Principles of Relational Databases
Principles of Relational Databases
Embark on a journey through relational database fundamentals with this educational resource. Covering topics from logical data models to normalization, it provides a foundational understanding of relational database design and management. This material delves into the intricacies of tables, keys, normal forms, and more.
Principles of Relational Databases
@ProfGastonPerez1 week ago

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-  Independencia fÃsica . La forma de almacenar los datos, no debe influir en su manipulación lógica
-  Independencia lógica . Las aplicaciones que utilizan la base de datos no deben ser modificadas por que se modifiquen elementos de la base de datos.
-  Flexibilidad . La base de datos ofrece fácilmente distintas vistas en función de los usuarios y aplicaciones.
-  Uniformidad . Las estructuras lógicas siempre tienen una única forma conceptual (las tablas)
- Â Sencillez .
- Â Tupla. Cada fila de la tabla (cada ejemplar que la tabla representa)
- Â Atributo. Cada columna de la tabla
-  Grado. Número de atributos de la tabla
-  Cardinalidad. Número de tuplas de una tabla
-  Dominio . Conjunto válido de valores representables por un atributo.
-  Persistentes. Sólo pueden ser borradas por los usuarios:
- Â Base . Independientes, se crean indicando su estructura y sus ejemplares.
-  Vistas . Son tablas que sólo almacenan una definición de consulta, resultado de la cual se produce una tabla cuyos datos proceden de las bases o de otras vistas e instantáneas. Si los datos de las tablas base cambian, los de la vista que utiliza esos datos también cambia.
-  Instantáneas . Son vistas (creadas de la misma forma) que sà que almacenan los datos que muestra, además de la consulta que dio lugar a esa vista. Sólo modifican su resultado (actualizan los datos) siendo refrescadas por el sistema cada cierto tiempo.
-  Temporales . Son tablas que se eliminan automáticamente por el sistema. Pueden ser de cualquiera de los tipos anterior
-  Dirección: 50 caracteres
-  Nacionalidad: Español, Francés, Italiano,...
- Â verdadero Y (AND) nulo da como resultado, nulo
- Â falso Y (AND) nulo da como resultado, falso
- Â verdadero O (OR) nulo da como resultado, verdadero
- Â falso O nulo da como resultado nulo
-  la negación de nulo, da como resultado nulo
- Â No puede haber dos tuplas iguales
- Â El orden de las tuplas no importa
- Â El orden de los atributos no importa
-  Cada atributo sólo puede tomar un valor en el dominio en el que está inscrito
- Â Clave primaria . Hace que los atributos marcados como clave primaria no puedan repetir valores.
- Â Unicidad . Impide que los valores de los atributos marcados de esa forma, puedan repetirse.
-  Obligatoriedad . ProhÃbe que el atributo marcado de esta forma no tenga ningún valor
-  Integridad referencial . ProhÃbe colocar valores en una clave externa que no estén reflejados en la tabla donde ese atributo es clave primaria.
-  Regla de validación. Condición que debe de cumplir un dato concreto para que sea actualizado.
- 1> Información . Toda la información de la base de datos debe estar representada explÃcitamente en el esquema lógico. Es decir, todos los datos están en las tablas.
- 2> Acceso garantizado . Todo dato es accesible sabiendo el valor de su clave y el nombre de la columna o atributo que contiene el dato.
- 3> Tratamiento sistemático de los valores nulos . El DBMS debe permitir el tratamiento adecuado de estos valores
- 4> Catálogo en lÃnea basado en el modelo relacional. Los metadatos deben de ser accesibles usando un esquema relacional.
- 5> Sublenguaje de datos completo . Al menos debe de existir un lenguaje que permita el manejo completo de la base de datos. Este lenguaje, por lo tanto, debe permitir realizar cualquier operación.
- 6> Actualización de vistas. El DBMS debe encargarse de que las vistas muestren la última información
- 7> Inserciones, modificaciones y eliminaciones de dato nivel. Cualquier operación de modificación debe actuar sobre conjuntos de filas, nunca deben actuar registro a registro.
- 8> Independencia fÃsica. Los datos deben de ser accesibles desde la lógica de la base de datos aún cuando se modifique el almacenamiento.
- 9> Independencia lógica. Los programas no deben verse afectados por cambios en las tablas
- 10> Independencia de integridad. Las reglas de integridad deben almacenarse en la base de datos (en el diccionario de datos), no en los programas de aplicación.
- 11> Independencia de la distribución. El sublenguaje de datos debe permitir que sus instrucciones funciones igualmente en una base de datos distribuida que en una que no lo es.
- 12> No subversión . Si el DBMS posee un lenguaje que permite el recorrido registro a registro, éste no puede utilizarse para incumplir las reglas relacionales.



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mo odel los lógicos de datos m de os lógicos de datos
esquema canónico

Ilustración 1, Posición de esquema canónico dentro de los esquema de creación de una base de datos
El esquema canónico o lógico global, es un esquema que presenta de forma conceptual la estructura de una base de datos. Es un esquema que depende del tipo de DBMS que vayamos a utilizar.
Se crea a partir del modelo conceptual (véase el documento Diseño Conceptual de Bases de Datos en www.jorgesanchez.net/bd ). Y servirÃa para cualquier base de datos comercial del tipo elegido en el esquema (hay esquemas relacionales, en red, jerárquicos,...)
tipos de base de datos
jerárquicas
En ellas se organiza la información se organiza con un jerarquÃa en la que la relación entre las entidades de este modelo siempre es del tipo padre / hijo . De esta forma hay una serie de nodos que contendrán atributos y que se relacionarán con nodos hijos de forma que puede haber más de un hijo para el mismo padre (pero un hijo sólo tiene un padre).
Las entidades de este modelo se llaman segmentos y los atributos campos . La forma visual de este modelo es de árbol invertido, en la parte superior están los padres y en la inferior los hijos.
Diseño conceptual de bases de datos
modelos lógicos de datos
en red
Se trata de un modelo que se utilizó durante mucho tiempo. Organiza la información en registros y enlaces . Los registros representan las entidades del modelo entidad / relación. En los registros se almacenan los datos utilizando atributos . Los enlaces permiten relacionar los registros de la base de datos.
El modelo en red más aceptado es el llamado codasyl , que durante mucho tiempo se ha convertido en un estándar.
Las bases de datos en red son parecidas a las jerárquicas sólo que en ellas puede haber más de un padre. En este modelo se pueden representar perfectamente relaciones varios a varios. Pero su dificultad de manejo y complejidad hace que se estén abandonando completamente.
relacionales
Los datos se muestran en forma de tablas y relaciones. Este es el modelo que se comenta en el presente documento. De hecho es el claramente más popular.
orientadas a objetos
Desde la aparición de la programación orientada a objetos (POO u OOP) se empezó a pensar en bases de datos adaptadas a estos lenguajes. En estos lenguajes los datos y los procedimientos se almacenan juntos. Esta es la idea de las bases de datos orientadas a objetos.
A través de esta idea se intenta que estas bases de datos consiguen arreglar las limitaciones de las relacionales. Por ejemplo el problema de la herencia, tipos definidos por el usuario, disparadores almacenables en la base de datos, soporte multimedia...
Se supone que son las bases de datos de tercera generación (la primera fue las bases de datos en red y la segunda las relacionales), lo que significa que el futuro parece estar a favor de estas bases de datos. Pero siguen sin reemplazar a las relacionales (aunque cada vez hay más).
Su modelo conceptual se suele diseñar en UML y el lógico en ODMG 3.0
objeto relacionales
Tratan de ser un hÃbrido entre el modelo relacional y el orientado a objetos. El problema de las bases de datos orientadas a objetos es que requieren reinvertir de nuevo para convertir las bases de datos. En las bases de datos objeto relacionales se intenta conseguir una compatibilidad relacional dando la posibilidad de integrar mejoras de la orientación a objetos.
Estas bases de datos se basan en el estándar SQL 99 que dictó las normas para estas bases de datos. En ese estándar se añade a las bases relacionales la posibilidad de almacenar procedimientos de usuario, triggers, tipos definidos por el usuario, consultas recursivas, bases de datos OLAP, tipos LOB,...
Las últimas versiones de la mayorÃa de las grandes bases de datos relacionales (Oracle, SQL Server, Informix, ...) son objeto relacionales.
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mo odel lo relacional l m de o relaciona
introducción
Edgar Frank Codd a finales definió las bases del modelo relacional a finales de los 60. Trabajaba para IBM empresa que tardó un poco en implementar sus bases. Pocos años después el modelo se empezó a implementar cada vez más, hasta ser el modelo de bases de datos más popular.
En las bases de Codd se definÃan los objetivos de este modelo:
En 1978, IBM desarrolla el lenguaje QBE. Que aproximaba la idea relacional a sus ficheros VSAM. En 1979 Oracle se convierte en el primer producto comercial DBMS relacional (RDBMS). En 1980 aparece Ingres que utilizaba el lenguaje Quel que implementaba el cálculo relacional.
evolución del modelo relacional

Las bases de datos relacionales se basan en el uso de tablas (también se las llama relaciones ). Las tablas se representan gráficamente como una estructura rectangular formada por filas y columnas. Cada columna almacena información sobre una propiedad determinada de la tabla (se le llama también atributo ), nombre, dni, apellidos, edad,.... Cada fila posee una ocurrencia o ejemplar de la instancia o relación representada por la tabla (a las filas se las llama también tuplas ).
NOMBRE

Ilustración 3, Representación de una tabla en el modelo relacional
terminologÃa relacional
tipos de tablas
dominios
Los dominios suponen una gran mejora en este modelo ya que permiten especificar los posibles valores válidos para un atributo. Cada dominio incorpora su nombre y una definición del mismo. Ejemplos de dominio:
Los dominios pueden ser también compuestos a partir de otros (año, mes y dÃa = fecha)
claves
clave candidata
Conjunto de atributos de una tabla que identifican unÃvocamente cada tupla de la tabla.
clave primaria
Clave candidata que se escoge como identificador de las tuplas.
clave alternativa
Cualquier clave candidata que no sea primaria
clave externa o secundaria
Atributo de una tabla relacionado con una clave de otra tabla.
nulos
Los valores nulos indican contenidos de atributos que no tienen ningún valor. En claves secundarias indican que el registro actual no está relacionado con ninguno. En otros atributos indica que no se puede rellenar ese valor por la razón que sea.
Las bases de datos relacionales admiten utilizar ese valor en todo tipo de operaciones. Eso significa definir un tercer valor en la lógica. Además de el valor verdadero o falso, existe el valor para los nulos.
La razón de este tercer valor ambiguo es que comparar dos atributos con valor nulo, no puede resultar ni verdadero, ni falso. De hecho necesitamos definir la lógica con este valor:
Diseño conceptual de bases de datos
modelo relacional
restricciones
Se trata de unas condiciones de obligado cumplimiento por los datos de la base de datos. Las hay de varios tipos.
inherentes
Son aquellas que no son determinadas por los usuarios, sino que son definidas por el hecho de que la base de datos sea relacional. Por ejemplo:
semánticas
El modelo relacional permite a los usuario incorporar restricciones personales a los datos. Las principales son:
las 12 reglas de Codd
Preocupado por los productos que decÃan ser sistemas gestores de bases de datos relacionales (RDBMS) sin serlo, Codd publica las 12 reglas que debe cumplir todo DBMS para ser considerado relacional. Estas reglas en la práctica las cumplen pocos sistemas relacionales. Las reglas son: