UNIVERSIDAD DE BELGRANO Facultad de Ciencias Económicas Sistemas de Información Profesora: Lic. Laura Greiner 002642 D
El término de bases de datos fue escuchado por primera vez en 1963, en un simposio celebrado en California USA. Una base de datos se puede definir como un conjunto de información relacionada que se encuentra agrupada o estructurada. Desde el punto de vista de la informática, la base de datos es un sisitema formado por un conjunto de datos almacenados en discos que permiten el acceso directo a ello y un conjunto de programas que manipulen ese conjunto de datos. Este trabajo se realizara con la finalidad de aprender un poco más sobre una base de datos, sus características, usos, estructuras, diseños entre otros. Una base de datos tienen mucha importancia en el ritmo de vida que llevamos en los actuales momentos, ya que, ésta acelera el ritmo en el momento de realizar una búsqueda de información. Podemos decir que una base datos es: Un conjunto de información relacionada que se encuentra agrupada o estructurada. Un archivo por sí mismo no constituye una base de datos, sino más bien la forma en que está organizada la información, es la que da origen a la base de datos. Es la colección de datos aparentes usados por el sistema de aplicaciones de una determinada empresa. Una colección de datos organizada para dar servicio a muchas aplicaciones al mismo tiempo al combinar los datos de manera que aparezcan estar en una sola ubicación. Los elementos individuales de los archivos se llaman datos, cada dato se identifica con su nombre y tiene su valor específico. La asociación de un valor con un concepto en una ocurrencia del dato, puede abarcar subdatos o subcampos. Datos: son los elementos individuales de los archivos y también se los denominan como campos. Por ejemplo un cheque de banco, esta formado por número de cheque, monto numérico, monto en letra, a la persona a la se paga, identificación del banco número de cuenta entre otros. Registro: un registro es el conjunto completo de datos relacionados pertenecientes a una entrada, tal como un cheque bancario. Al ser considerado como una unidad única, el cheque bancario es, por lo tanto, un registro único que consta campos. Todos ellos relacionados con la transacción de pago. Estos registros tienen fijos su longitud y tipos (alfanuméricos numéricos, o alfabéticos). Llave del registro: para distinguir un registro de otro, se elige uno de los datos cuyo valor sea único en todos los registros del archivo y lo utilizan con fines de identificación. Este campo llamado llave del registro, atributo llave o simplemente llave, ya forma parte del registro y no es un dato adicional que existe sólo para propósitos de identificación. Un ejemplo de llave podría ser el número de documento de una persona ya que no existe otro igual. Entidad: una entidad es cualquier persona, lugar, cosa o evento de interés para la organización y acerca del cual se capturan, almacenan o procesan datos.. Los pacientes y exámenes son entidades de interés en los hospitales, mientras que las entidades en un banco incluyen a los clientes y los cheques. Prof. Lic. Laura Greiner 1
Archivo un archivo es una colección de registros relacionados. Se incluye cada registro en un archivo ya que pertenece a la misma entidad. Bases de datos una base de datos es una colección integrada de datos almacenados en distintos tipo de registro, de forma que sean accesibles para múltiples aplicaciones. La interrelación de los registros se obtiene de las relaciones entre los datos no de su lugar de almacenamiento físico. Existen tres tipos de archivos Maestro: conjunto de registro acerca de un aspecto importante de la actividades de una organización. Estos son útiles si se mantiene exactos y actualizados. Deben ser mantenidos para que la información no pierda el valor y la forma de mantener estos archivos actualizados es mediante el uso de archivos de transacción. Archivos de transacciones: este es un archivo temporal que tiene dos propósitos acumular datos acerca de los eventos del momento que ocurran. actualizar los archivos maestros para reflejar los resultados de las transacciones actuales. Cualquier evento que afecte a la organización y sin la cual se calculan datos Por ejemplo Compras, pagar proveedores, contratar personal. Archivos de tablas. cierto tipo de archivo maestro sirve para cubrir requerimientos especiales de procesamiento con respecto a datos que deben referenciarse repetidamente. Contienen datos de referencia utilizados en el procesamiento de transacciones actividades de archivo maestro o productos de salida. Estos conservan espacio de almacenamiento y facilitan el mantenimiento del programa guardando en un archivo datos, que de otro modo se incluirían en los programas o registro maestro. Archivo de reportes procesamiento sobre puesto capacidad para llevar a cabo en forma simultánea, entrada, procesamiento salida. Son archivos temporales que se utilizan cuando el tiempo de impresión no está disponible para todos los reportes producidos. Lo retienen hasta que pueda imprimirse. Prof. Lic. Laura Greiner 2
Métodos de organización de archivos Se utiliza en una organización para determinar como se almacenan, localizan y recuperan registros. Existen tres métodos de almacenamiento, secuencial, directo, indexado. Requerimientos de las bases de datos El análisis de requerimientos para una base de datos incorpora las mismas tareas que el análisis de requerimientos del software. Es necesario un contacto estrecho con el cliente, es esencial la identificación de las funciones e interfases, se requiere la especificación del flujo, estructura y asociatividad de la información y debe desarrollarse un documento que forma parte de los requerimientos. Se requiere mucho más para el desarrollo de sistemas de bases de datos que únicamente seleccionar un modelo lógico de bases de datos. Las bases de datos es una disciplina organizacional, un método, más que una herramienta o una tecnología- Requiere de un cambio conceptual y organizacional. Características de las bases de datos Una base de datos contiene entidades de información que están relacionadas vía organización y asociación. La arquitectura lógica de una base de datos se define mediante un esquema que representa las definiciones de las relaciones entre las entidades de información. La arquitectura física de una base de datos depende de la configuración del hardware residente. Sin embargo, tanto el esquema (descripción lógica) como.la organización (descripción física) deben adecuarse para satisfacer los requerimientos funcionales y de comportamiento para el acceso al análisis y creación de informes. Ventajas en el uso de bases 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 detalla: Globalización de la información, permite a los diferentes usuarios considerar la información como un recurso corporativo que carece de dueños específicos. Eliminación de información inconsistente, 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. Permite compartir información. Prof. Lic. Laura Greiner 3
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 de sistemas de bases de datos. La independencia de datos implica un divorcio entre programas y datos. Desarrollo de un sistema en un ambiente de base de datos La tecnología de las bases de datos pueden eliminar de un tajo muchos problemas creados por la organización tradicional de archivos. Una definición más rigurosa de bases de datos dice que es una colección reservorio de datos organizada para dar servicios eficientemente a muchas aplicaciones al centralizar los datos y minimizar aquellos que son redundantes. En vez de separar los datos en que son redundantes. En vez de separar los datos en archivos por separados para cada aplicación, los datos son almacenados físicamente para aparecer a los usuarios como almacenados en una sola ubicación. Una sola base de datos sirve a muchas aplicaciones. Por ejemplo, en vez de que una corporación almacene los datos de personal en sistemas de información separados y archivos separados para personal, nóminas y prestaciones, la corporación podría crear una sola base de datos para Recursos Humanos. La base de datos, permite compartir los datos con diferentes aplicaciones. La atención para de recuperar un registro a poder relacionarlo con registros de diferentes entidades, de eso se trata la base de datos. Las relaciones entre entidades se describen mediante su dependencia una de la otra al igual por el alcance de la relación. Creación de una base de datos Para crear una base de datos se deben realizar dos ejercicios de diseño: un diseño lógico y uno físico. El diseño lógico de una base de datos es un modelo abstracto de la base de datos desde una perspectiva de negocios, mientras que diseño físico muestra como la base de datos se ordena en realidad en los dispositivos de almacenamiento de acceso directo. El diseño de la base de datos es llevado a cabo por los especialistas en bases de datos, mientras que el diseño lógico requiere de una descripción detallada de las necesidades de información del negocio de los negocios actuales usuarios finales de la base. Idealmente, el diseño de la base será una parte del esfuerzo global de la planeación de datos a nivel institucional. El diseño lógico de la base de datos describe como los elementos en la base de datos han de quedar agrupados. El proceso de diseño identifica las relaciones entre los elementos de datos y la manera más eficiente de agruparlos para cumplir con los requerimientos de información. El proceso también identifica elementos redundantes y los agrupamientos de los elementos de datos que requieren para programas de aplicaciones específicos. Prof. Lic. Laura Greiner 4
Los grupos de datos son organizados, refinados y agilizados hasta que una imagen lógica general de las relaciones entre todos los elementos en la base de datos surja. Bases de datos documentales Son las derivadas de la necesidad de disponer de toda la información en el puesto de trabajo y de minimizar los tiempos del acceso a aquellas informaciones que, si bien se utilizan con frecuencia, no están estructuradas convenientemente. Esto se debe a que la procedencia de la información es muy variada (informes, notas diversas, periódicos, revistas entre otras). Bases de datos distribuidas Es aquella que se almacena en más de un lugar físico. Partes de la base de datos se almacena físicamente en un lugar y otras partes se almacenan y mantienen en otros lugares. Existen dos maneras de distribuir una bases de datos. La base de datos central puede ser particionada de manera que cada procesador remoto tenga los datos necesarios sobre los clientes para servir a su área local. Los cambios en los archivos pueden ser justificado en la base de datos central sobre las bases de lotes, en general por la noche. Otra estrategia también requiere de la actualización de la base central de datos en hojas no laborables. Aún otra posibilidad (una que se emplea en bases de datos grandes) es mantener sólo un índice central de nombre y almacenar localmente los registro completos. Los sistemas distribuidos reducen la vulnerabilidad de un lugar único central y voluminosos. Permiten incremento en la potencia de los sistema al adquirir mini computadoras que son más pequeñas y baratas. Finalmente incrementan el servicio y la posibilidad de respuesta de los usuarios locales. Los sistemas distribuidos, sin embargo, dependen de la alta calidad de las líneas de telecomunicaciones, las cuales a su vez son vulnerables. Además, las bases de datos locales pueden algunas veces alejarse de las normas y las definiciones de los datos centrales y hacen surgir problemas de seguridad al distribuir ampliamente el acceso a datos de alta sensibilidad. Bases de datos orientadas a objetos e hipermedia Estas son capaces de almacenar tanto procesos como datos. Por este motivo las bases orientadas al objeto deben poder almacenar información no convencional (como imágenes estáticas o en movimiento, colecciones de sonidos, entre otros). Este tipo de bases de datos deriva directamente de la llamada programación orientada a objetos. Entre las ventajas de las bases de datos orientadas al objeto destaca la posbilidad de tratar los casos excepcionales, que suelen ser la mayoría en la práctica cotidiana, en lugar de tratar de insertar la realidad en unos patrones rígidos que violentan para hacerla coincidir con los esquemas utilizados. Además, nadie pone en duda que es más cómodo manejar objetos de entorno que no es familiar, que trabajar con, por ejemplo con tablas esquemas y cuadros. Prof. Lic. Laura Greiner 5
Existen dos tipos de dependencia en las bases de datos Existencial, una entidad no puede existir a menos que la otra este presente. De identificación, una entidad no puede identificarse de manera única con sus propios atributos. La identificación sólo es posible mediante las relaciones de una entidad con otros. Las asociaciones entre entidades son de 1 a 1 y de 1 a muchos y describen el alcance de la relación. Puede ser de 1 a muchos. O pueden ser de muchos a muchos. Cuando se diseña un sistema de información para el procesamiento de transacciones, a menudo el centro de atención es una entidad. El manejo de la base de datos se trata de: Marcar las relaciones naturales entre los datos, Compartir los datos entre entidades en todas las aplicaciones que necesiten de los detalles Es útil mostrar las entidades y relaciones en forma gráfica por medio de los diagramas de entidad-relación. Las relaciones entre entidades se describen mediante su dependencia una de otra, al igual que por el alcance de la relación. La dependencia existencial, una entidad no puede existir a menos que la otra este presente, el que exista la segunda depende de la existencia de la primera. Al eliminar los registro de una entidad en una base de datos puede ocurrir que se eliminen los registros de otra si existe una dependencia existencia. La dependencia de identificación, una entidad no puede identificarse de manera única con sus propios atributos. La identificación es posible sólo mediante las relaciones de una entidad con otras. Para identificar una entidad se deben conocer las otras. El alcance de la dependencia incluye dos preocupaciones interrelacionadas. La dirección de la relación y el tipo de asociación entre ellas. Como ya se mencionó, las asociaciones entre las entidades son uno a uno y uno a muchos y describen el alcance de la relación. Si es uno a uno, la aparición de una entidad quiere decir que existe una y solo una aparición correspondiente de la otra entidad en la relación. Las relaciones indefinidas, en las que la dirección y asociación se desconocen, son inaceptables, ya que impiden el desarrollo de un modelo de datos que tenga sentido y por ende la parte de manejo de datos de un sistema de información. Una vez que se han determinado las entidades y sus relaciones, podemos centrarnos en los requerimientos de datos para cada entidad. Prof. Lic. Laura Greiner 6
Además de las entidades, atributos y registros, existen dos elementos adicionales esenciales: Apuntadores atributos, enlazan dos entidades mediante la información común, usualmente un atributo llave en uno y uno no llave en el otro. Apuntadores lógicos, identifican las relaciones entre las entidades, sirven para obtener acceso inmediato a la información en una entidad, definiendo un atributo llave en otra entidad. Además de requerir almacenamiento extra, tal duplicación innecesaria, llamada redundancia, puede reducir la integridad de la información, cuando se duplica información, hay una probabilidad alta de que los detalles no siempre coincidan. El resultado es la pérdida de integridad en los datos, problema que a veces se puede corregir mediante mejores procedimiento de oficina. Sin embargo se puede evitar del todo disminuyendo la redundancia de os datos en el archivo. El impacto de los sistemas de manejo de una base de datos en el diseño de sistemas El sistema manejador de bases de datos (DBMS Data Base Managment System) 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. Un sistema de manejo de una base de datos (DBMS) proporciona la flexibilidad en el almacenamiento y recuperación de datos y producción de la información. Un esquema define a la base de datos y un subesquema define la porción de la base de datos que utilizará un programa específico. Para recuperar los datos de la base de datos. El programa de aplicación determina que datos se necesitan y comunica la necesidad al DBMS El DBMS determina que los datos solicitados realmente estén almacenados en la base de datos. El DBMS instruye al sistema operativo para localizar y recuperar los datos del lugar específico en el disco magnéticos. Se da una copia de los datos al programa de aplicación para su procesamiento. El DBMS permite la independencia de los datos, lo cual significa que el programa de aplicación puede cambiar sin afectar a los datos almacenados. Una de las ventajas del DBMS es que puede ser invocado desde programas de aplicación 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 del lenguajes propios que tienen las bases de dato so lenguajes de cuarta generación. Una base de datos se debe crear antes de usarla. En una base de datos relacional, un esquema, el cual describe la base de datos que utilizará un sistema, se comunica con el DBMS. La mayoría de las bases de datos relacionales utilizan un lenguaje de definición de una base de datos como SQL. Estructuración de los datos Al planear la organización de los datos que van a almacenarse, el analista debe prever la necesidad de acceder los datos para cumplir con requerimientos inesperados, objetivo que se puede alcanzar mediante la normalización de los datos. Prof. Lic. Laura Greiner 7
Normalización Es el proceso de simplificar la relación entre los campos de un registro. Por medio de ésta, un conjunto de datos se reemplaza por varios registros que son más simples y predecibles, y por lo tanto más manejables. La normalización se lleva a cabo por cuatro razones: Estructurar los datos de manera que se puedan representar las relaciones pertinentes entre los datos. Permitir la recuperación sencilla de los datos en respuesta a las solicitudes de consultas y reportes. Simplificar el mantenimiento de los datos actualizándolos, insertándolos o borrándolos. Reducir la necesidad de reestructurar o reorganizar los datos cuando surjan nuevas aplicaciones. Para normalizar hay que: Descomponer todos los registros de datos en registros bidimensionales. Eliminar todas las relaciones en las que los datos no dependan completamente de la llave primaria del registro Eliminar toas las relaciones que contengan dependencias transitivas. Hay tres formas normales de llevar a cabo este proceso 1) Primera forma normal, los registros de longitud variable crean problemas especiales, por lo tanto la primer forma normal se alcanza cuando se quitan todos los grupos de repetición, de forma que un registro tenga longitud fija. Los grupos de repetición se quitan del registro y se le considera como una parte del mismo o como una relación adicional. 2) Segunda forma normal, se alcanza cuando un registro se encuentra en la primera forma normal y cada campo depende de la llave del registro (en el almacenamiento y recuperación). El analista busca la dependencia funcional, un campo es funcionalmente dependiente si su valor esta asociado de manera única con un campo específico. 3) Tercera forma normal, se alcanza cuando se quitan las dependencias transitivas de un diseño de registro. En el manejo de datos, la dependencia transitiva es una preocupación, ya que los datos pueden perderse de manera inadvertida cuando la relación esta oculta. El problema de elimina diseñando el registro para la tercera forma normal. La conversión a la tercera forma normal quita la dependencia transitiva dividiendo la relación en dos relaciones separadas. Si la base de datos se diseña de acuerdo con los principios de normalización, la manipulación de datos, será más fácil. Estructuras de datos para los datos interrelacionados Los DBMS no reemplazan las estructuras de almacenamiento tradicionales. Existen estructuras de datos más sofisticadas para proporcionar la flexibilidad: Prof. Lic. Laura Greiner 8
Los multilistas, enlazan puntos comunes en el archivo. Una multilista es como una cadena, en donde cada eslabón es un registro que cumple con los requerimientos especificados por el usuario mediante el programa de aplicación. El nombre de multilista se refiere a la capacidad de seguir muchas listas en una base de datos. Archivo invertido, este enfoque utiliza un índice para almacenar la información acerca de la ubicación de registros con atributos particulares. En un archivo completamente invertido, existe un índice por cada tipo de datos en el conjunto de datos. Cada registro en el índice contiene las direcciones de almacenamiento de cada registro en el archivo que satisface el atributo. Modelo de bases de datos Existen tres modelos de datos que tienen uso común. El conocimiento de que modelos de datos utilizara un DBMS determinara como debe estructurarse un diseño y las formas en que se representaran las relaciones entre los datos. Modelo relacional: es en la actualidad el más popular en los sistemas de manejo de una base de datos, puesto que es conceptualmente sencillo y comprensible por los profesionales de los sistemas de información y muchos otros usuarios finales, puede evolucionar ya que las relaciones entre los datos no necesitan estar predefinidas, además utilizan valores de datos para implicar las relaciones. Las bases de datos relacionales utilizan un modelo para mostrar como se relacionan lógicamente los datos de un registro. Las tablas relacionales muestran las relaciones lógicas, no físicas. Modelo jerárquico, relaciona entidades por medio de una relación superior / subordinado o padre / hijo. Gráficamente se muestra al modelo jerárquico como un árbol volteado hacia arriba, en el cual el nivel más alto se conoce como la raíz, los nodos del árbol representan las diferentes entidades. Este modelo permite dos tipos de relaciones. a) uno a uno,. Una entidad en un nivel se relaciona con una entidad en el siguiente nivel. b) Uno a muchos, una entidad en un nivel se relaciona con una, muchas o ninguna entidad del siguiente nivel. Durante el diseño, el administrador de la base de datos, quien es responsable del diseño, determina las entidades a incluir en la base de datos y la relación que existirá entre ellas. Los nodos representan ocurrencias de registros que contienen los datos tal como determina el administrador de los datos. El diseño de una base de datos jerárquica afectar la facilidad de acceso a los datos. Las bases de datos jerárquicos involucran anomalías con respecto de lo siguiente: a) Inserción de registros, un registro dependiente no se puede añadir a la base de datos sin un padre. b) Borrado de registros, al borrar un padre da la base de datos, también se borran todos los descendientes. Prof. Lic. Laura Greiner 9
Modelo de red El modelo de red es análogo al modelo jerárquico, excepto que un entidad pude tener más de un padre. Esta capacidad introduce el uso de un tipo adicional de relación entre los datos. Muchos a muchos, una entidad se puede relacionar con una, muchas o ninguna entidad en otro nivel. En las bases de datos de tipo red, así como en las jerárquicas, se deben establecer las relaciones entre las entidades al mismo tiempo que se establece el modelo de los datos y se crea la basa de datos. El analista de sistemas debe ajustarse a esos detalles cuando desarrolla aplicaciones que capturan o recuperan datos durante el procesamiento. Prof. Lic. Laura Greiner 10