Tipos de Bases de Datos

Se pueden distinguir tres grandes modelos de bases de datos: jerárquico, de red y relacional.

Base de Datos Jerárquica

Una base de datos de tipo jerárquico utiliza jerarquías o árboles para la representación lógica de los datos. Los archivos son organizados en jerarquías, y normalmente cada uno de ellos se corresponde con una de las entidades de la base de datos. Los árboles jerárquicos se representan de forma invertida, con la raíz hacia arriba y las hojas hacia abajo.

Características de las bases de datos jerárquicas:

• Los segmentos de un archivo jerárquico están dispuestos en forma de árbol.
• Los segmentos están enlazados mediante relaciones uno a varios.
• Cada nodo consta de uno o más campos.
• Cada ocurrencia de un registro padre puede tener distinto número de ocurrencias de registros hijos.
• Cuando se elimina un registro padre se deben eliminar todos los registros hijos (integridad de los datos).
• Todo registro hijo debe tener un único registro padre excepto la raíz.

Base de Datos de Red

El modelo de red intenta superar las deficiencias del enfoque jerárquico, permitiendo el tipo de relaciones de muchos a muchos, mediante la estructura de red o grafo. Una estructura de datos en red, o estructura plex, es muy similar a una estructura jerárquica, de hecho no es más que un superconjunto de ésta. Al igual que en la estructura jerárquica, cada nodo puede tener varios hijos, pero a diferencia de ésta, también puede tener varios padres.

El concepto básico en el enfoque de red es el conjunto o set. Un conjunto está constituido por dos tipos de registros que mantienen una relación de muchos a muchos. Para conseguir representar este tipo de relación es necesario que los dos tipos de registros estén interconectados por medio de un registro conectivo llamado conjunto conectivo.

Los conjuntos poseen las siguientes características:

• El registro padre se denomina propietario del conjunto, mientras que el registro hijo se denomina miembro.
• Un conjunto está formado por un solo registro propietario y uno o más registros miembros.
• Una ocurrencia de conjuntos es una colección de registros, uno de ellos es el propietario y los otros los miembros.
• Todos los registros propietarios de ocurrencias del mismo tipo de conjunto deben ser del mismo tipo de registro.
• El tipo de registro propietario de un tipo de conjunto debe ser distinto de los tipos de los registros miembros.
• Sólo se permite que un registro miembro aparezca una vez en las ocurrencias de conjuntos del mismo tipo.
• Un registro miembro puede asociarse con más de un propietario, es decir, puede pertenecer al mismo tiempo a dos o más tipos de conjuntos distintos.
• Esta situación se puede representar por medio de una estructura Mult. Anillo.
• Se pueden definir niveles múltiples de jerarquías donde un tipo de registro puede ser miembro en un conjunto y al mismo tiempo propietario en otro conjunto diferente.

Base de Datos Relacional

Las bases de datos relacionales son las más conocidas y utilizadas, tanto por su sencillo manejo, como por estar al alcance de todo tipo de usuarios, al estar muy difundidas. En una base de datos relacional, el objetivo es que el usuario vea las bases de datos como una estructura lógica de relaciones (tablas), simple y uniforme.

Los sistemas relacionales son importantes porque ofrecen muchos tipos de procesos de datos, como: simplicidad y generalidad, facilidad de uso para el usuario final, períodos cortos de aprendizaje y consultas de información especificadas de una forma muy sencilla. Las bases de datos relacionales están constituidas por una o más tablas que contienen la información ordenada de una forma organizada. 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.

Cumplen las siguientes leyes básicas:

• Generalmente, contendrán varias tablas.
• Una tabla sólo contiene un número fijo de campos.
• El nombre de los campos de una tabla es distinto.
• Cada registro de la tabla es único.
• El orden de los registros y de los campos no está determinados.
• Para cada campo existe un conjunto de valores posible.
• En las tablas, las filas representan registros (conjuntos 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. En estas bases de datos las operaciones permitidas son básicamente las de actualización, es decir, inserción, borrado y modificación de las mismas, y también la consulta. La base de todas operaciones reside en el álgebra relacional. Para todo ello se emplean lenguajes relacionales como el SQL, y el tratamiento de las bases debe cumplir unas reglas de integridad. Estas reglas de integridad consisten en evitar que el modelo represente plausiblemente a la realidad, evitando incoherencias. También recogen la unicidad de la clave primaria, su entidad, la integridad del dominio y la integridad referencial.

Las ventajas de una base de datos relacional son:

• Compatibilidad y estandarización.
• Fiabilidad.
• Garantía de independencia de los datos.
• Existencia de numerosos sistemas comerciales entre los que escoger y consiguiente apoyo técnico.
• Conectividad garantizada con los lenguajes de programación estándar.
• Una base de datos relacional supone una plataforma estable y compatible, con limitaciones en sus capacidades y poder expresivo.

Modelo E-R

El modelo Entidad-Relación (E-R) es un modelo de representación que se utiliza para la representación de las bases de datos relacionales. Fue propuesto por Chen entre los años 1976-1977. El modelo E-R describe los datos como entidades, relaciones (vínculos) y atributos y permite representar el esquema conceptual de una base de datos de forma gráfica mediante los diagramas E-R.

El modelo relacional considera la base de datos como una colección de relaciones. De manera simple, una relación representa una tabla, en que cada fila representa una colección de valores que describen una entidad del mundo real. Cada fila se denomina tupla o registro y cada columna campo.

Algunas Características Importantes

n Cada Tabla contiene sólo un tipo de registros.
n Los registros no tienen un orden específico, de arriba hacia abajo
n Los campos no tienen un orden específico, de izquierda a derecha
n Cada campo tiene un solo valor y se representan de una sola manera
n Las conexiones lógicas dentro de una relación y entre las relaciones se representan mediante camposrepresentan mediante campos considerados claves primarias y claves secundarias.
n El modelo relacional representa un lógica de bases de datos en un nivel de abstracción suficiente para ser comprendido independientemente del sistema o la máquina donde operará.
n ventajas del Modelo Relacional
n Garantiza herramientas para evitar la duplicidad de registros, a través de campos claves o llaves (menor redundancia).
n Garantiza la integridad referencial: así, al eliminar un registro elimina todos los registros relacionados dependientes.
n Favorece la normalización por ser más comprensible y aplicable
n Los datos pueden ser compartidos por varios usuarios y/o aplicaciones.
n Los que los datos no dependen del programa que los administra (DBMS). Por tanto cualquier aplicación puede hacer uso de los datos (independencia de los datos)
n Los sistemas relacionales son importantes porque ofrecen muchos tipos de procesos de datos, como: simplicidad y generalidad, facilidad de
lifilíduso para el usuario final, períodos cortos de aprendizaje y las consultas de información se especifican de forma sencilla.
n Una de las grandes ventajas del Modelo Relacional es que define también un álgebra, llamada
n álgebra relacional.
n Todas las manipulaciones posibles sobre las Tablas se obtienen gracias a la combinación de tan sólo cinco operadores fundamentales:
n RESTRICT, PROJECT, TIMES, UNION y MINUS.
n Por facilidad de uso se han definido también tres operadores adicionales:
n JOIN, INTERSECT y DIVIDE, aunque éstos se pueden obtener aplicando los anteriores.
n No obstante, los DBMS normalmente no permiten al usuario utilizar algebra relacional.
n Generalmente, éste interactúa con la base de datos a través de un lenguajede datos a través de un lenguaje especialmente desarrollado para él, llamado Lenguaje SQL.
n Este es un lenguaje declarativo basado en instrucciones SQL (consultas) que vienen descompuestas por el DBMS en una serie de operaciones relacionales.

n Las Consultas SQL ofrecen una amplia flexibilidad para administrar la información.
n A través de ellas la información de una base de datos relacional puede ser recuperada o almacenada fácilmente por elrecuperada o almacenada fácilmente por el usuario.
n Por esta razón, el lenguaje SQL (Structured Query Language o Lenguaje Estructurado de Consultas), se ha transformado en un estándar implementado por los principales motores o sistemas de gestión de bases de datos relacionales
n Bajo esta lógica de una Consulta SQL, las filas sólo se ordenan si se le indica a la base de datos que lo haga, mediante el correspondiente
dSQLcomando SQL.
n Las columnas seleccionadas y el orden de éstas, lo determina cada consulta y su sintaxis.
n Ejemplo simple de Consuta SQL:
n muestra los campos Id, Nombre y Año para cada uno de los registros que coincidan con el Marca FIORINO
n Etapas del Diseño de una Bases de Datos Relacional
n Diseño Conceptual
n El esquema conceptual es una fuente de fó ldñlódlinformación para el diseño lógico de la
base de datos.
n En esta etapa se debe construir un esquema conceptual de la situación a describir.
n A este esquema se le denomina esquema conceptual.
n Al construir el esquema, se descubren la semántica (significado) de los datos que caracterizan una situación.
n Se encuentran entidades, atributos y relaciones.
n El objetivo es comprender:
n La perspectiva que cada usuario tiene de los datos.
n La naturaleza de los datos, independientemente de su representación física.
n El uso de los datos a través de las áreas de aplicación.
n Diseño lógico
n El proceso de diseño lógico implica construir el esquema de la información que caracteriza la situación dada, independiente del DBMS específico a utilizar.
n El esquema lógico es una fuente de información para el diseño físico. En este caso es la etapa donde se transforma el esquema conceptual en
dTbl t tun esquema de Tablas, estructuras de datos propias del modelo relacional.
n En esta etapa, un aspecto fundamental es el proceso de normalización, una técnica que se utiliza para comprobar la validez de llóitblidlos esquemas lógicos establecidos, asegurando que las Tablas y las relaciones entre las Tablas, sean las óptimas para asegurar la eficiencia y calidad tanto en los datos como en la administración de los datos.
n Si el diseño conceptual y el diseño lógico no son una representación fiel de la situación, los beneficios que aporte la base de datos relacional
áliitd iserán limitados, inseguros e incapaces de satisfacer las necesidades de los usuarios en el presente, ni menos aún en el futuro.
n Diseño físico
n En un sentido amplio, el propósito del diseño físico es describir cómo se va a implementar físicamente el esquema lógico obtenido en la fase anterior.
n Esto consiste en:
n Obtener un conjunto de relaciones(tablas) y las restricciones que se deben cumplir sobre ellas.
n Determinar las estructuras de almacenamiento y los métodos de acceso que se van a utilizar para conseguir unas prestaciones óptimas.
n Diseñar el modelo de seguridad del sistema.
n Diseño Conceptual: El ModeloE/R
n En el Modelo Entidad/Relación, la sección de la realidad se representa mediante un número muy reducido de conceptos semánticos básicos (representaciones gráficas y lingüísticas).
n Entidad: cualquier tipo de objeto o concepto distinguible y relevante en el contexto de la situación a intervenir (cosa, persona, concepto abstracto o suceso: coches , casas, empleados, clientes, ,,p, , empresas, organizaciones, procesos, funciones, cursos, conciertos, etc.).
n En términos prácticos, una Entidad se corresponde a una Tabla y gráficamente se representa con un rectángulo.
n Atributo: cada Entidad posee un número de Propiedades o Atributos: segmentos de información que describen o caracterizan a las Entidades.
n Además cada Entidad posee unan Además, cada Entidad posee una Identidad: una Propiedad que las hace identificables de forma única, la cual que se constituirá en su clave primaria, e identificará inequívocamente a cada tupla de la Entidad.
n En términos prácticos, los Atributos corresponden a los Campos de la Tabla, donde el orden de los atributos no importa y no existen dos atributos
ll i que se llamen igual.n Identificador: un Identificador de una Entidad es un Atributo o conjunto de Atributos que identifica de modo único cada tupla, no pudiendo existir dilildos ocurrencias con el mismo valor del identificador.
n Relación (interrelación)
n Cada Entidad se Relaciona con otras Entidades, además grupos de Entidades relacionadas mantienen relaciones con ot o g po de Entid deotros grupos de Entidades.
n En el modelo E/R una Relación se representa gráficamente con un Rombo y cada relación tiene un nombre único que describe su función.
n Proceso de Diseño en el Modelo E-R
n Identificar las Entidades que debe presentar la base de datos.
n Determinar las Relaciones y las Cardinalidades de las interrelaciones establecidas entre las distintas entidades.
n Clasificar estas interrelaciones entre los siguientes tipos:
n Uno a uno (p.ej., una parcela sólo tiene una dirección).
n Uno a muchos (p.ej., en una parcela pueden ocurrir varios incendios).
n Muchos a muchos (p.ej., la venta de parcelas: una misma parcela la pueden vender varios propietarios y cada propietario puede vender varias parcelas).
n Determinar los propiedades (atributos) de cada entidad.
n Definir la clave primaria (única) de cada entidad: su Identidad.
n Determinar claves secundarias, según corresponda.
n Determinar las jerarquías de generalización (si las hay).
n Dibujar el diagrama Entidad/Relación.
n Normalización de una Base de Datos.
n En términos más sencillos el proceso de Normalización se basa en describir la información usando tablas.
n Estas tablas se intentan estructurar de forma que cumplan ciertos formatos llamados Formas Normales.
n Cuanto más alta la forma normal, más estrictos son los criterios que cumple la tabla y más fácil resulta tratarla.
n Primera Forma Normal: No hay campos múltiples. Todas las filas deben tener el mismo numero de columnas.
n Segunda Forma Normal: Todo campo que no sea clave debe depender por completo de toda la clave.
n Tercera Forma Normal: No hay dependencias transitivas. Un campo debe depender de la clave y no de otro campo.
n Cuarta Forma Normal: Una fila no debe contener dos o más campos multi-valorados (aquellos que pueden contener más de un valor
ilt t)b tiddsimultaneamente) sobre una entidad.
n Quinta Forma Normal: Una tabla puede almacenar atributos dependientes a la clave sólo por unión.
Informática para Ingeniería
Fin Base de Datos