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Bases de datos: El servidor es fundamental

¡Las bases de datos: Parte fundamental en el servidor de desarrollos web

PHP Un lenguaje de script al lado del servidor

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BASES DE DATOS: Introducción Una muy breve introducción sobre lo que es una base de datos. Es éste un concepto conocido, pues es un término que habitualmente usamos de forma coloquial. Base de datos Una base de datos es una colección o conjunto de datos que vamos a almacenar en un dispositivo de almacenamiento permanente (generalmente HD) , que tiene una determinada estructura u organización, la cual nos va a permitir operar de una forma organizada y rápida con esos datos Sería inimaginable buscar un libro en una biblioteca si no hubiera una organización u orden para localizarlo o a la hora de añadir un libro nuevo (en una sección, en una estantería concreta y no en cualquiera. Igualmente si voy a tener libros pequeños, los pondré en estanterías pequeñas, si voy a almacenar libros grandes necesitaré tener estanterías grandes. Siguiendo esta lógica, las bases de datos han de estar preparadas para almacenar el tipo de información que nos pueda venir, para ello habrá que hacer un diseño correcto de las tablas y atributos para poder almacenar toda la información de nuestro sistema. Esto implica tener que realizar un análisis detallado del sistema, buscando de alguna forma todos los posibles casos que se pueden producir para tener la base de datos preparada para que esa situación se pueda almacenar en forma de datos dentro de mi sistema Puntos clave El diseño de la base de datos es un factor fundamental para el éxito de la aplicación Puntos clave El diseño de la base de datos se debería de hacer solo una vez y modificarlo pocas veces durante su vida Sistema de información Qué es un sistema Conjuntos de elementos realcionados que pretenden un determinado objetivo Qué es un sistema de información Es la parte lógica o de información de un determinado sistema. Nos interesa especialemente por que va a ser la parte que vamos a estudiar para automatizar o informatizar Parte dinámica/estática Dentro de un sistema que vayamos a automatizar, tendremos elementos dinámicos que corresponden a las acciones o programación y una parte estática que corresponden a los datos que queremos almacenar en nuestro sistema Ciclo en el desarrollo de una base de datos Hay tres niveles como podemos ver en la imagenive Niveles en el desarrollo de una base de datos 1.-Nivel conceptual La concepción del sistema tal como se puede percibir por las personas Lo que realmente ocurre en el funcionamiento cotidiano 2.-Nivel Lógico Identificar esa parte del sistema que se va a poder automatizar Concretar la manera como lo vamos a hacer Especificar ya elementos lógicos para ser automatizados 3.-Nivel Físico Usando una herramienta o tecnología concreta Transformar los elementos lógicos a código entendible por el computador Nivel Conceptual Corresponde a obtener las especificaciones del cliente En este nivel debemos establecer comunicación con el cliente y técnicos. Cliente Grupo de personas que saben mucho de su negocio, pero seguramente poco de tecnologías de desarrollo Técnico Persona/s que tienen (deben tener) un alto conocimiento de desarrollo técnico, pero seguramente saben poco del negocio que han de automatizar Objetivo Qué el grupo técnico tenga un conocimiento detallado del negocio y puedan desarrollar una aplicación que satisfaga las necesidades del cliente Modelado conceptual Modelado Lo entederemos como un lenguaje que nos va a permitir describir datos . Serán los datos que queremos almacener de un determinado universo del discurso. Usaremos el Modelo Entidad/Relación también conocido como modelo Entidad interrelacion o modelo de chen}} El diagrama entidad-interrelación (DEI) Este diaglama es un modelado que permite representar la estática del modelo de datos entidad-interrelación mediante un lenguaje gráfico de definición de estructuras. Elementos o lexemas de este lenguaje entidades atributos interrelaciónes entre entidades. Modelo Entidad/Relación Es un modelo que nos va a permitir mostrar la parte estática del sistema Solo va a mostrar los elementos o entidades y las relaciones que ocurren ente ellos Entidades Las entidades son esos elementos de los cuales queremos guardar información Entidad El conjunto de elementos u objetos concretos o abstractos de los que se quiere almacenar información dentro de este sistema Representación gráfica Su representación es un rectángulo El nombre se especifica dentro del rectángulo Se suelen poner en singular Una entidad va a representar un conjunto de elementos, por ejemplo la entidad Alumno representará varios alumnas Tipos de entidades Entidades débiles Son entidades que dependen de otra para que existan o incluso para poderse identificar Se representan con un doble cuadrado {{MRM_Definicion|Title=Tipos de debilidades| Debilidad en existencia Para que exista un elemento de la entidad tiene que existir el elemento de la entidad con el que está relacionado Debilidad en existencia Supongamos el siguiente ejemplo En una empresa que tiene empleados se quiere saber los familiares de los empleados para por ejemplo tener acceso a las instalaciones o acceder a determinadas promociones Si un empleado dejara de serlo, claramente los familiares de ese empleado ya no serían datos que a la empresa le interesara conocer Aquí vemos la debilidad en existencia Debilidad en identificación Son entidades que dependen de otra para que existan o incluso para poderse identificar Se representan con un doble cuadrado Debilidad en identificación Es una debilidad más fuerte En ella para poder identificar un elemento de una entidad, necesitamos identificar previamente el elemento de la entidad con el que está relacionado Supongamos un ejemplo En un hotel tenemos plantas (primero, segunda, ...) cada planta tiene unas características y más atributos que nos interesa guardar Las plantas tienen habitaciones que se identifican por un número (de la 1 hasta el número de habitaciones que haya. Está claro que para saber de qué habitación hablamos en un momento dado, no podemos decir la habitacion 10, habrá que decir la habitación 10, de la planta 2 o la que sea Aquí vemos la debilidad en identificación ya que para identificar un elemento de la entidad habitación, previamente necesitamos conocer el elemento de la entidad Planta con el que está relacionado. Por supuesto que también es una debilidad en existencia, ya que si desapareciera una planta, desaparecerían también las habitaciones. Jerarquía entre entidades Como ya hemos estudiado en la herencia dentro de la programación orientada a objetos, puede ocurrir que una entidad se pueda especializar. Es decir que una entidad pueda ser de diferentes tipos, y ademas, cada uno de esos subtipos tengan atributos o relaciones de forma individual (no compartidos). En este caso podremos establecer una jerarquía Jerarquia Es una estructura de datos en la cual tenemos entidades que se especializan en subtimos Cada subtipo a de tener atributos y/o relaciones de forma individual (Si no fuera así sería suficiente con tener un atributo llamado tipo) Jerarquía con atributos individuales Una editorial realiza publicaciones. Estas publicaciones pueden ser libros en cuyo caso necesitamos conocer el autor principal o también revistas, en cuyo caso necesitamos la tirada (número de ejmplares de esa publicación) Jerarquía con relaciones individuales En el ejemplo anterior además una publicaciones tiene subscriptores Entidad con un atributo tipo, pero sin jerarquía Concepto de agregación Atributos Qué son Atributos Son las características que queremos guardar de las entidades Van a permitir diferenciar una elemento de otro dentro de la entidad Se pueden representar de diferentes maneras, usaremos un cículo Se une a la entidad con una línea Tipos de atributos Atributo Clave Hemos dicho que una entidad representa un conjunto de elementos Por definición un conjunto está formado por 0 o más elementos los cuales han de ser necesariamente diferenciables Aplicado a nuestro caso, quiere decir que hemos de poder diferenciar dos elementos cualesqueira de nuestro conjunto. Esto se consigue teniendo uno o más atributos que constituyan la clave, es decir que sus valores no se pueden repetir. Representacion Otro caso: Atributo Compuesto Es un atributo que a su vez está formado por más atributos Representacion Se representa ligando con una flecha al atributo compuesto sus componentes Atributo Multivaluado Ocurre cuando un atributo puede tomar varios valores. (: No confundir con el hecho de que pueda tomar un valor entre una lista de valores posibles) Representación Se representa con un doble círculo Un alumno puede hablar varios idiomas Un alumno estudiante puede tener varios estudios Un alumno estudiante puede tener varios estudios pero solo nos interesa el de mayor nivel entre (ESO, BASH, CICLO, CERTIFICADO, GRADO) {{MRM_Definicion|Title=Atributo Derivado Es aquel atributo cuyo valor no necesitamos almacenarlo, ya que lo podemos calcular a partir de los valores de otro/s atributos y/o valores del sistema. Representación Se representa con líneas discontinuas en el círculo De un alumno se quiere saber su fecha de nacimiento y su edad La edad la podremos calcular a partir de la fecha de nacimiento y de la fecha actual que siempre podremos obtener del sistema Atributos de la relación Atributo de la relación Hay muchas ocasiones en las cuales las propiedades o características se establecen entre dos entidades que se relacionan Pero en realidad no pertenecen en particular a ninguna de ellas, sino que son características que toman valor cuando se establece la relación entre dos elementos relacionados En este caso diremos que el atributo es de la relación. Atributos de la relación Un programador trabaja en un proyecto con un determinado cargo el programador puede desempeñar diferentes cargos: (analista, programador, diseñador de software, maquetador) Este atributo toma valor cuando un programador trabaja en un proyecto Lo hace con undeterminado cargo. Interrelaciones o vínculos Relaciones Establecen las cardinalidades entre los elementos que se relacionan de entidades Sólo nos interesan los valores mínimos ( 0 o 1) y los máximos ( 1 o n). Lo que hay que hacer es establecer las preguntas de formas correctas. Representación Cardinalidades de la relación Cogiendo los máximos de las cardinalidades de las entidades, colocamos los máximos en las relaciones Esta pareja de números se llama la cardinalidad de la relación Los valores pueden ser (1:1), (M:N) o (1:N) Lo anteriormente expuesto corresponden a las cardinalidades de la entidad En el caso anterior diremos que la cardinalidad de Cliente es (1,1) y la de factura es (0,N) El hecho de ponerlos en los extremos opuestos favorece la lectura Un cliente tiene 0 o Muchas facturas Una Factura pertenece a 1 y solo 1 Cliente Pueden ser débil si relacionan una entidad fuerte con una débil Cardinalidad Qué es Cardinalidad de la entidad Cardinalidad de la relación Relaciones Nivel Lógico A este nivel vamos a usar el modelo relacional Es importante tener claro que lo que queremos realizar a este nivel es aplicar una serie de reglas para transformar el modelo entidad/interrelación o modelo de Chen en un modelo relacional Paso del modelo E/R a modelo Relacional Comparativa de términos Vamos a usar una serie de términos quizá nuevos, pero por todas conocidos Vemos la relación de ellos En este nivel hay que estudiar una serie de conceptos sencillos, que convienen dejar claros Elementos del nivel lógico Dominio y atributo Relación y tupla Restricciones Conceptos del nivel lógico: Elementos del modelo Dominio Un dominio es el conjuntos de valores que puede tomar un determinado atributo (campo). de un elemento concreto (tupla o fila) del objeto (relación o tabla). Podemos ver un dominio como un tipo de datos con restricciones. características de los valores de un dominio homogéneos Son volares todos del mismo tipo atómicos Son indivisibles Si dividiéramos el valor, perdería su significado Dice que el valor que ha de tomar cada atributo (campo) dentro de una tupla (fila) ha de ser atómico y pertenecer al dominio Atributo Un atributo son cada una de las características o propiedades de los elementos de información (tablas) Se define como el papel que desempeña un determinado dominio en una relación (tabla) Podemos ver un dominio como un tipo de datos con restricciones. Tupla Es cada una de las filas que vamos a tener en la tabla Se define como (no hace falta aprenderlo) Un conjunto de pares de la forma T ={(A1,D1),(A2,D2),....,(An,Dn)} donde {A1,,A2,....,An} (n>0) es el conjunto de nombres de atributos del esquema necesariamente distintos. {D1,,D2,....,Dn} son los dominios asociados a dichos atributos que no tienen que ser necesariamente distintos. Relación Una relación es la tabla que se va a formar Es el conjunto de tuplas que constituyen el contenido de la información del mundo real Una definición más formal Una relación es un conjunto de tuplas del mismo esquema , y un esquema de relación es el esquema de las tuplas que lo forman. Notación : R (A1:D1, A2:D2, ....., An:Dn) define una relación de esquema {(A1,D1),(A2,D2),....,(An,Dn)}. A partir de esta definición, diremos que dos relaciones R y S son compatibles si sus esquemas son idénticos. Restricciones Una restricción es una limitación que se va asociar a los posibles valores que se pueden dar en un momento dado Tipos de restricciones De dominio De clave De valor no nulo De integridad de entidades De integridad referencial Restricción de dominio Es un concepto básico Dice que el valor que ha de tomar cada atributo (campo) dentro de una tupla (fila) ha de ser atómico y pertenecer al dominio Restricción de valores no nulos En un momento dado, el valor de un atributo puede ser no conocido o que no se aplique. Dado ese caso se han de permitir valores nulos además de los valores del dominio. Dos valores nulos nunca se consideran iguales. (Se consideran difrentes entre si). Restricción de clave Una relación se define como un conjunto de tuplas. Por definición, todos los elementos de un conjunto son distintos; En consecuencia, todas las tuplas de una relación deben ser distintas. Esto implica que no puede haber dos tuplas que tengan los mismos valores para todos sus atributos. Para cumplir esta restricción va a haber un conjunto de atributos (1 o más) cuyos valores nunca se pueden repetir para dadas dos tuplas cualesquiera de la relación Tipos de claves Clave candidata Cada conjunto de atributos que satisfacen esta restricción se llaman clave candidata Clave principal Siempre hemos de elegir una de las claves candidatos como clave principal Claves alternativas Serán el resto de claves Valores de la clave Valor único Los valores de la clave nunca se pueden repetir Esto se aplica al conjunto de atributos que forman la clave Valor no nulo (También llamada restricción de integridad de entidades) Los valores de las claves nunca pueden ser nulo. Esto se aplica para cada atributo que forme parte de alguna clave candidata Restricción de Integridad Referencial Conocimiento previo Para explicar este concepto hay que tener claros los siguientes conceptos: Propagación de clave Clave extranjera o foránea Integridad referencial Propagación de clave Cuando creemos el modelo relacional solo vamos a tener relaciones (tablas) y atributos (campos) La forma de mantener la relación entre dos tablas o entidades va a ser propagando la clave Propagar la clave consiste en llevar la clave principal de una entidad a otra. Clave extranjera o foránea El atributo propagado en la relación o tabla no es una caracterísca del objeto o relación. Se conoce como elemento externo o extragero Como hace referencia a una clave principal se conoce como clave extragera o foránea Integridad referencial Integridad hace referencia a que algo sea bueno válido (integro) Referencia es que está señalando o haciendo alusión a otro elemento La integridad referencial es que los valores de las claves extranjeras o foráneas Han de ser valores que existan en la tabla donde el atributo referenciado es clave principal o bien ser nulos si se permite que no haya referencia (el mínimo de las cardinalidades). Paso del modelo Entidad/Interrelación al modelo Relacional Modelo Relacional Es la representación gráfica de la futura base de datos En este modelo solo vamos a tener dos elementos Relaciones o tablas Atributos o campos Ademas vamos a incorporar una serie de las restricciones vistas anteriormente Lo que nos queda ahora es determinar qué hacemos con cada elementos del modelo entidad/interrelacion (entidades, atributos y interrelaciones) en el modelo relacional. Podemos volver a ver la imagen del principio del tema: Entidades Transformación de entidades no débiles Cada entidad del modelo E-R genera una tabla. Atributos Atributos Cada atributo pasa a ser un campo en el modelo relacional. Si el atributo es clave en la tabla será clave también Si no lo es lo especificaremos tal cual Atributos multivaluados Los atributos multivaluados generarán una nueva tabla o relación. El la tabla propagamos la clave principal de la entidad donde el atributo está multivaluado. Este atributo será clave extranjera La clave principal será el conjunto de los dos atributos Atributos derivados En principio los atributos derivados no se ponen De ellos se debe de realizar un estudio y determinar qué hacer ¿Almaceno los atributos derivados? Almacenarlos implica dedicar espacio de almacenamiento y ahorrar tiempo en calcular su valor No almacenarlo es lo complementario Atributos compuestos En este caso tenemos dos opciones Almacenar como campos de la tabla los componentes del atributo compuesto Crear una tabla donde propaguemos la clave principal que pasará a ser a la vez clave principal y foránea Genero tabla por los atributos compuestos Analiza el tema de valores nulos Normalmetne son atributos semánticamente relacionados ¿Habrá muchas tuplas que no tengan valor en esos atributos Si es si, hay un problema de nulos, mejor generar una tabla Si es no, sin duda es mejor agregarlo en la tabla acutal El siguiente ejemplo muestra las dos opciones Interrelaciones A continuación vamos a estudiar las relaciones Interrelaciones o vínculos Estas pueden tener diferente cardinalidad (Luego analizaremos las ternarias): 1:N 1:1 M:N Es importante recordar el concepto de propagar la clave consiste en llevar la clave de una tabla (clave principal a otra tabla donde se convierte en clave extranjera o foránea queda establecida una restricción de integridad referencial entre ambas tablas Interrelaciones 1:N En este caso se produce la propagación de clave Siempre propagaremos de la entidad de cardinalidad N a la entidad de cardinalidad 1 Pero si lo vemos en el sentido de la Interrelación el sentido es 1-N Si hubiera atributos en la interrelación irán la la tabla a la que se propaga Realiza el siguiente ejercicio Dado el siguiente esquema E/R, obtén el modelo de tablas corresondiente Interrelaciones M:N En este caso se generamos una nueva relación o tabla La nueva tabla recibe propagada las claves de las entidades relacionadas Si la interrelacińo tuviera atributos, éstos formarían parte de la nueva relación o tabla Cada atributo propagado será una clave extrajera que referenciará a su tabla dónde es clave principal La clave de la nueva tabla será el conjunto de los dos atributos A veces hay que revisar si es suficiente o hay que añadir más información para la clave Realiza el siguiente ejercicio Dado el siguiente esquema E/R, obtén el modelo de tablas corresondiente Interrelaciones 1:1 Este es un caso poco frecuente que presenta diferentes opciones de resolución Para determinar qué hacer debemos de observar los mínimos, en cuyo caso tenemos tres opciones Los dos extremos opcionales un extremo opcional y otro obligatorio Los dos extremos obligatorios 1:1 con opcionalidad en un extremo Es este caso propagamos la clave de la entidad con opcionalidad a la entidad obligada Además la clave extranjera debe tener una restricción de valor único 1:1 con opcionalidad en ambos extremos En este caso,para mantener la información, debemos realizar una doble propagación de claves En ambos casos, la clave propagada, deberá de tener la restricción de valor único 1:1 con obligatoriedad en ambos extremos En este caso conviene jutar las dos entidades en una única tabla o relación juntando los atributos La clave será la unión de las dos claves de cada entidad Nivel Físico