Bases de Datos Relacionales. Conceptos y consideraciones para su uso.

Transcripción

1 Bases de Datos Relacionales. Conceptos y consideraciones para su uso. Dra. Marta E. Zorrilla Departamento de Matemática Aplicada y Ciencias de la Computación Universidad de Cantabria

2 Bases de de Datos. Finalidad Base de Datos: colección organizada de datos, relativa a un problema concreto, que puede ser compartida por un conjunto de usuarios/aplicaciones. ALMACENAR CONTROLAR INFORMACIÓN CONSULTAR ACTUALIZAR DATOS RELACIONES RESTRICCIONES Sistema Gestor de Bases de Datos Sistema Gestor de Bases de Datos: programa o conjunto de programas que sirve para mantener bases de datos y responder consultas sobre ellas.

3 Niveles de abstracción La finalidad de trabajar con técnicas de BD es disfrutar de una visión abstracta de los datos que facilite el desarrollo y uso de aplicaciones. Programa 1 Programa 1 Programa 2 Programa 2 Programa n Programa n Vista A Nivel Lógico Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD) Nivel Interno

4 Justificación Bases de de Datos. Justificación Flexibilidad de adaptación a cada problema. Optimización en la gestión de la información. Independencia física y lógica de los datos. Control de la integridad de los datos. Garantía sobre la consistencia de la información. Facilidad de acceso concurrente. Protección ante fallos del sistema. Seguridad ante accesos restringidos.

5 Modelo Relacional I Personal NOMBRE PROFESION LOCALIDAD Pedro Luis María Ana profesor estudiante estudiante estudiante Santander Santander Las Palmas Madrid Los datos se conciben agrupados en forma de tablas Cada fila establece una relación entre un conjunto de valores Operadores generan nuevas tablas SELECT NOMBRE, LOCALIDAD FROM Personal WHERE PROFESION = estudiante NOMBRE Luis María Ana LOCALIDAD Santander Las Palmas Madrid

6 Modelo Relacional II II BANCOS ENTIDAD NOMBRE 0893 Santander 0059 Popular 3428 Bilbao Vizcaya 5632 Banesto Toda tabla tiene una columna o conjunto de columnas que permiten identificar cada una de sus filas; éstas componen la llamada clave principal de la tabla. Los valores de la clave principal no se pueden repetir. Unas tablas se refieren a otras mediante vínculos de tipo jerárquico. Este vínculo de referencia entre dos tablas se establece mediante columnas de idénticos tipos de datos en las dos tablas. ENTIDAD OFICINAS CODIGO_OFICINA La referencia de una fila de una tabla a otra de la otra tabla se produce cuando ambas tienen el mismo valor. POBLACION DIRECCION Madrid Castellana, Las Palmas Triana, Gáldar R. Moreno, Oviedo Uría, Barcelona Diagonal, 435

7 Tipos de datos Tipos de datos Cadena de caracteres (character string). Numérico (numeric). Fecha y hora (datetime). Objeto grande (large object). Otros. Cada carácter requiere un byte para su almacenamiento. Enteros: Cortos (ocupan 2 bytes). Largos (ocupan 4 bytes). Decimales: definidos por su precisión y escala. Notación científica: Simple precisión (ocupan 4 bytes). Doble precisión (ocupan 8 bytes). Diferentes opciones según nivel de precisión. Binary large object. Character large object.

8 Índices PEDIDOS Fecha_ped Num_ped Num_ped LÍNEAS_DE_PEDIDO Num_lin Cod_art Versión ACC EXC WRD ACC Unidades Cod_art Versión ARTÍCULOS Descripción WRD 97 Word-97 ACC 97 Access-97 EXC 2000 Excel-2000 ACC 2002 Acces-2002 Índice de unicidad ARTÍCULOS Cod_art ACC ACC EXC WRD Versión Cod_art WRD ACC EXC ACC Versión Descripción Word-97 Access Excel Acces-2002 Índice con repeticiones Cod_art Versión ACC 2002 ACC 2002 EXC 2000 WRD 97 LÍNEAS_DE_PEDIDO Num_ped Num_lin Cod_art Versión ACC EXC WRD ACC Unidades

9 El El problema del diseño I PROPIETARIOS: PROPIETARIOS: LOCALES: LOCALES: CODIGO CODIGO NOMBRE NOMBRE UBICACION UBICACION DIRECCION DIRECCION SUPERFICIE SUPERFICIE Ejemplo aclaratorio Locales_propietarios Primera alternativa CODIGO UBICACION SUPERFICIE NOMBRE DIRECCION Problemas del diseño Repetición de de información Posibilidad de de contradicciones en en los los datos Problemas en en inserciones Pérdida de de información al al borrar

10 El El problema del diseño II II Propietarios NOMBRE DIRECCION Segunda alternativa Locales CODIGO UBICACION SUPERFICIE Problemas del diseño Pérdida de de dependencias funcionales

11 El El problema del diseño III III Propietarios NOMBRE DIRECCION Tercera alternativa Locales CODIGO UBICACION SUPERFICIE Problemas del diseño Sólo un un propietario para cada local

12 El El problema del diseño IV IV La referencia entre tablas siempre es una relación de 1 a n o de n a 1 Tercera Cuarta alternativa Un propietario Propietariospuede tener varios locales (n) mientras que Propietarios un local sólo puede ser de un propietario (1). NOMBRE DIRECCION NOMBRE DIRECCION Propiedad CODIGO Locales Locales CODIGO CODIGO UBICACION UBICACION SUPERFICIE SUPERFICIE Si se desea que un propietario pueda tener varios locales y, al mismo tiempo, que un local pueda se de varios propietarios, la relación es simétrica, es de n a n y no puede ser resuelta con sólo dos tablas. Para conseguirlo, es necesario introducir una tabla auxiliar que tenga relaciones de de n a 1 con las de propietarios y locales.

13 El El lenguaje SQL I SQL (Structured Query Language) Lenguaje declarativo de acceso a los datos. Estándar para las bases de datos relacionales. Incluye la capacidad de actuar tanto sobre la estructura de la base de datos como sobre sus propios datos. Desarrollado en el San José Research Center (IBM) Fue utilizado por primera vez en En 1986: ANSI (American National Standards Institute) e ISO (International Standards Organization) publicaron las normas SQL/ANSI y SQL-86. Ésta tuvo dos actualizaciones: SQL-89 y SQL-92 En la actualidad, se trabaja con el SQL:1999 (parte del SQL3) y se está elaborando el SQL4

14 El El lenguaje SQL II II Definición de datos. Ejemplo: CREATE CREATE DATABASE DATABASE GESTION; GESTION; CREATE CREATE TABLE TABLE PROPIETARIOS PROPIETARIOS ( ( CHAR(10) CHAR(10) NULL NULL CONSTRAINT CONSTRAINT pk_prop pk_prop PRIMARY PRIMARY KEY, KEY, NOMBRE NOMBRE CHAR(25) CHAR(25) DIRECCION DIRECCION CHAR(30)); CHAR(30)); CREATE CREATE TABLE TABLE LOCALES LOCALES (CODIGO (CODIGO CHAR(5) CHAR(5) NULL NULL CONSTRAINT CONSTRAINT pk_loc pk_loc PRIMARY PRIMARY KEY, KEY, CHAR(10) CHAR(10) UBICACION UBICACION CHAR(4) CHAR(4) SUPERFICIE SUPERFICIE DEC(8,2) DEC(8,2) CONSTRAINT CONSTRAINT fk_loc fk_loc FOREIGN FOREIGN KEY KEY ( ( ) ) REFERENCES REFERENCES PROPIETARIOS PROPIETARIOS ( ( )); )); PROPIETARIOS NOMBRE DIRECCION LOCALES CODIGO UBICACION SUPERFICIE

15 El El lenguaje SQL III Manipulación de datos. Ejemplos: PROPIETARIOS NOMBRE DIRECCION LOCALES CODIGO UBICACION SUPERFICIE Insertar una nueva fila en la tabla PROPIETARIOS INSERT INSERT INTO INTO PROPIETARIOS PROPIETARIOS (, (, NOMBRE, NOMBRE, DIRECCION) DIRECCION) VALUES VALUES ( R, ( R, Sanz, Sanz, Luis, Luis, Gran Gran Vía Vía 26 ) 26 ) Encontrar los locales con superficie mayor que 200 y su propietario SELECT SELECT CODIGO, CODIGO, UBICACION, UBICACION, NOMBRE, NOMBRE, DIRECCION DIRECCION FROM FROM LOCALES, LOCALES, PROPIETARIOS PROPIETARIOS WHERE WHERE LOCALES. LOCALES. = = PROPIETARIOS. PROPIETARIOS. AND AND SUPERFICIE SUPERFICIE > > Resultado Modificar la dirección del propietario cuyo D.N.I. es F CODIGO UBICACION NOMBRE DIRECCION UPDATE UPDATE PROPIETARIOS PROPIETARIOS SET SET DIRECCION DIRECCION = Alta = Alta WHERE WHERE = = F F L-31 Alta 236 Sanz, Luis Gran Vía 26 L-234 Bailén 46 Laso, Ana Isabel II 38 L-9 Cuesta 2 Sanz, Luis Gran Vía 26 L-302 Becedo 10 Fe, Pedro Borrar el local de código L-234 DELETE DELETE FROM FROM LOCALES LOCALES WHERE WHERE CODIGO CODIGO = = L-234 L-234

16 Otras restricciones I CREATE CREATE TABLE TABLE JUGADORES JUGADORES ( ( CHAR(10) CHAR(10) NOMBRE NOMBRE CHAR(25) CHAR(25) DIRECCION DIRECCION CHAR(30) CHAR(30) TELEFONO TELEFONO CHAR(15), CHAR(15), SEXO SEXO CHAR(1) CHAR(1) CHECK CHECK ( ( SEXO SEXO in in ( M, ( M, F ) F ) FE_ALTA FE_ALTA DATE DATE DEFAULT DEFAULT today today ESTATURA ESTATURA DEC(3,2) DEC(3,2) CONSTRAINT CONSTRAINT Valor_estatura Valor_estatura CHECK CHECK (ESTATURA (ESTATURA > > 1,75) 1,75) PRIMARY PRIMARY KEY KEY ( ( )); )); Otras restricciones: - Valores requeridos - Valor por defecto - Dominio de valores Mediante la instrucción CREATE DOMAIN se pueden definir un tipo de dato de usuario a partir de un tipo de dato estándar (no la incluyen todos los gestores) CREATE DOMAIN Estatura DEC(3,2) CONSTRAINT Valor_estatura CHECK (Estatura > 1,75)

17 Otras restricciones II II Reglas de negocio Ejemplo: para cada fila de la tabla LOCALES, los valores de _propietario y _arrendatario no pueden ser iguales. ALTER TABLE LOCALES WITH NOCHECK ADD PERSONAS Nombre Direccion LOCALES Codigo _propietario _arrendatario Ubicacion Superficie CONSTRAINT CK_locales CHECK (_propietario <> _arrendatario) X Los triggers son procesos predefinidos que entran en acción en respuesta a eventos específicos de manipulación de datos. LOCALES UPDATE LOCALES SET _propietario = ' ' WHERE _propietario = ' ' Codigo _propietario _arrendatario Ubicacion Superficie L Alta L Bailén L Cuesta L Becedo

18 Ejemplo de trigger SQL SERVER UPDATE LOCALES SET _propietario = ' ' WHERE _propietario = ' ' inserted Codigo _propietario _arrendatario Ubicacion Superficie L Bailén L Becedo CREATE TRIGGER CTRL_locales ON LOCALES FOR INSERT, UPDATE AS int FROM inserted I WHERE I.dni_propietario=I.dni_arrendatario IF (@num>0) BEGIN RAISERROR ('El del propietario no puede coincidir con el del Arrendatario.', 16, 1) goto on_error END GoTo fin on_error: ROLLBACK TRANSACTION fin:

19 Transacciones I Transacción: conjunto de operaciones de manipulación de datos que deben ser consideradas como una unidad. BANCOS ENTIDAD NOMBRE 0893 Santander 0059 Popular 3428 Bilbao Vizcaya 5632 Banesto BEGIN WORK Propiedades: INSERT INTO BANCOS( ENTIDAD, NOMBRE ) VALUES ( 3322, BSCH ) ATOMICIDAD: UPDATE OFICINAS todo o nada SET ENTIDAD = 3322 Ejemplo: CONSISTENCIA: Eliminar WHERE coherencia el Banco ENTIDAD de los Santander = datos 0893 de la base de datos y asignar todas sus oficinas AISLAMIENTO: DELETE a una FROM nueva serialización BANCOS entidad bancaria, de transacciones el WHERE ENTIDAD = 0893 BSCH, cuyo código de entidad es el 3322 DURABILIDAD: Si no ha habido ningún los cambios error son permanentes COMMIT WORK Gestor de transacciones Gestor de concurrencia Y si ha habido algún error ROLLBACK WORK OFICINAS ENTIDAD CODIGO_OFICINA POBLACION DIRECCION Madrid Castellana, Las Palmas Triana, Gáldar R. Moreno, Oviedo Uría, Barcelona Diagonal, 435

20 Transacciones II II Inicio de transacción K = 1 Bloqueo de los datos afectados por la instrucción K K = K+1 Se puede ejecutar la instrucción K? SI NO Desbloqueo de datos Apunte de la instrucción en el dispositivo LOG NO K = n? SI Fin de transacción ( con error ) Ejecución de las instrucciones del dispositivo LOG Desbloqueo de datos Fin de transacción ( sin error )

21 Aplicaciones de usuario El acceso a la la base de datos puede realizarse mediante: Instrucciones SQL. Utilidades de manipulación de datos, sin escribir instrucciones SQL. Aplicaciones desarrolladas expresamente para cada caso. Éstas presentan tres aspectos complementarios pero bien diferenciados: La interfaz de comunicación con el usuario. La lógica de funcionamiento. Gestión de datos de acuerdo al esquema relacional. Pantallas y ventanas Módulos de procesamiento En el caso de Programación Centralizada las aplicaciones de usuario residen en un solo sistema, en donde se ejecutan. El usuario accede mediante terminales remotas o mediante PC s que emulan el funcionamiento de estas terminales. Módulos de procesamiento desarrollados mediante: Lenguajes de 3ª generación (C, Cobol, etc.), con instrucciones SQL embebidas. Lenguajes de 4ª generación, 4GL (más declarativos y orientados a datos).

22 Flujo de los datos Presentación (campos de pantalla) Procesamiento (variables) 1 2 Base de Datos (columnas) persona.dni persona.dni persona.nombre persona.nombre persona.direccion persona.direccion persona.telefono persona.telefono 4 variable.dni variable.dni variable.nombre variable.nombre variable.direccion variable.direccion variable.telefono variable.telefono 3 persona.dni persona.dni persona.nombre persona.nombre persona.direccion persona.direccion persona.telefono persona.telefono 1.- Lectura de campos de la pantalla 2.- Instrucción SQL (INSERT, UPDATE, DELETE, SELECT, ) 3.- Resultado de la instrucción SQL 4.- Volcado a campos de la pantalla

23 Modelos Cliente/Servidor Descargar de trabajo al ordenador central. Aprovechar las capacidades de los PC s. Programación Cliente/Servidor Centralizado Presentación distribuida Presentación remota Proceso distribuido Acceso a datos remotos Bases de Datos distribuidas Gestión de de datos datos Gestión de de datos datos Gestión de de datos datos Gestión de de datos datos Gestión de de datos datos Gestión de de datos datos Procesamiento Procesamiento Procesamiento Procesamiento Presentación Presentación Servidor Gestión de de datos datos Procesamiento Procesamiento Procesamiento Cliente Presentación Presentación Presentación Presentación Presentación

24 C/S en dos niveles CLIENTE Aplicaciones Middleware Protocolo de comunicaciones Hardware SERVIDOR Datos y procesos Middleware Protocolo de comunicaciones Hardware La aplicación del cliente ha de comunicarse con el software de gestión de datos del servidor. Necesidad de otros componentes de software que proporcionen la capacidad de interacción en entornos que pueden ser heterogéneos, el Middleware. Middleware: Todo software distribuido necesario para la interacción entre clientes y servidores. Puede ser propietario del gestor de bases de datos que se utilice o estándar. ODBC (Open Database Connectivity) interfaz escrita en C JDBC para acceder a fuente de datos desde el lenguaje de programación Java. DAO: Modelo de objetos para hacer uso de esta tecnología. OLEDB acceso a cualquier fuente de datos (base de datos, hojas de cálculo,) ADO Modelo de objetos para hacer uso de esta tecnología.

25 C/S en tres niveles CLIENTE Presentación Middleware Protocolo de comunicaciones Hardware SERVIDOR DE TRANSACCIONES Procesamiento Middleware Protocolo de comunicaciones Hardware SERVIDOR DE DATOS Gestión de datos Middleware Protocolo de comunicaciones Hardware

26 Arquitectura de un sistema de bases de datos en la la Web Técnicas para el acceso a bases de datos en la Web: Programación CGI La interfaz CGI permite ejecutar programas en el servidor web Se denomina CGI (interfaz de pasarela común) al conjunto de normas que rigen la interacción entre los servidores HTTP y un conjunto de programas especiales que se ejecutan en el servidor, destinados a procesar la información que envían los clientes Web y generar documentos (generalmente HTML) de forma dinámica, a partir de esa información y de otra almacenada del servidor. Scripts de servidor Son scripts que se ejecutan en el servidor web y, por tanto, pueden interactuar con cualquier aplicación instalada en el mismo, y en particular con los gestores de bases de datos. Por ejemplo: ASP (Active Server Pages) de Microsoft, basadas en VBScript o JScript. JSP (Java Server Pages) de Sun, basadas en Java. ColdFusion de Allaire. PHP de Open Source, organismo dedicado a la difusión de programas de dominio público. Cada uno de ellos requiere su propio servidor de aplicaciones para el procesamiento de los scripts.

27 Procedimientos almacenados: MySQL Ejemplo: actualizar los precios de los artículos con el IPC delimiter delimiter // // CREATE CREATE PROCEDURE PROCEDUREupd_precio (IN (INipc ipcdecimal(3,1)) BEGIN BEGIN UPDATE UPDATEarticulos articulosset SETprecio= precio precio + (precio (precio** ipc/100) ipc/100) WHERE WHEREprecio is isnot notnull; null; END; END; // // delimiter delimiter ;; CALL upd_precio (10.0);

28 Funciones almacenadas: MySQL Ejemplo: Saluda al usuario que se le indique delimiter delimiter // // CREATE FUNCTION hello hello (s (s CHAR(20)) RETURNS CHAR(50) RETURN CONCAT('Hello, ',s,'!'); ',s,'!'); // // delimiter delimiter ;; SELECT hello('marta'); Pueden ser llamadas dentro de una instrucción SQL