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¿POR QUÉ NECESITAN ESTE CURSO?
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Un día cualquiera:
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Un día cualquiera: 09:15Despierto
(Bostezo.)
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Un día cualquiera: 09:35 Reviso el correo
Nada urgente, ¡uf!
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Un día cualquiera: 09:50Café: pago con tarjeta
Es debito.
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Un día cualquiera: 10:15Me meto al banco (¿me pagaron?)
Sí. Me pagaron.
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Un día cualquiera: 10:20Reviso u-cursos (¿algo en el foro?)
No, salvo ...
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Un día cualquiera: 10:30IMDb (The Leftovers … ¿es bueno?)
Sí.
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Un día cualquiera: 10:35Amazon (The Leftovers … ¿cuánto cuesta?)
Demasiado.
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Un día cualquiera: 10:36ThePirateBay (me pagaron pero …)
Listo. Pero tengo hambre …
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Un día cualquiera: 10:52Al supermercado (¿cuánto cuesta?)
Luca.
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Un día cualquiera: 10:55Al supermercado (esperando en la fila …)
¿Cero likes?
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Un día cualquiera: 10:57Al supermercado (uso mi tarjeta de fidelidad)
¿Acumulas puntos? Sí.
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Un día cualquiera: 11:00Desayuno
…
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Un día cualquiera: antes que las 11:00¿Estas actividades tienen algo en común?
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Bases de datos:
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Interactuamos con bases de datostodo el tiempo, todos los días
• Especialmente con la Web:
– Búsqueda (Google, Bing, Yahoo!, …)
– Tiendas (Amazon, eBay, …)
– Redes sociales (Facebook, Twitter, …)
– Enciclopedias (Wikipedia, IMDb, …)
– Bancos
– Aerolíneas
– U-cursos
…
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Un buen mercado laboral
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“Data Scientist”: Ofertas de Trabajo (2016)
http://visit.crowdflower.com/rs/416-ZBE-142/images/CrowdFlower_DataScienceReport_2016.pdf
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¿QUÉ ES UNA “BASE DE DATOS”?
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¿Una base de datos?
Un ejemplo de una base de datos?
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¿Una base de datos?
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¿Una base de datos?
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¿Una base de datos?
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¿Una base de datos?
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¿Una base de datos?
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¿QUÉ ES UNA “BASE DE DATOS”?
DEPENDE ...
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Aquí, una base de datos es:
• Una colección de datos
(típicamente datos estructurados)
(típicamente datos electrónicos)
organizada en alguna forma
para facilitar hacer consultas
de una forma eficiente
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¿Una base de datos?
(hablando de los datos, no la aplicación …) Aquí, sí!
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¿Una base de datos?
(es un sistema de base de datos entonces …) Aquí, no!
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Un sistema de bases de datos es:
• Un sistema (de software) general
para manejarbases de datos …
• Facilitan (en una forma general):• representar datos, • cargar datos,• organizar datos,• definir datos,• actualizar datos,• consultar datos,• …
• DBMS: (DataBase Management System)
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Un sistema general implica que podamos resolver un problema general …
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¿Una base de datos?
(es una aplicación de base de datos entonces …) Aquí, no!
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¿Una base de datos?
(es una aplicación de base de datos entonces …) Aquí, no!
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¿Una base de datos?
???
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¿POR QUÉ SE NECESITAN SISTEMAS DE
“BASES DE DATOS”?
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Sé programar en Java, sé programar en Python,… ¡puedo programar algo sin problema!
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Intentemos implementar una aplicación sin un sistema de bases de datos (p.ej., en Java)
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cursos.csvnotas.csv
auxiliares.csv
profesores.csv
alumnos.csv
Tenemos información de profesores, auxiliares, integrantes y notas parciales en cada curso
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alumnos.csv
Queremos saber todos los códigos del cursos que toma el alumno “12.323.792-8”
• En Java, podemos leer todo el archivo, filtrar todas las filas con otros RUTs y entregar sola la información relevante
¿Algún problema aquí?
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Bueno, si los usuarios son impacientes y los archivos grandes …
Mapa en memoria principal de alumnos.csv
• En Java, podemos cargar los datos en memoria principal, y utilizar un índice con RUTs como claves (p.e., un “hashmap”)
¿Algún problema aquí?
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Indíce (m. principal)
Bueno, si los usuarios son impacientes y los archivos no caben en memoria …
alumnos.csv
• En Java, podemos crear bloques de datos ordenados por RUT, y utilizar un índice con el primer RUT en cada bloque
¿Algún problema aquí?
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Inserciones (m. principal)
Bueno, si tenemos que actualizar la tabla con datos nuevos …
• En Java, podemos crear un bloque en memoria principal, o podemos dejar espacio en los bloques para datos nuevos o …
¿Algún problema aquí?
Indíce (m. principal)
alumnos.csv
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Bien, si a veces hay que consultar por el nombre del alumno entonces …
• En Java, podemos crear otro índice ordenado por nombre …
¿Algún problema aquí?
Índice (m. principal)
alumnos.csv
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ok ok, si a veces hay que consultar por el nombre de los cursos del alumno entonces …
• En Java, podemos crear otro índice para cursos.csv e implementar “joins” entre ambos índices
¿Algún problema aquí?
cursos.csv(indexado por Codigo)
alumnos.csv(indexado por RUT y Nombre)
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… uum, si hay que verificar que los alumnos solo tengan cursos que aparecen en cursos.csv …
• En Java, antes de hacer una inserción a alumnos.csv, podemos consultar a cursos.csv para verificar que el curso exista.
¿Algún problema aquí?
cursos.csv(Indexado por Codigo)
alumnos.csv(indexado por RUT y Nombre)
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… pues, si hay que permitir quitar cursos …
• En Java, podemos agrupar inserciones y/o borrados para mantener la consistencia de los datos (transacciones)
¿Algún problema aquí?
cursos.csv(Indexado por Codigo)
alumnos.csv(indexado por RUT y Nombre)
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… si hay múltiplos usuarios actualizando la base de datos al mismo tiempo …
• En Java, hay que aislar transacciones para evitar este tipo de situación (y otras similares)
¿Algún problema aquí?
cursos.csv(Indexado por Codigo)
alumnos.csv(indexado por RUT y Nombre)
![Page 50: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/50.jpg)
… si hay que contar el numero de cursos que cada alumno toma u otra formas de consultas …
• En Java, podemos implementar un lenguaje de consulta general que cubre los rasgos más necesitados
¿Algún problema aquí?
cursos.csv(Indexado por Codigo)
alumnos.csv(indexado por RUT y Nombre)
![Page 51: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/51.jpg)
… si el rendimiento de consultas no basta para los usuarios podemos optimizar …
• En Java, podemos implementar varias optimizaciones en un planificador de ejecución
¿Algún problema aquí?
cursos.csv(Indexado por Codigo)
alumnos.csv(indexado por RUT y Nombre)
![Page 52: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/52.jpg)
(╯°□°)╯︵┻━┻
¡Sí!
• A veces, faltan valores en las tablas
• Cursos pueden tener más que un nombre
• Tenemos valores como fechas, booleanos, etc., que queremos comparar, ordenar, manipular, sumar …
• El rendimiento de algunas consultas todavía es terrible
• El cargo de datos todavía es demasiado lento
• No hay suficiente memoria para mantener los índices
• Los administradores quieren agregar columnas nuevas como la carrera de los alumnos
• Los alumnos no deberían tener acceso para cambiar sus notas
• Hay l33t h4cker$ que quieren pwnear nuestra base de datos para cambiar sus notas
• Tenemos que mantener respaldos en una forma segura
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… y si pudiéramos solucionar estos problemas deuna forma general …
… habríamos implementado un sistema de bases de datos
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Estos son problemas generales que se encuentran en muchas aplicaciones
![Page 55: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/55.jpg)
… muchas aplicaciones importantes
![Page 56: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/56.jpg)
Un sistema de bases de datos es:
• Un sistema (de software) general
para manejarbases de datos …
• Facilitar (en una forma general):• representar datos, • cargar datos,• organizar datos,• definir datos,• actualizar datos,• consultar datos,• …
• DBMS: (DataBase Management System)
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Con un DBMS …
Los usuarios se encargan de:
• diseñar la estructura de la base de datos,
• escribir consultas,
• actualizar los datos,
• …
… solo las cosas especificas en el contexto de la aplicación especifica.
![Page 58: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/58.jpg)
Con un DBMS …
Por debajo, el DBMS se encarga de:
• Almacenaje optimizado• Indexación• Procesamiento de consultas• Optimización de consultas• Manejo de transacciones• Manejo de acceso concurrente• Seguridad• ¡y mucho más!
… las cosas generales que se necesitan en muchas aplicaciones.
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Hay implementaciones con décadas de desarrollo por miles de expertos
![Page 60: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/60.jpg)
Los sistemas más utilizados en la práctica …
http://db-engines.com/en/ranking
![Page 61: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/61.jpg)
Pero DBMS están siempre evolucionando:tecnología cambia
![Page 62: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/62.jpg)
Pero DBMS están siempre evolucionando:los requisitos de las aplicaciones cambian
![Page 63: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/63.jpg)
¿UNA BASE DE DATOS SIEMPRE
MODELA DATOS COMO TABLAS?
![Page 64: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/64.jpg)
cursos.csvnotas.csv
auxiliares.csv
profesores.csv
alumnos.csv
… ¿son siempre modelados así?
![Page 65: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/65.jpg)
¿Se puede modelar una base de datos como un mapa?
¡Sí!
![Page 66: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/66.jpg)
¡Sí!
¿Se puede modelar una base de datos como un árbol?
![Page 67: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/67.jpg)
¿Se puede modelar una base de datos como un grafo?
¡Sí!
![Page 68: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/68.jpg)
cursos.csvnotas.csv
auxiliares.csv
profesores.csv
alumnos.csv
Bases de Datos Relacional
• Tablas = Un modelo de bases de datos – Bases de datos relacionales
• El modelo más establecido
• El enfoque del curso
• Pero hablaremos brevemente de otros modelos
![Page 69: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/69.jpg)
UNA DIVERSIDAD DE TIPOS DE
(SISTEMAS DE) BASES DE DATOS
![Page 70: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/70.jpg)
Los sistemas más utilizados en la práctica …
http://db-engines.com/en/ranking
![Page 71: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/71.jpg)
¿QUÉ VAMOS A APRENDER?
![Page 72: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/72.jpg)
Una introducción a bases de datos:
• Hay tres tipos típicos de “usuarios” para un sistema de bases de datos:
1. Usuarios finales2. Administradores del sistema3. Desarrolladores de un sistema
• Enfocaremos en el primer tipo– Incluye desarrolladores de aplicaciones de bases de
datos
• Hablaremos un poco también de tipos dos y tres
![Page 73: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/73.jpg)
En este curso, aprenderán
• Como se puede generalizar la consultación, la indexación, la gestión, etcétera, de datos
• Modelos de bases de datos
– Con énfasis en el modelo relacional
– Otros modelos: grafos, arboles, NoSQL …
• Usar y manejar sistemas de bases de datos
– Cargar datos, escribir consultas, actualizar datos
![Page 74: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/74.jpg)
No aprenderán (específicamente)
• Rasgos específicos de todos los sistemas
• Como se puede implementar un sistema de bases de datos (en detalle)
• Minería de datos
• Sistemas distribuidos (en detalle)
• Datalog / lógica / teoría (en detalle)
![Page 75: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/75.jpg)
La estructura del curso
• Introducción / Motivación• El Modelo Relacional• Entidades/Relaciones• El Álgebra Relacional• SQL (consultas)• Indexación / Optimización• SQL (actualizaciones)• Inyección SQL• Formas Normales• Vistas• Transacciones• Otros Modelos: XML, Grafos
![Page 76: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/76.jpg)
METODOLOGÍA DEL CURSO
![Page 77: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/77.jpg)
“Semi-flipped classroom”
• Los lunes: una cátedra
![Page 78: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/78.jpg)
“Semi-flipped classroom”
• Los miércoles: una sesión práctica
– Ejercicios escritos o laboratorios con notebooks
![Page 79: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/79.jpg)
Sesiones prácticas
• Sesiones prácticas los miércoles– Este miércoles es la única excepción
• Tendremos una clase
• Trabajarán en grupos de dos o tres– ¡Sólo se puede trabajar en grupo en el lab!
• Si no asistes físicamente al lab, hay que trabajar sólo
• A veces, necesitaremos notebooks– Tendremos notebooks de la facultad– Se pueden usar notebooks personales también
![Page 80: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/80.jpg)
Sesiones Auxiliares
• Los viernes:
– Reforzar temas difíciles
– Revisión antes de los controles/del examen final
– Los controles
• ¡No cada viernes!
– Pondremos un mensaje en el foro al menos el jueves antes en anticipación
![Page 81: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/81.jpg)
Material
• Subiré todas las diapositivas aquí después de cada cátedra:
– http://aidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/
• Las diapositivas servirán como el material canónico del curso
– Pero si quieren leer más, se recomienda:
• “Database Management Systems”– Ramakrishnan / Gehrke, Third Edition
![Page 82: CC3201 Bases de Datos - Aidan Hoganaidanhogan.com/teaching/cc3201-1-2018/lectures/BdD2018-01.pdf · • El cargo de datos todavía es demasiado lento • No hay suficiente memoria](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042307/5ed3f7148d46b66d22632d5b/html5/thumbnails/82.jpg)
Evaluación del curso
• 50% tareas:– 40% laboratorios– 10% proyecto
• 50% exámenes:– 2 controles, 1 examen final
• Hay que aprobar1. Los laboratorios (40%)2. El proyecto (10%)3. Los exámenes (50%)
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¿Preguntas?