La adaptación del personal es mucho más com-
plicada y lleva bastante tiempo.

En la siguiente figura se muestra un sistema de información basado en bases de datos. La informa