UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN CURSO : BASE DE DATOS CÓDIGO : 750030M CREDITOS : 4 HABILITABLE : NO VALIDABLE : SI SEMESTRE : II/2014 (pregrado) 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Comprender los conceptos, la importancia, las técnicas, las herramientas de las bases de datos, y aplicarlas en el desarrollo de software. Realizar diseños eficientes de las bases de datos en un ambiente de desarrollo de software y evaluar sus beneficios y costos. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Al finalizar el curso el estudiante estará en capacidad de: Definir los objetivos básicos, funciones, modelos, componentes, aplicaciones e impacto social de los sistemas de bases de datos. Describir el concepto de independencia de datos y su importancia en un sistema de bases de datos. Identificar los componentes y funciones principales de un sistema manejador de bases de datos. Caracterizar los modelos de datos según los conceptos que ofrecen para describir la estructura de la base de datos: modelos conceptuales, de representación y físicos. Trabajar en los lenguajes relacionales formales Álgebra Relacional y Cálculo Relacional de Tuplas, y el lenguaje estándar SQL-92. Identificar las fases del ciclo de vida de un sistema de información orientado a bases de datos, las etapas de un método de diseño de bases de datos: diseño conceptual, lógico y físico. Determinar la importancia del modelado conceptual dentro de un método de diseño de bases de datos, utilizando modelos que ofrezcan la suficiente semántica e independientes de la implementación. Aplicar los conceptos y notaciones del modelo Entidad-Relación Extendido. Identificar los conceptos de dependencia funcional y de dependencia multivaluada. Describir el significado de las formas normales 1FN, 2FN, 3FN, FNBC y 4FN, manejando los fundamentos que constituyen la teoría de la normalización. Identificar los diferentes tipos de organización de ficheros y de estructuras y métodos de acceso, empleados en los sistemas de bases de datos. Describir el concepto y propiedades de las transacciones en sistemas de bases de datos, determinando la problemática asociada a la concurrencia de transacciones en los sistemas de bases de datos, y las técnicas empleadas por el sistema manejador de bases de datos para el control de concurrencia. Identificar la necesidad de controlar el acceso a la información almacenada por parte de los usuarios y las posibilidades que puede ofrecer un sistema manejador de bases de datos para establecer el manejo de la seguridad. 2. METODOLOGIA Clases El curso tendrá cuatro (4) horas de intensidad semanal, distribuidas en dos clases semanales, una sesión de tres horas para los aspectos teóricos y una sesión de una hora para los aspectos prácticos. Prácticas La Escuela dispone de salas de cómputo, las que pueden ser utilizadas por los estudiantes del curso, solicitando las reservas y siguiendo el reglamento de funcionamiento vigentes para su uso.
Laboratorios El curso tiene una serie de prácticas acerca de los temas que se tratan en el curso, los que se desarrollarán a través del semestre, en forma quincenal. Lecturas Cada unidad de curso tendrá lecturas complementarias, las cuales son responsabilidad del estudiante. Proyecto del Curso El estudiante deberá desarrollar un proyecto final, en el cual se aplican los conocimientos adquiridos durante el curso. 3. EVALUACION Se calificará la y participación en las clases, los trabajos en grupo, las presentaciones de los informes. El curso será evaluado de la siguiente manera: Dos Parciales 50 % Laboratorios 25 % Tareas, Quices, Talleres, Lecturas 0 % Proyecto del curso (caso real) 25 % Total 100 % 4. CONTENIDO DEL CURSO TEMA 1. CONCEPTOS DE BASE DE DATOS (4h) Objetivo: Distinguir las características fundamentales de un ambiente de base de datos. 1. Base de datos en el contexto de la Ingeniería de Software 2. Conceptos básicos: Bases de Datos, DBMS, Esquemas de Bases de datos, Independencia Lógica y Física de Datos 3. Enfoque tradicional versus enfoque de base de datos 4. Ventajas de un ambiente de base de datos 5. Arquitectura de un DBMS: Lenguaje de Definición de Datos, Lenguaje de Manejo de Datos 6. Funciones del manejador de base de datos 7. Tipos de almacenamiento en un ambiente de base de datos 8. Usuarios de un ambiente de base de datos 9. Evolución histórica de las base de datos (Jerárquica, Red, Relacional, Orientada a Objetos) Fernández Narváez, Mauricio E. El Modelaje de las Bases de Datos. Universidad del Valle. Cap. 2 Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 1 J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 1,2. Elmasri, Ramez y Navathe Shamkant B. Sistemas de Bases de Datos: Conceptos Fundamentales. Addison-Wesley. Capítulo 1. Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 1 TEMA 2. MODELAMIENTO CONCEPTUAL DE DATOS (12h) Objetivo: Construir un modelo Entidad-Relación que represente la información del mundo real del problema. 1. Definición de modelo 2. Clasificación de los modelos de datos 3. Importancia de la modelización conceptual 4. Componentes básicos de un modelo Entidad - Relación 5. Clases de entidades 6. Generalización y Especialización 7. Estrategias de modelamiento y Ejercicios
8. Transformación del modelo E-R al modelo relacional Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 1,2. Batini, Ceri, Navathe. Diseño Conceptual de Bases de Datos. Capítulos 1,2. Toby J. Teorey. database Modeling and Design. The Entity relationship approach. Cap. 1,2,3. Fernández Narváez, Mauricio E. El Modelaje de las Bases de Datos. Universidad del Valle. Cap. 3-4 Elmasri, Ramez y Navathe Shamkant B. Sistemas de Bases de Datos: Conceptos Fundamentales. Addison-Wesley. Capítulo 2-3. Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 2 Chen, Peter. The Entity-Relationship Model-Toward a Unified View of Data. ACM Transactions on Data Base Systems. Vol. 1, Number 1, 1976. TEMA 3. FUNDAMENTOS DEL MODELO RELACIONAL (6h) Objetivo: Establecer las características básicas del modelo relacional. 1. Definición del modelo relacional 2. Restricciones de integridad del modelo relacional. 3. Definiciones de claves: Primaria, Candidata, Foránea 4. Redundancia y Anomalías de actualización de los datos 5. Concepto de dependencia funcional 6. Concepto de las Formas Normales: 1FN, 2FN, 3FN, BCNF, 4FN 7. Axiomas de Armstrong 8. Calculo de la clausura de atributos Cierre de un conjunto de dependencias funcionales 9. Recubrimiento minimal 10. Determinación de las claves 11. Propiedades LJ y preservación de dependencias * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 5. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 11,12. * Fernández Narváez, Mauricio E. El Modelaje de las Bases de Datos. Universidad del Valle. Cap. 7 Addison-Wesley. Capítulo 12. * Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 3 TEMA 4. NORMALIZACIÓN DE DATOS (4h) Objetivo: Diseñar modelos eficientes de base de datos. 1. Formas Normales basadas en dependencias funcionales: 2FN, 3FN, BCNF 2. Descomposición de relaciones 3. Enfoques de diseño relacional: análisis y síntesis. 4. Dependencia Multivaluada y 4FN otras dependencias 5. Costos de la normalización 6. Ejercicios de Normalización 7. Desnormalización para el rendimiento * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 6-7. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 21. * Fernández N., Mauricio. El Modelaje de las Bases de Datos. Universidad del Valle. Cap. 7-10-11-12 Addison-Wesley. Capítulo 13. * Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 3
TEMA 5. ALGEBRA RELACIONAL (6h) Objetivo: Utilizar el álgebra relacional para expresar consultas sobre la base de datos. 1. Operaciones tradicionales de conjuntos del álgebra relacional: Unión, Intersección, Diferencia, Producto Cartesiano. 2. Operaciones especiales del modelo relacional: Proyección, Selección, Unión Natural (Join), División. 3. Otras operaciones del álgebra relacional. 4. Optimización de Consultas. 5. Ejercicios de aplicación. * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 3. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 13. * Jeffrey D. Ullman. Principles of database system. Cap. 5. * Fernández Narváez, Mauricio E. El Modelaje de las Bases de Datos. Universidad del Valle. Cap. 8 Addison-Wesley. Capítulo 6. * Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 4 TEMA 6. CÁLCULO RELACIONAL (2h) Objetivo: Utilizar el cálculo relacional para expresar consultas sobre la base de datos. Entender la diferencia entre cálculo y álgebra relacional. 1. Cálculo relacional de tuplas 2. Cálculo relacional de dominios 3. Cálculo relacional vs. álgebra relacional 4. Ejercicios de aplicación. * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 3, 5. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 14. * Jeffrey D. Ullman. Principles of database system. Cap. 5. Addison-Wesley. Capítulo 7. TEMA 7. EL SQL (10h) Objetivo: Evaluar las ventajas del lenguaje SQL en un ambiente de base de datos. 1. Características generales del SQL. 2. Estructura básica 3. Implementación de operaciones básicas 4. Ejercicios de aplicación 5. Taller. * Fernández Narváez, Mauricio E. El Modelaje de las Bases de Datos. Universidad del Valle. Cap. 9 * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 4. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Parte II. * James Groff, Paul Weinberg. Aplique SQL. Addison-Wesley. Capítulo 7. * Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 5 TEMA 8. PROGRAMACIÓN EN AMBIENTES DE BASE DE DATOS (4h) Objetivo: Trabajar las características de los ambientes de programación en base de datos.
1. Restricciones 2. Llaves 3. Integridad referencial 4. Restricciones CHECK 5. Aserciones 6. Definición de procedimientos 7. Definición de Disparadores 8. Manejo de cursores 9. Interfase con GUI en Java * Manuales según herramientas utilizadas. * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 6. * Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 6 * Melton, Jim; Eisenberg, Andrew. SQL Y JAVA: Guía para SQLJ, JDBC y Tecnologías Relacionadas. AlfaOmega Grupo Editor. TEMA 9. RECUPERACIÓN Y ATOMICIDAD (2h) Objetivo: Establecer pautas que permitan evaluar la eficiencia de los procesos de recuperación ante fallas. 1. Tipos de Fallas. 2. Jerarquía de almacenamiento 3. Definición de Transacción 4. El papel de la bitácora en los procesos de recuperación 5. Actualización diferida y actualización inmediata 6. Puntos de verificación 7. Procesos automáticos de recuperación * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 10, 13. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 16. * Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 7 Addison-Wesley. Capítulo 17. TEMA 10. CONTROL DE CONCURRENCIA (2h) Objetivo: Evaluar las características de los mecanismos de concurrencia. 1. Ejecución de transacción en serie y en paralelo 2. Ejecuciones serializables 3. Prueba de serializabilidad utilizando grafos 4. El abrazo mortal 5. Protocolos basados en: bloqueo y en hora de entrada 6. Granularidad Múltiple 7. Seguridad en SQL-92. 8. Otros aspectos de seguridad: auditoria y cifrado. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 16, 17. * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 10, 13, 14, 15. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 16. * Ullman, J.D.; Widom, J. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. Prentice Hall. Capítulo 7 Addison-Wesley. Capítulo 18, 19, 20.
TEMA 11. DISEÑO FÍSICO DE BASE DE DATOS (2h) Objetivo: Analizar los conceptos de almacenamiento y los elementos que afectan el diseño físico. Conceptos generales de organización de ficheros. Organización primaria: ficheros no ordenados, secuenciales y dispersos. Organización secundaria: ficheros indexados. Introducción, objetivos y factores que influyen en el diseño físico. El proceso de diseño físico. Selección y ajuste de la organización de ficheros y estructuras de acceso. Ficheros mixtos y desnormalización. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 3. * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 10, 11. Addison-Wesley. Capítulo 4. TEMA 12. TENDENCIAS ACTUALES DE BASE DE DATOS (2h) Objetivo: Analizar el estado actual de investigación en el campo de las bases de datos. BDOO BD Activas BD Deductivas BD Inteligentes BD en Internet BD Textuales BD Multimediadas Bodegas de Bases de Datos OLAP Estos temas serán presentados por los estudiantes como trabajo de investigación. * J.C. Date. Introducción a los sistemas de Base de Datos. Volumen 1. Quinta Edición. Cap. 10-11. * Henry F. Korth, Abrahan Silberschatz. Fundamentos de base de datos. Capítulo 16, 17, 18, 21. Addison-Wesley. Capítulo 21 a 25. 5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [ACPT99] Atzeni, P.; Ceri, S.; Paraboschi, S; Torlone, R. Database Systems: Concepts, Languages and Architectures. McGraw Hill, 1999. [Arm74] W. W. Armstrong. Dependency Structure Of Database Relationships. Proceeding of IFIP 74, 1974. [BCN94] Batini, C.; Ceri, S.; Navathe, S.B. Diseño conceptual de bases de datos: un enfoque de entidadesinterrelaciones. Díaz de Santos, 1994. [Bee80] C. Beeri. On The Membership Problem For Multivalued Dependencies. ACM TODS, 5(3), 1980. [BFH77] C. Beeir, R. Fagin, and J. Howard. A Complete Axiomatization For Functional And Multivalued Dependencies In Database Relations. Proc. ACM SIGMOD International Conference On Management of Data, Canada, 1977. [BV84] C. Beeri and Y. Vardi. Formal Systems For Tuple And Equality Generating Dependencies. SIAM Journal of Computing. 13(1). 1991. [CBS98] Connolly, T.; Begg C.; Strachan, A. Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation and Management 2nd edition. Addison-Wesley, 1998. [Che76] Chen, Peter Pin-Shan. The Entity-Relationship Model-Toward a Unified View of Data. ACM Transactions on Data Base Systems. Vol. 1, Number 1, 1976. [Cod70] E.F. Codd. A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. Communications of the ACM. June, Vol. 13(6) 1970.
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Para el desarrollo de los ejercicios prácticos relacionados con este SGBD, se utilizará el entorno de desarrollo NetBeans. El lenguaje de soporte para realizar la programación básica será el lenguaje JAVA. Se debe escoger temprano el grupo de trabajo, e iniciar el aprendizaje de JAVA y PostgreSQL