DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho1 CAPÍTULO II MODELOS DE DATOS Y ARQUITECTURA DE BASE DE DATOS...

DAI - Ing. Arturo Rozas Huacho

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CAPÍTULO II

MODELOS DE DATOSY

ARQUITECTURA DE BASE DE DATOS

Sistemas de Base de Datos


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2.1.- Concepto de Modelo de Datos


Proceso de transformación

a) Mundo real Delimitación objetivos Selección de datos Hipótesis semánticas Organización de los

datos a almacenar

b) Esquema Inicial Datos operativos Atributos Conexiones Restricciones

Problema tipoa) Bibliotecab) Resultado Libros: título, isbn,

editorial.... Autor: nombre,

nacionalidad,.... Materia: código,

descripción....libros

autor materia

escribe trata


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Es una representación de la realidad que contiene las características generales de algo que se va a realizar.

En base de datos, esta representación se elabora generalmente en forma gráfica.


MODELO


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Un modelo de datos es un sistema formal y abstracto que permite describir los datos de acuerdo con reglas y convenios predefinidos. Es formal pues los objetos del sistema se manipulan siguiendo reglas perfectamente definidas y utilizando exclusivamente los operadores definidos en el sistema, independientemente de lo que estos objetos y operadores puedan significar.

(Ullman)


MODELO DE DATOS


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Un modelo de datos es una combinación de tres componentes:

1) una colección de estructuras de datos (los bloques constructores de cualquier base de datos que conforman el modelo);

2) Una colección de operadores o reglas de inferencia, los cuales pueden ser aplicados a cualquier instancia de los tipos de datos listados en (1), para consultar o derivar datos de cualquier parte de estas estructuras en cualquier combinación deseada;

3) Una colección de reglas generales de integridad, las cuales explícita o implícitamente definen un conjunto de estados consistentes --estas reglas algunas veces son expresadas como reglas de insertar-actualizar-borrar.''

(Codd)


MODELO DE DATOS…


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Un modelo de datos puede ser usado:i) Como una herramienta para especificar

los tipos de datos y la organización de los mismos que son permisibles en una base de datos específica;

ii) Como una base para el desarrollo de una metodología general de diseño para las bases de datos;

iii) Como una base para el desarrollo de familias de lenguajes de alto nivel para manipulación de consultas (querys) y datos;

iv) Como el elemento clave en el diseño de la arquitectura de un manejador de bases de datos.


MODELO DE DATOS…


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Definición formal

Mecanismo formal para representar y manipular Mecanismo formal para representar y manipular información de manera general y sistemáticainformación de manera general y sistemática..

Debe constar de:1.- Notación para describir datos2.- Notación para describir operaciones3.- Notación para describir reglas de integridad

Historia 1º Modelo es el relacional (basado en grafos) (Codd) Se recuperan los modelos basados en grafos (1974) El modelo E/R ( Chen, 1975), otros modelos semánticos Modelos orientados a objetos (1983, 1986,...) Modelos lógicos (1986...)


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2.2.- Tipos de Modelo de Datos

Modelos lógicos basados en registros.- Modelo Jerárquico- Modelo de Red- Modelo Relacional

Modelos lógicos basados en objetos.- Modelo Entidad-Relación- Modelo de Objetos

Modelos físicos de datos.



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Modelo JerárquicoLos datos se estructuran en árboles. El tipo de registro que aparece en el tope del árbol se llama raíz. Se modelizan de forma directa relaciones uno-a-uno y uno-a-muchos. Las relaciones muchos-a-muchos obligan a duplicar la información. P1 Tornillo Verde 20 Málaga

S1 Sanz 20 Londres S2 Pérez 10 París

Habría tantas instancias de este tipo de árbol como piezas distintas.

2.2.1- Modelo JerárquicoSistemas de Base de Datos


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2.2.1- Modelo Jerárquico…Sistemas de Base de Datos

• El almacenamiento es complejo- Varios tipos de registro en el mismo fichero- Hay ligaduras entre registros (difícil mantenimiento)- Hay dependencia existencial obligatoria entre los registros de un nivel y los del nivel inmediatamente superior.

• El conjunto de operadores del DML es difícil de implementar y de usar.

• Hay mucha información redundante y, por tanto, la integridad es costosa de mantener.

• Productos Comerciales:- IMS de IBM (Lenguaje de Datos DL/I2)- System 2000


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2.2.1- Modelo de REDSistemas de Base de Datos

• Los datos se representan por registros y ligaduras o apuntadores

• Cualquier registro de un tipo puede estar relacionado con cualquier número de registros de otro tipo y viceversa (implementa directamente relaciones muchos-a-muchos)

• Las relaciones entre conjuntos de entidades se lleva a cabo por medio de unos registros especiales llamados CONECTORES.

• El esquema general sería: Proveedor

Conector

Cod-pro Nom-pro Status Ciudad

Cantidad Pieza

Cod-pie Nom-pie Color Peso Ciudad


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S1... 300P1...

200S2...

400 P2...

S3... 200P3...

100 S4... 100 P4...

S5... 300


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Cada ocurrencia del conector representa una asociación distinta

La estructura es más homogénea que en el modelo jerárquico

Se pueden insertar nuevas entidades en un conjunto de forma independiente

Las operaciones del DDL y DML siguen siendo complejas de implementar y utilizar


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Matemáticamente, una relación definida sobre los n dominios D1, D2, …, Dn, no necesariamente distintos, es un subconjunto del producto carteasiano de estos dominios, donde cada elemento de la relación, tupla, es una serie de n valores ordenados.

2.2.3- Modelo RelacionalSistemas de Base de Datos

Definición


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Estática (Intensión o Esquema de relación)

• Esquema de relación R(A1:D1, ... , An:D2)

describe la relación.

– R es el nombre de la relación

– A1:D1, ... , An:Dn es un conjunto de n pares atributo-dominio

– Di = dom(Ai) dominio de Ai

– Grado de la relación: número de atributos


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Dinámica (Extensión)

Es un conjunto de n-tuplas r={t1, t2, . . ., tm}:

– cada n-tupla es una lista ordenada de n pares atributo-valort=<A1:v1,1; A2:v2,1; . . .; An:v ,1>

– Donde v i,j es el valor j del dominio Di asociado al atributo Ai

El número de tuplas m es la cardinalidad de la relación


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RelaciónRelación ≈ tabla de datosPor eso se llaman bases de datos relacionales


Titulo Año DuracionLa guerra de las galaxias 1977 123

El señor de los anillos 2001 128

Mar Adentro 2004 125

El viaje de Chihiro 2001 125


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2.3.- Niveles de Abstracción de Base de Datos


Valoresobjetos y asociaciones conSus propiedades y reglas

MUNDO REAL

Estructura percibida(no formalizada)

Modelado ConceptualEsquema

Conceptual

ModeloConceptual

Diseño LógicoEsquemade base de datos

Modelode BD

Diseño FísicoEsquemaInterno

ModeloInterno

SGBD

Base de DatosFísica

E/R

UML

Jerárquico

Red

Relacional


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2.3.- Diseño de Base de Datos…Sistemas de Base de Datos

Requerimientosde datos

Requerimientosde datos

DiseñoConceptual

Esquema Conceptual

DiseñoLógico

Esquema Lógico

DiseñoFísico

Esquema Físico

Dependencia de

Tipo de SGBD Un SGBD específico

NO NO

SI NO

SI SI

OO (UML)E/R

JerárquicoRedRelacional


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2.3.- Diseño ConceptualSistemas de Base de Datos


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3.3.- Diseño LógicoSistemas de Base de Datos

• Permiten describir la estructura lógica global: descripción de la implementación

• Conceptos entendibles por usuarios finales, pero no lejos de organización física de datos

• Ocultan detalles de implementación, pero conceptos implementables directamente en el sistema

• Los más utilizados en los SGBD comerciales actuales (SQL SERVER, ORACLE)

• Esquemas lógicos: Relacional, Red, Jerárquico


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3.4.- Diseño FísicoSistemas de Base de Datos

• Conceptos que describen detalles de almacenamiento de los datos• Dirigidos a usuarios especialistas en informática• Describen la estructura física de la

base de datos:- Formato y ordenamiento de registros en

los ficheros de datos- Tamaños de página, de bloque,...- Caminos (o estructuras) de acceso a los

datos (ficheros índices, etc.)...

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