4. Diferentes enfoques de los sistemas
manejadores de base de
datos
El sistema manejador
de bases de datos
(dbms).
Es un conjunto de programas que se
encargan de manejar la creación y todos los accesos a las
bases de datos. Se compone
de un lenguaje de
definición de datos, de un lenguaje de manipulación
de datos y de un lenguaje de consulta.
Una de las ventajas del DBMS es que puede ser invocado desde
programas de aplicación que pertenecen a sistemas que
pertenecen a Sistemas Transaccionales escritos en algún
lenguaje de alto nivel, para la creación o
actualización de las bases de datos, o bien para efectos
de consulta a través de lenguajes propios que tienen las
bases de datos o lenguajes de cuarta
generación.
Relación Entre Los Datos
Sistema de administración de bases de datos, que
almacena información en tablas (filas y columnas de
datos) y realiza búsquedas utilizando los datos de
columnas especificadas de una tabla para encontrar datos
adicionales en otra tabla. En una base de datos relacional, las
filas representan registros
(conjunto de datos acerca de elementos separados) y las columnas
representan campos (atributos particulares de un registro). Al
realizar las búsquedas, una base de datos relacional hace
coincidir la información de un campo de una tabla con
información en el campo correspondiente de otra tabla y
con ello produce una tercera tabla que combina los datos
solicitados de ambas tablas. Por ejemplo si una tabla contiene
los campos NÚM-EMPLEADO, APELLIDO, NOMBRE Y
ANTIGÜEDAD y otra tabla contiene los campos DEPARTAMENTO,
NÚM-EMPLEADO y SALARIOS, una
base de datos relacional hace coincidir el campo
NÜM-EMPLEADO de las dos tablas para encontrar
información, como por ejemplo los nombres de los empleados
que ganan un cierto salario o los
departamentos de todos los empleados contratados a partir de un
día determinado. En otras palabras, una base de datos
relacional utiliza los valores
coincidentes de dos tablas para relacionar información de
ambas. Por lo general, los productos de
base de datos para microcomputadoras o microordenadores son base
de datos relaciónales.
Relación Muchos A Uno
Ejemplos
PROY- GERENTE (los
proyectos
designan a los gerentes)
DEPTO-EMP (los empleados designan a los departamento)
EMP-DEPEN (los dependientes designan a los empleados)
De estas tres, la última implica un tipo de entidad
débil (DEPENDIENTE) y las otras dos implican sólo
tipos de entidades regulares. El ejemplo DEPTO-EMP no provoca la
introducción de relaciones nuevas. En vez
de ello, basta introducir una clave ajena en la relación
correspondiente al lado de "muchos" de la interrelación
(EMP), que haga referencia a la relación correspondiente
al lado "uno" (DEPTO).
La interrelación entre un tipo de entidad débil y
el tipo de entidad del cual depende es por su puesto una
interrelación de muchos a uno.
Relación uno a uno
No son muy frecuentes en cualquier caso en prácticas.
Estas se manejan exactamente en el mismo modo que las
interrelaciones mucho a uno.
Relaciones mucho a mucho
Las interrelaciones de muchos a muchos (o de muchos a muchos a
muchos, etc) mostradas en el ejemplo siguiente:
PROY-TRABAJO (asocia empleados y proyectos)
PROV-PARTE (asocia proveedores y
partes)
PROV_PARTE_PROY (asocia proveedores, partes y proyectos)
ESTRUCTURA DE
PARTES (asocia a partes a partes)
Cada una de estas interrelaciones también corresponde a
una relación base. Por tanto, introducimos otras cuatro
relaciones base correspondientes a estas cuatro interrelaciones.
Como en el caso de las interrelaciones de muchos a muchos,
resulta que podemos escoger. Una posibilidad es tomar la
combinación de la clave ajena y la "clave" de la entidad
del diagrama E/R.
O bien, podríamos introducir un atributo nuevo no
compuesto que sirva como clave primaria.
Enfoque jerarquizado
Una base de datos jerárquica se compone de un conjunto
ordenado de árboles, dicho de manera más
precisa, un conjunto ordenado formado por múltiples
ocurrencias de un solo tipo de árbol.
Árboles
Un tipo de árbol consiste en un solo tipo de registro
"raíz", junto con un conjunto ordenado de cero o
más tipos de subárbol dependientes (de nivel
más bajo). Un tipo de subárbol a su vez consiste en
un solo tipo de registro la raíz del tipo de
subárbol junto con un conjunto ordenado de cero o
más tipos de subárbol dependientes, de nivel
más bajo, y así sucesivamente. Por tanto, el tipo
de árbol completo es un arreglo jerárquico de tipos
de registro. Además, claro, los tipos de registro
están formados por tipos de campo de la manera
acostumbrada.
Directorio raíz, en informática, punto de entrada en el
árbol de directorios en una estructura jerárquica
de directorios. Las ramificaciones de esta raíz son varios
directorios y subdirectorios, cada uno de los cuales puede
contener uno o más archivos y
subdirectorios propios. En la
ilustración se muestra una
estructura de directorios del sistema operativo
MS-DOS. El
directorio raíz se identifica con la barra invertida () y
constituye el directorio principal del disco duro.
Por debajo de la raíz hay un directorio denominado MIS
DOCUMENTOS,
que contiene dos subdirectorios adicionales, CARTAS e INFORMES.
Árboles Binarios
Los árboles de grado 2 tienen una especial importancia. Se
le conoce con el nombre de Árboles binarios. Se define un
árbol binario como un conjunto finito de elementos (nodos)
que bien está vació o está formado por una
raíz con dos árboles binarios disjuntos, llamados
subárbol izquierdo y derecho de la raíz.
En los apartados que siguen se consideran únicamente
árboles binarios y, por lo tanto, se utilizará la
palabra árbol para referirse a árbol binario. Los
árboles de grado superior a 2 reciben el nombre de
árboles multicamino.
Árbol binario de búsqueda
Los árboles binarios se utilizan frecuentemente para
representar conjuntos de
datos cuyos elementos se identifican por una clave única.
Si el árbol esta organizado de tal manera que la clave de
cada nodo es mayor que todas las claves su subárbol
izquierdo y menor que todas las claves del subárbol
derecho se dice que este árbol es un árbol binario
de búsqueda.
Operaciones básicas
Una tarea muy común a realizar con un árbol es
ejecutar una determinada operación con cada uno de los
elementos del árbol. Esta operación se considera
entonces como un parámetro de una tarea más general
que es la visita de todos los nodos o, como se denomina
usualmente, del recorrido del árbol.
Si se considera la tarea como un proceso
secuencial, entonces los nodos individuales se visitan en un
orden especifico, y pueden considerarse como organizados
según una estructura lineal. De hecho, se simplifica
considerablemente la descripción de muchos algoritmos si
puede hablarse del proceso del siguiente elemento en el
árbol, según su cierto orden subyacente.
Hay dos formas básicas de recorrer un árbol: El
recorrido en amplitud y el recorrido en profundidad.
Recorrido En Amplitud
Es aquel recorrido que recorre el árbol por niveles, en el
último ejemplo sería:
12 – 8,17 – 5,9,15.
Recorrido en profundidad Recorre el árbol por
subárboles. Hay tres formas: Preorden, orden central y
postorden
PREORDEN: Raíz, Subárbol izquierdo, subárbol
derecho
ORDEN CENTRAL: Subárbol izquierdo, raíz,
subárbol derecho
POSTORDEN: Subárbol izquierdo, subárbol derecho,
raíz.
Directorio raíz, en informática, punto de entrada
en el árbol de directorios en una estructura
jerárquica de directorios. Las ramificaciones de esta:
raíz son varios directorios y subdirectorios, cada uno de
los cuales puede contener uno o más archivos y
subdirectorios propios. En la ilustración se muestra una estructura de
directorios del sistema operativo MS-DOS. El directorio
raíz se identifica con la barra invertida () y constituye
el directorio principal del disco duro. Por debajo de la
raíz hay un directorio denominado MIS DOCUMENTOS, que
contiene dos subdirectorios adicionales, CARTAS e INFORMES.
El camino es un elemento más inteligente y posibilita la
interconexión de diferentes tipos de redes
de ordenadores.
Hoja de calculo, programa de
aplicación utilizado normalmente en tareas de
creación de presupuestos o
previsiones, y en otras tareas financieras. En un programa de
hoja de calculo, los datos y las formulas necesarios se
introducen en formularios
tabulares (hojas de cálculos u hojas de trabajo), y se
utilizan para analizar, controlar, planificar o evaluar el
impacto de los cambios reales o presupuesto sobre
una estrategia
económica. Los programas de hoja de
cálculo usan filas columnas y celdas. Cada celda puede
contener texto, datos
numéricos o una formula que use valores
existentes en otras celdas para hacer un cálculo
determinado. Para facilitar los cálculos, estos programas
incluyen funciones
incorporadas que realizan operaciones
estándar. Dependiendo del programa, una sola hoja de
cálculo puede contener miles o millones de celdas. Algunos
programas de hojas de
cálculo permiten también vincular una hoja de
cálculos a otra que contenga información
relacionada y pueden actualizar de forma automática los
datos de las hojas vinculadas. Los programas de hojas de
cálculos pueden incluir también utilidades de
macros;
algunas se pueden utilizar para crear y ordenar bases de datos.
Los programas de hoja de cálculo cuentan por lo general
con capacidades gráficas para imprimir sus resultados.
También proporcionan un buen número de opciones de
formato tanto para las páginas y el texto impreso como
para los valores numéricos y las leyendas de
los gráficos.
Enfoque Relacional
Casi todos los productos de base de datos desarrollados
años recientes se basan en lo que se conoce como enfoque
relacional. La cuestión es que ningún sistema
actual maneja el modelo
relacional en todos sus aspectos (varios se acercan, pero la
mayor parte fallan en algún detalle u otro; en los
dominios, o si no en alguna otra cosa)
Bases de datos relaciónales, es decir, bases de datos
percibidas por el usuario como tablas y solo como tablas.
En una computadora
existen diferentes formas de almacenar información. Esto
da lugar a distintos modelos de
organización de la base de datos:
jerárquico, red, relacional y orientada
a objeto.
Los sistema relacionales son importantes porque ofrecen tipos de
procesos de
datos, como: simplicidad y generalidad, facilidad de uso para el
usuario final, períodos cortos de aprendizaje y las
consultas de información se especifican de forma
sencilla.
Las tablas son un medio de representar la información de
una forma más compacta y es posible acceder a la
información contenida en dos o más tablas. Mas
adelante explicaremos que son las tablas.
Las bases de datos relacionales están constituidas por una
o más tablas que contienen la información ordenada
de una forma organizada. Cumplen las siguientes leyes
básicas:
- Generalmente, contendrá muchas
tablas. - Una tabla sólo contiene un número fijo
de campos. - El nombre de los campos de una tabla es
distinto. - Cada registro y de la es único.
- El orden de los registros y de los campos no
está determinado - Para cada campo existe un conjunto de valores
posible.
Requisitos Que Han De Tener Las Tablas
El primer paso para crear una base de datos, es planificar el
tipo de información que se quiere almacenar en la misma,
teniendo en cuenta dos aspectos: la información disponible
y la información que necesitamos.
La planificación de la estructura de la base
de datos, en particular de las tablas, es vital para la gestión
efectiva de la misma. El diseño
de la estructura de una tabla consiste en una descripción
de cada uno de los campos que componen el registro y los valores
o datos que contendrá cada uno de esos campos.
Los campos son los distintos tipos de datos
que componen la tabla, por ejemplo: nombre, apellido, domicilio.
La definición de un campo requiere: el nombre del campo,
el tipo de campo, el ancho del campo, etc.
Los registros constituyen la información que va contenida
en los campos de la tabla, por ejemplo: el nombre del paciente,
el apellido del paciente y la dirección de este. Generalmente los
diferentes tipos de campos que se pueden almacenar son los
siguientes: texto (caracteres), Numérico (números),
Fecha / Hora, Lógico (informaciones lógicas si /
no, verdadero / falso, etc., imágenes.
En resumen, el principal aspecto a tener en cuenta durante el
diseño de una tabla es determinar claramente los campos
necesarios, definirlos en forma adecuada con una nombre
especificado su tipo y su longitud.
Terminología Para Describir La Estructura
Relacional
- Relaciones: corresponde a lo que hasta ahora hemos
llamado en general tabla - Una tupla: corresponde a una fila de esa tabla y un
atributo a una columna. El número de tuplas se denomina
cardinalidad y el número de atributos se llama
grado. - Campo: columna es la vista lista que muestra una
categoría de información como un número de
serie o fecha de compra. - Registro: toda la información relacionada
sobre una persona, lugar
o cosa. - Ada, en informática, el lenguaje de
programación basado en procedimientos
diseñado bajo la dirección del Departamento de
Defensa (DOD) de Estado
Unidos a finales de la década de 1970. Ada, llamado
así en honor a Augusta Ada Byron, condesa de Lovelace y
pionera en el campo de la informática, se
desarrolló a partir del Pascal, aunque
incluía importantes extensiones semánticas y
sintácticas, incluyendo la ejecución simultanea
de tareas. - La clave primaria: es única para las tablas,
es decir, una columna o combinación de columnas con la
siguiente propiedad.
Nunca existen dos filas de la tabla con el mismo valor en esa
columna o combinación de columnas. - Por último, un dominio es una
colección de valores, de los cuales uno o más
atributos (columnas) obtienen sus valores reales.
Existen fundamentalmente tres alternativas disponibles
para diseñar las bases de datos; el modelo
jerárquico, el modelo de red y el modelo
relacional.
- Modelo Jerárquico: puede representar dos tipos
de relaciones entre los datos: relaciones de uno a uno y
relaciones de uno a muchos. - Modelo de Red: este modelo permite la
representación de muchos a muchos, de tal forma que
cualquier registro dentro de la base de datos puede tener
varias ocurrencias superiores a él. El modelo de red
evita redundancia en la información, a través de
la incorporación de un tipo de registro denominado el
conector. - Modelo Relacional: este modelo se está
empleando con más frecuencia en la práctica,
debido a las ventajas que ofrece sobre los dos modelos
anteriores, entre ellas, el rápido entendimiento por
parte de usuarios que no tienen conocimiento
profundos sobre sistemas de Bases de Datos. - Bases de Datos Distribuidas: las bases de datos
distribuidas se están utilizando cada vez más en
la misma medida en que se usan las arquitecturas de cliente–servidor y
groupware. Los principales problemas
que se generan por el uso de la tecnología de bases de datos distribuidas
son en lo referente a duplicidad de datos y a su integridad al
momento de realizar actualizaciones a los mismos.
Además, el control de
la información puede constituir una desventaja, debido a
que se encuentra diseminada en diferentes localidades
geográficas. - Tendencias Futuras: en el futuro la mayoría de
las organizaciones
cambiarán la forma convencional de manejo de la
información a la arquitectura de
base de datos a las ventajas derivadas de
sus uso. El uso de las bases distribuidas se
incrementará de manera considerable en la medida en que
la tecnología de comunicación de datos brinde más
facilidades para ello.
Objetivo de diseño
El uso de bases de datos facilita y soporta e gran medida a los
sistemas de
información para la toma de
decisiones .
Normalización
Normalización es un proceso que clasifica
relaciones, objetos, formas de relación y demás
elementos en grupos, en base a
las características que cada uno posee. Si se
identifican ciertas reglas, se aplica una categoría; si se
definen otras reglas, se aplicará otra
categoría.
Estamos interesados en particular en la clasificación de
las relaciones BDR. La forma de efectuar esto a través de
los tipos de dependencias que podemos determinar dentro de la
relación. Cuando las reglas de clasificación sean
más y más restrictivas, diremos que la
relación está en una forma normal más
elevada. La relación que está en la forma normal
más elevada posible es que mejor se adapta a nuestra
necesidades debido a que optimiza las condiciones que son de
importancia para nosotros:
- La cantidad de espacio requerido para almacenar los
datos es la menor posible; - La facilidad para actualizar la relación es la
mayor posible; - La explicación de la base de datos es la
más sencilla posible,
Dependencia
Antes de entrar en el tópico principal de dependencia,
vamos a rever algunos conceptos acerca de los individuos y acerca
de las tuplas que los describen en la base de datos relacional
(BDR). Restringiremos la discusión en la BDR, si bien la
misma se aplica igualmente a las otras arquitecturas.
Los individuos tienen muchos atributos que pueden ser de interés a
diferentes personas en diferentes momentos. Nuestro problema
actual es con una sola aplicación o conjunto de
aplicaciones: solemne son de interés algunos de los
atributos.
Los símbolos aplicables a la relación han sido
introducidos previamente.
- R es una tupla general o vector que describe a un
individuo; - R es una relación, una matriz o un
conjunto dos vectores que
pertenecen la población de interés. - U es el universo
consistente en todas las posibles descripciones individuales,
obtenido mediante una combinación exhaustiva de los
valores a atributos.
La tupla general toma la siguiente forma;
R= (a,b,c…,n) La pertenencia con respecto a relaciones, tuplas
y universos se indica mediante. Con respecto a los
atributos:
- A es el símbolo del nombre de un
atributo - a es el símbolo de un valor del
atributo.
Dominio (A) es el dominio para el atributo cuyo nombre
es A.
La dependencia es una relación funcional que penetra en el
universo de
posibilidades. La dependencia no puede deducirse de los datos de
nuestra, ya que estos son necesariamente incompletos, sino que
debe ser inherente al comportamiento
del sistema. Por ejemplo, si los datos revelan que cada uno de
nuestro proveedores tiene exactamente una planta y que todas
estas plantas
están en diferentes ciudades, podemos asumir una
dependencia total entre proveedor, planta y ciudad. Es decir,
dada una ciudad, la misma está asociada con un proveedor;
y dado este proveedor estará asociado con una ciudad. En
la práctica, solamente cuando un nuevo proveedor se
incorpore con una planta en la misma ciudad que uno de nuestro
antiguos proveedores, resultará claro que no existe dicha
dependencia total, esto no podrá ser deducido a partir a
los datos previos.
Primera Forma Normal
Para que una relación esté en primera forma normal
(1 FN), debe ser solamente una relación propia, una matriz
m por n, donde:
- Ninguna celda de la matriz está
vacía; - El valor n cualquier columna está definido por
el dominio para dicho atributo. - Cada tupla tiene una clave que la identifica en forma
unívoca, pero dicha clave no significa
orden.
Segunda forma normal
Una relación está en segunda forma normal (2 fn)
solamente si todos los atributos son dependientes en forma
completa de la clave.
Descripción de la segunda forma normal ( 2
fn)
Su nombre ya nos indica el hecho de que la segunda forma normal
es por lo general el próximo paso de normalización
y descomposición. Para ser accesible a la
normalización, y poder ser
puesta en segunda forma normal, la relación debe poseer
las siguientes propiedades:
- Debe estar en primera forma normal
- Debe tener una clave compuesta.
Tercera forma normal
Una relación se encuentra en tercera forma normal (efn) si
no existen transitividades entre sus atributos y si ya se
encuentra en 2 fn.
Descripción
Una relación r a poner en tercera forma normal debe estar
en la segunda forma general. Es muy común que r sea una
sub-relación; la relación original estaba en
primera forma normal (para ponerla en segunda forma normal fue
descompuesta en varias sub-relaciones). Estas son ahora
candidatas a una descomposición adicional.
Las propiedades de la segunda forma normal (2 fn) son:
- Tenemos una matriz m x n con un valor determinado
para cada componente de cada tupla. - Cada valor es obtenido a partir de un dominio
propiamente definimos. - Cada valor contiene una clave, ya sea simple o
compuesta - Cada componente no clave es dependiente en forma
completa de su clave.
Cuarta forma normal
La tercera forma normal toma en cuenta la dependencia transitiva
y provee una reducción óptima universal, excepto
para los casos infrecuentes de dependencia multivaluadas. Ha
quedado claro en épocas recientes que es posible una
reducción adicional en este caso, y que es lo que se lleva
a cabo mediante la cuarta forma normal.
Existe una dependencia multivaluada cuando un valor de una
variable está siempre asociado con varios valores de otra
u otras variables
dependientes que son siempre las mismas y están siempre
presentes. Esto se ilustra mejor con el ejemplo presentado en la
figura. La relación FAB describe tejidos. La
variable independiente (con respecto a las dependencias
(multivaluadas) es el número de tejido FABNO. Con el se
encuentra asociado un modelo (o patrón) y un color. En la
figura, el tejido 345 vienen en dos modelos y entre combinaciones
de modelo y color. En este caso se aplica el grafo de
dependencia. Para hacer más clara que esta es una
dependencia multivariable, una cabeza doble de flecha apunta
desde FABNO o PATRN y también desde FABNO a COLOR.
La ineficiencia en el registro de información y se resulta
clara al examinar las dos nuevas relaciones. La primera de
éstas, FABPAT lista el número de tejidos contra las
combinaciones de color. Dado que la regla es que todas las
combinaciones de las variables dependientes multivaluadas deben
prevalecer, resulta simple reconstruir la relación FAB a
partir de las dos Sub-relaciones que resultaron.
Descomposición para poner una relación o
sub-relación en la cuarta forma normal debe poder
aplicarse lo siguiente:
- Debe estar en la tercera forma normal
- Deben existir una o más
multidependencias
6. Ventajas De La Base De
Datos
La utilización de bases de datos como plataforma
para el desarrollo de
sistemas de aplicación en las organizaciones se ha
incrementado notablemente en los últimos años, se
debe a las ventajas que ofrece su utilización, algunas de
las cuales se comentarán a continuación:
- Globalización de la información:
permite a los diferentes usuarios considerar la
información como un recurso corporativo que carece de
dueños específicos. - Eliminación de información
inconsistentes: si existen dos o más archivos con la
misma información, los cambios que se hagan a
éstos deberán hacerse a todas las copias del
archivo de
las facturas. - Permite compartir información
- Permite mantener la integridad en la
información: La integridad de la información es
una de sus cualidades altamente deseable y tiene por objetivo que
sólo se almacena la información
correcta. - Independencia de datos: El concepto de
independencia de datos es quizás el que
más ha ayudado a la rápida proliferación
del desarrollo del Sistema de Bases de Datos. La independencia
de datos implica un divorcio
entre programas y datos.
Autor:
Venezuela
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