Bases de datos Conceptos, diseño y utilización Departament d’Informàtica Universitat de...

Bases de datos

Conceptos, diseño y utilización

Departament d’Informàtica

Universitat de València

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Índice

Introducción Sistemas de información y BDs

Diseño de bases de datos: Diseño conceptual Diseño lógico

Utilización de las BD Consultas a BD


Parte I

Introducción al diseño de BBDD

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Introducción

Un sistema de información (SI): es un conjunto de elementos que

funcionan conjuntamente con el objetivo de recoger, tratar, manipular y aportar la información necesaria para el desarrollo de las actividades de una empresa u organización.

Se dice que un SI está informatizado: si está soportado por un ordenador. Es

el que nos concierne en este curso.


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Introducción

Uno de los elementos principales de un SI es la base de datos (BD). Las BD son ejemplos típicos de grandes sistemas de software con tres características importantes: Hay una gran cantidad de datos que deben ser

almacenados en memoria externa y que deben ser organizados de forma que los datos elementales puedan ser recuperados y actualizados fácil y eficientemente.

Los datos guardan entre sí interrelaciones. La información incluye restricciones estáticas y dinámicas, como los valores permitidos o las posibles evoluciones.

Los datos deben ser compartidos entre diferentes usuarios y el sistema debe mantener la integridad de la información.


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Introducción

Una Base de Datos es un conjunto de datos integrados con información de un sistema objeto, con redundancia controlada y con una estructura que trata de reflejar la del sistema objeto y facilitar la organización, recuperación y elaboración de información

La BD la forman los datos y su descripción Un SGBD es un software específico que permite a

los usuarios crear, mantener y manipular la BD


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Etapa 2: Diseño de BDs

2.1. Diseño conceptual: esta actividad tiene como objetivo obtener una representación de la realidad que capture las propiedades estáticas y dinámicas de la misma necesarias para satisfacer los requisitos recogidos en la actividad anterior. Se combinan los requisitos de los distintos grupos de

usuarios para construir una descripción única de toda la información en la BD.

Se desarrolla utilizando un modelo semántico y define: entidades en la BD relaciones entre ellas restricciones de integridad de la información.

Utilizaremos el modelo entidad-relación.


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Etapa 2: Diseño de BDs

2.2. Diseño lógico: esta actividad tiene como objetivo la traducción del esquema conceptual en el modelo empleado por el SGBD dando lugar por una a un esquema lógico. Se construyen las tablas. Relaciones entre tablas. Reglas de integridad.

Se crean usuarios y se administran los privilegios para acceder a la información.


Parte II

Diseño conceptual de BDs. Modelo entidad-relación

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Modelo entidad-relación

Es un modelo semántico de datos El modelo E/R permite representar, utilizando los

diagramas E/R, las estructuras que constituyen el contenido del SI y las restricciones que limitan las ocurrencias válidas

de las mismas. Utiliza tres conceptos:

Entidad Atributo Relación


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Modelo E/R: Entidad

Definición: se define entidad como aquel objeto (real o abstracto) acerca del cual queremos almacenar información en la base de datos.

Denominaremos a la estructura genérica en su sentido abstracto tipo de entidad, mientras que entidad será cada una de las ocurrencias o instancias de este tipo de entidad.

Coche

Persona

clasificación

proceso de abstracción


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Modelo E/R: entidad

La representación gráfica de un tipo de entidad es un rectángulo etiquetado con el nombre del tipo de entidad:

Tres reglas generales que debe cumplir cualquier entidad: Tiene que tener existencia propia Cada ocurrencia de un tipo debe poder distinguirse de

las demás Todas las ocurrencias de un tipo de entidad deben

tener los mismos tipos de características (atributos).

libro autor


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Modelo E/R: relaciones

Los objetos de un SI se asocian con otros, siendo también de interés modelar estas conexiones.

Para ellos se utilizan los tipos de relaciones:

llamaremos tipo de relación a la estructura genérica del conjunto de relaciones existentes entre dos o más tipos de entidad.

El tipo de relación se representa mediante un rombo etiquetado con el nombre de la relación, unido mediante arcos a los tipos de entidad que asocia.


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Ejemplos de relaciones:

libro autorescrito

profesor asignaturadocencia

grupo

Relaciónbinaria

Relaciónternaria

empleado jefe de

Relaciónreflexiva


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Una relación se define por su nombre y por su grado.

El nombre es el identificador que se le da a la propia relación,

y el grado equivale al número de tipos de entidad a los que asocia o relaciona.

Relación de grado 1 o reflexiva.

Relación de grado 2 o binaria.

Relación de grado 3 o ternaria.

El tipo de correspondencia es el número máximo de ocurrencias de cada tipo de entidad que pueden intervenir en una ocurrencia del tipo de relación que se está tratando. Gráficamente, esto se representa con alguna de estas etiquetas textuales: 1:1, 1:N, N:M.


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Ejemplo relaciones

Ejemplo de tipo de correspondencia:

libro autorescrito

n:m

es_escrito escribe

libro editorialpublicadopublicaes_publicado

n:1


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Modelo E/R: atributos

Los atributos permiten representar: las propiedades de los objetos (entidades) las propiedades de las asociaciones entre ellos.

La representación gráfica de un atributo consiste en una elipse con el nombre del atributo en su interior.

Entre todos los atributos de un tipo de entidad debemos elegir uno o varios que identifiquen unívocamente (clave primaria) cada entidad. Estos atributos se representarán de la misma forma, pero con el nombre del atributo subrayado.

nombre

nombre


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Modelo E/R: restricciones

El modelo E/R permite la inclusión de algunas restricciones que limitan el conjunto de ocurrencias válidas.

Se pueden definir sobre: Entidades

Restricción de identificación. Restricción de unicidad.

Relaciones Restricción de participación.


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Restricciones sobre entidades

Restricción de identificación: Exige que cada ocurrencia de un tipo entidad

se identifique unívocamente de forma que se pueda diferenciar del resto de ocurrencias (clave principal).

empleado Nemp


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Restricciones sobre entidades

Restricción de unicidad: Indica que las distintas ocurrencias de una entidad

deben tomar valores distintos (o nulos) para el atributo (o conjunto de atributos) donde se define esta restricción. (No se pueden repetir)

Representación: subrayando los atributos con una linea discontinua. En caso de que haya varios conjuntos de atributos con esta restricción se añade un subíndice en la línea.

empleado NSS1DNI2


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Restricciones sobre relaciones

Restricción de participación: Especifica si la existencia de una entidad depende

de que esté relacionada con otra entidad a través del tipo de relación.

La restricción de participación total se le conoce como dependencia de existencia (se puede representar con una doble línea) e implica la existencia de integridad referencial


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Ejemplo de notación

Ejemplos de notación:

DIRECTOR

PELICULA

HA_ RODADO

1

N

PELICULA

personaje

film

M

ACTUA_EN

N

ACTOR

Un director lo es si ha rodado alguna película

(sin codirecciones)

Un actor lo es si ha actuado en alguna películaPueden haber películas sin actores


Ejercicios (I)

El dueño de un concesionario de coches desea tener registrada y poder procesar la información de los coches disponibles y de las ventas que se realicen. Desea poder conocer tanto los datos del cliente, como los del coche, y todos los datos referentes a la venta, y poder realizar diferentes consultas y explotaciones de la información al respecto. Analizar y representar el SI mediante el

modelo E/R.


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Ejercicios (II)

Representar mediante el modelo E/R : La plantilla de una empresa, con los datos de

sus empleados y de los departamentos a los que pertenecen, indicando además quién es el jefe de cada departamento.

Si la empresa trabaja por proyectos, incluir también la información de los proyectos, quién dirige y quién trabaja en cada proyecto.

El sistema de reservas de un conjunto de casas rurales, donde hay propietarios que poseen casas que se alquilan a clientes.

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Parte III

Diseño de BDs. Diseño lógico

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Introducción al diseño lógico

El diseño lógico consiste en una transformación de modelos. El modelo conceptual se convierte al modelo de la

base de datos para el que se está diseñando, en nuestro caso modelo relacional

El modelo relacional es una forma de representar los datos (mediante tablas) que se ocupa de tres aspectos de los datos: su estructura, su integridad y su manipulación.

Una base de datos relacional estará compuesta por una o más tablas (“relaciones”)


El modelo relacional

Una tabla (o relación) guarda una colección de información conteniendo registros (o filas) referidos a entidades de un mismo tipo

Un registro (fila o tupla) es un dato compuesto de otros más simples que contiene la información de una entidad.

Un campo (o atributo) es el contenedor de cada uno de los datos más simples que constituyen un registro.


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El tipo de información que un campo puede contener viene determinado por el tipo de tipo de dato (dominio), que puede ser: texto (de longitud fija o variable) numérico (entero, entero largo, con decimales) fechas, horas

Todos los registros de una misma tabla tienen la misma estructura de campos (obviamente con diferentes contenidos)


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El modelo relacional incluye dos reglas de integridad, que se aplican a cualquier BD, basadas en el concepto de clave: Clave primaria: regla de integridad de las

entidades. Clave ajena: regla de integridad

referencial.


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Clave primaria. Es un identificador único para la tabla, esto

es, una columna o conjunto de columnas de forma que nunca existen dos filas en la misma tabla con el mismo valor en esa columna o conjunto de columnas.


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Clave ajena. Una clave ajena es un atributo (o un

compuesto de atributos) de una relación R1 cuyos valores deben concordar con los de la clave primaria de alguna fila de la relación R2 (donde R1 y R2 no son necesariamente distintas).


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Principios básicos del diseño lógico

El paso de un esquema en el modelo E/R al relacional está basado en los tres principios siguientes: Todo tipo de entidad se convierte en una

relación. Todo tipo de relación N:M se transforma en

una relación. Todo tipo de relación 1:N se traduce en el

fenómeno de propagación de clave, aunque también se puede crear una nueva relación.


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Transformación de entidades

Se crea una relación para cada tipo de entidad presente en el esquema E/R. Se incluyen todos los atributos que caracterizan las entidades, indicando

para cada uno el dominio (tipo de datos que puede contener). De los atributos compuestos se incluyen sólo sus componentes finales. Se indica la clave primaria Se “marcan” los campos “únicos”

A

a0

a31a3

a2

a1

a32

n

A(a0:dom_a0, a1:dom_a1, a2:dom_a2, a31:dom_a31, a32:dom_a32)Clave Primaria: a0Único: a1


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Transformación de relaciones

Relaciones N:M. Se transforman en una relación que tendrá

como clave primaria la concatenación de los atributos principales de cada una de las entidades que relaciona.

Estos atributos deben tener restricción de clave ajena respecto a cada una de las tablas donde ese atributo es clave primaria.

Habrá que considerar lo que ocurre en los casos en los que se borre o modifique la clave primaria referenciada.


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Transformación de las relaciones Relaciones binarias 1:n, con restricción de participación

(integridad referencial). Las dos entidades dan lugar a dos relaciones y la relación R se

representa con una clave ajena en la relación de lado de la n.

A BR

b0 b1a1

a01:n

A(a0:dom_a0,a1:dom_a1,…)

Clave Primaria: {a0}

B(b0:dom_b0,b1:dom_b1…..a0:dom_a0)

Clave Primaria:{b0}

Clave ajena:{a0} de B con A


Ejercicios

Realizar el diseño lógico correspondiente a cada uno de los diseños conceptuales realizados Concesionario Organización de la plantilla y los proyectos Casas rurales


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Bases de datos

Utilización de Bases de Datos

Utilización de SGBD

Una vez diseñado el Sistema de Información, se emplea un Sistema de Gestión de Bases de Datos para implementarlo y gestionarlo. Labor propia de la Ingeniería Informática

La inmensa mayoría de usuarios de una BD no la usan directamente, sino que acceden, introducen o modifican datos a través de aplicaciones que limitan las posibilidades y ocultan los detalles.


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Utilización de SGBD personal

En un SGBD personal podemos crear y gestionar una BD de manera simplificada.

Un SGBD como Access permite crear tablas y realizar consultas mediante un interfaz facilitado.


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SGBD personal: Tablas

Diseñador/Administrador Crear/Modificar el diseño de una tabla Establecer/Modificar las reglas de integridad Insertar/Modificar el contenido de una tabla

Usuario de consulta Ver las tablas existentes Ver el contenido de las tablas Ver el diseño de las tablas: campos y tipos Ver las relaciones entre tablas


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SGBD: Consultas

Una consulta de selección muestra registros completos de una tabla o ciertos campos especificados de los registros de una tabla que cumplan determinados criterios, pudiendo indicar una ordenación de los mismos. También se pueden mostrar datos calculados a

partir de otros, y dar un nombre al campo calculado El SW permite almacenar las consultas realizadas

(las “preguntas”, no los resultados) Existen también consultas de inserción,

actualización y borrado (que exceden este módulo)


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SGBD: Consultas

En una consulta de selección se puede “unir” tablas para mostrar filas con campos de diferentes tablas, debiendo establecer una relación de coincidencia entre campos de diferentes tablas Las “uniones” se pueden establecer también entre

una tabla y una consulta almacenada Las consultas con agregación permiten agrupar los

datos de determinado campo (o de varios) según determinadas operaciones suma, promedio, mínimo, máximo, cuenta, …

Cualquier consulta puede combinar todo lo anterior criterios, orden, cálculos, uniones, agregaciones


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SGBD: Informes

Los resultados de las consultas se pueden mostrar en pantalla o exportar para su uso en otras aplicaciones.

El SW también permite generar una gran variedad de Informes para su presentación “impresa” el SW proporciona un asistente para informes (de

uso recomendable), que permite diseñar el formato de presentación del resultado de las consultas almacenadas

qué campos mostrar y cómo ordenarlos si se quiere, cómo agrupar los resultados en bloques cómo distribuir los datos en la hoja y con qué aspecto


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