Guia - Base de Datos

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Titulación Ciclo ¡ Ingeniero en Informática

IV

Fundamento de

Base de Datos

Guía didáctica

4 créditos

Departamento de Ciencias de la Computación y Electrónica

Sección Tecnologías Avanzadas de la Web y SBC

La Universidad Católica de Loja

MODALIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA

Autores:

Juan Carlos Morocho

Audrey Romero

Estimado estudiante recuerde que la presente guía didáctica está disponible en el EVA en formato PDF interactivo, lo que le permitirá acceder en línea a todos los recursos educativos.

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Juan Carlos Morocho Audrey Romero

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

CC_{Ecuador 3.0 By NC ND}

Diagramación, diseño e impresión:

EDILOJA Cía. Ltda. Telefax: 593-7-2611418 San Cayetano Alto s/n

www.ediloja.com.ec [email protected] Loja-Ecuador Segunda edición Sexta reimpresión ISBN-978-9942-08-202-2

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2. Índice

... 3

3. Introducción

... 7

4. Bibliografía

... 9

4.1. Básica ... 9

4.2 Complementaria ... 9

5. Orientaciones generales para el estudio

... 11

6. Proceso de enseñanza-aprendizaje para el logro de competencias

... 13

PRIMER BIMESTRE 6.1. Competencias Genéricas ... 13

6.2 Planificación para el trabajo del alumno ... 13

6.3. Sistema de evaluación de la asignatura (primero y segundo bimestres) ... 17

6.4. Orientaciones específicas para el aprendizaje por competencias ... 18

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LAS BASES DE DATOS ... 18

1.1. Importancia de las bases de datos ... 18

1.2. Sistemas tradicionales basados en archivos ... 18

1.3. Sistema de base de datos ... 19

1.4. Papeles en un entorno de base de datos ... 19

1.5. Historia de los sistemas de gestión de base de datos ... 20

1.6. Ventajas y desventajas de los SGBD ... 20

Autoevaluación 1 ... 22

UNIDAD 2: ENTORNO DE LA BASE DE DATOS ... 23

2.1. La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC ... 23

2.2. Lenguajes de base de datos ... 24

2.3. Modelos de datos y modelado conceptual ... 24

2.4. Funciones de un SGBD ... 25

2.5. Componentes de un SGBD ... 27

2.6. Arquitecturas de SGBD multiusuario ... 27

UNIDAD 3: EL MODELO RELACIONAL Y LOS LENGUAJES RELACIONALES ... 30

3.1. Breve historia del modelo relacional ... 30

3.2. Terminología usada en el modelo relacional ... 30

3.3. Restricciones de integridad... 33

3.4. Vistas ... 33

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4.1. Algebra Relacional ... 36

4.2. Operaciones Unarias ... 36

4.3. Operaciones de conjuntos ... 37

4.4. Cálculo relacional ... 38

UNIDAD 5: MANIPULACIÓN DE DATOS ... 42

5.1. Lenguaje de Consulta Estructurado: SQL... 42

5.2. Escritura de comandos SQL ... 43

5.3. Manipulación de datos ... 43

5.4. Instrucción de consultas: SELECT ... 43

5.5. Actualizaciones de la base de datos ... 44

SEGUNDO BIMESTRE 6.5. Competencias Genéricas ... 47

6.6. Planificación para el trabajo del alumno ... 47

6.7. Orientaciones específicas para el aprendizaje por competencias ... 50

UNIDAD 6: DEFINICIÓN DE DATOS ... 50

6.1. Tipos de datos ... 50

6.2. Características de mejora de la integridad ... 52

6.3. Definición de datos ... 52

6.4. Privilegios y Seguridad ... 57

UNIDAD 7: MODELO ENTIDAD RELACIÓN ... 63

7.1. Elementos del modelo ER ... 63

7.2. Tipos de entidad ... 63

7.3. Tipos de relación ... 64

7.4. Atributos ... 64

7.5. Atributos de las relaciones ... 65

7.6. Claves ... 65

7.7. Tipos de entidades fuertes y débiles. ... 65

7.8. Restricciones estructurales ... 66

7.9. Modelo entidad relación avanzado ... 67

UNIDAD 8: NORMALIZACIÓN ... 71

8.1. Objetivos del diseño de bases de datos ... 71

8.2. Peligros en el diseño de bases de datos Relacionales. ... 71

8.3. Normalización ... 73

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8.6. Redundancia de datos y anomalías de actualización ... 74

8.7. Dependencias funcionales ... 74

8.8. El Proceso de normalización ... 75

UNIDAD 9: METODOLOGÍA: DISEÑO CONCEPTUAL DE LA BASE DE DATOS ... 79

9.1. Metodología de diseño de base de datos ... 79

9.2. Diseño conceptual de la base de datos ... 79

9.3. Paso 1 Construcción de un modelo conceptual de los datos ... 80

UNIDAD 10: METODOLOGÍA: DISEÑO LÓGICO DE BASES DE DATOS PARA EL MODELO RELACIONAL ... 85

10.1. ... Metodología de diseño lógico de bases de datos para el modelo relacional ... 85

10.2. ... Paso 2 Construir y validar el modelo lógico de los datos ... 85

7. Solucionario

... 92

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3. Introducción

La asignatura de Fundamentos de Base de Datos, es una de las materias troncales de la carrera de Ingeniería Informática, se dicta en el cuarto ciclo y tiene una valoración de cuatro créditos.

Su propósito fundamental es brindar al profesional en formación el conocimiento, análisis y claridad de conceptos, reglas y procedimientos que son necesarios de cara al desarrollo de sistemas informáticos de cualquier tipo (sistemas de información, sistemas de gestión, etc.), y que servirán de base para la asignatura de Base de Datos Avanzadas.

Adentrarnos en el mundo de las bases de datos es sin lugar a duda, apasionante; a menudo interactuamos con bases de datos, muchas de las veces sin ser conscientes de aquello. Cuando cancelamos las compras del supermercado el cajero accede a una base de datos, así mismo si reservamos nuestros tickets de avión a través de internet estamos accediendo a una base de datos, al hacer alguna transacción a través del cajero automático estamos interactuando con una base de datos; en fin en muchas actividades cotidianas estamos haciendo uso de las bases de datos, y seguramente querrá conocer más a fondo cómo se gestiona la información dentro de ellas, cómo se diseña una base de datos, cuáles son los productos de base de datos que se puede utilizar, y demás preguntas a las que podrá darles respuesta una vez que hayamos desarrollado los contenidos propuestos para la presente asignatura.

Así también algunos temas le resultarán difíciles de entender, sin embargo, conforme vaya avanzando y adentrándose en esta temática se irán despejando aquellas dudas, le recuerdo que para ello también puede contar con la ayuda de su profesor. Esta asignatura, al igual que las otras que componen su malla curricular, requiere de su dedicación, esfuerzo, constancia y responsabilidad, virtudes que de ser aplicadas contarán seguro con una gran recompensa: su título profesional.

Dentro de cualquier herramienta software, a menudo encontraremos que uno de sus componentes es una base de datos, por tanto es evidente que la utilización de este tipo de herramienta aporta una gran ayuda en términos de manejo de la información, almacenamiento, seguridad, manejo concurrente de usuarios entre otros beneficios, de ahí la importancia de esta asignatura, ya que el desarrollo de los contenidos nos dará la oportunidad de adquirir estos conocimientos y poder gestionar o tomar mejores decisiones en nuestra vida profesional. A continuación exponemos unas líneas de un autor que refuerzan lo que hemos mencionado:

“Hoy, la importancia e impacto de las bases de datos es incuestionable a medida que organizaciones gubernamentales, instituciones académicas, y entidades comerciales crean y mantienen importantes bases de datos que contienen toda clase de información desde documentos de texto en lenguaje natural, tablas estadísticas, datos financieros y objetos multimedios hasta datos de naturaleza técnica y científica.

Además de la arquitectura y sistema deben proveer integridad, recuperación, concurrencia, y seguridad.” (Ramírez, s.f.)

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los componentes del modelo relacional, la cuarta unidad hace referencia a las operaciones del álgebra relacional y cálculo relacional, la quinta unidad abarca la manipulación de datos con SQL.

Para el segundo bimestre la unidad seis se refiere a definición de datos con lenguaje SQL, la unidad siete estudia el modelo E/R, la unidad ocho desarrolla el tema de la normalización, la unidad nueve se refiere a la fase de diseño conceptual y finalmente, la unidad diez que hace referencia al diseño lógico de base de datos.

Le invitamos a que juntos llevemos el estudio de esta importante asignatura, recordándole que estamos para guiar y apoyar su proceso enseñanza/aprendizaje.

Finalmente, queremos desearle el mejor de los éxitos en el presente ciclo de estudios y animarle a que realice su mejor esfuerzo para continuar por el camino de superación profesional y personal que contribuyen a su formación integral.

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4. Bibliografía

4.1. Básica

• Connolly, T. y Begg, C.(2005).Sistemas de bases de datos. Un enfoque práctico para diseño, implementación y gestión. Madrid: Pearson Education.

Este texto propone los temas que se deben abordar dentro de la asignatura de Fundamentos de Base de Datos. Su contenido es bastante didáctico, ofrece recursos para que el estudiante pueda autoevaluarse al final de cada unidad, dispone de casos de estudio sobre los cuales se puede ir desarrollando la parte práctica de la asignatura. También ofrece recursos adicionales en la web que ayudan al estudiante a complementar los contenidos del texto.

• Morocho, J. y Romero, A. (2011). Guía didáctica de Fundamentos de Base de Datos. Loja-Ecuador: UTPL.

Guía didáctica diseñada para el estudio de Fundamentos de Base de Datos en la carrera de Ingeniería en Informática de la Modalidad Abierta y a Distancia de la Universidad Técnica Particular de Loja. En este material encontrará breves explicaciones, comentarios, de cada uno de los temas, además de ejercicios propuestos y autoevaluaciones, que le ayudarán como un indicador del logro de las competencias propuestas para la presente asignatura.

4.2 Complementaria

• Scott, Urman (2002). Oracle 9i PL/SQL Programming. Madrid: McGraw Hill/Osborne.

Este material bibliográfico le puede servir para profundizar sobre el lenguaje SQL, tanto manipulación como definición de datos.

• Silberschatz, A.; Korth H. y Sudarshan . (1998). Fundamentos de Bases de Datos. Madrid: McGraw Hill.

En este texto encontrará material complementario sobre modelado entidad-relación y sobre normalización, que ayudarán al estudiante en el desarrollo de los temas propuestos para la asignatura.

Direcciones electrónicas

Amiagada, A. y Aranda,J. (2006). Curso de Base de Datos. Universidad de las Américas. Recuperado el 28 de febrero del 2011 desde http://nuestro.net78.net/clases_jjaa/Bases_Datos/

Curso de base de datos, en donde puede encontrar temas como conceptos del modelo relacional y algebra y cálculo relacional que ayudarán a complementar sus conocimientos.

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Curso de base de datos abierto, en donde puede encontrar temas como conceptos del modelo relacional y el proceso del modelado E/R, que le ayudarán a complementar sus conocimientos.

Castillo, C. (2007). Convertir Entidad-Relación en Modelo Relacional. Universitat Pompeu Fabra.

Este documento contiene información acerca de la transformación del modelo conceptual al modelo lógico.

Greenberg, N., Nathan, P. (2001). Introduction to Oracle 9i: SQL. Oracle Corporation.

En este documento puede encontrar todo lo referente al lenguaje SQL Oracle en la versión 9i.

Oracle home page. Recuperado el 12 de Febrero del 2011 desde http://www.oracle.com/index.html Sitio de uno de los sistemas de gestión de base de datos más reconocido a nivel mundial. Aquí encontrará recursos como documentación, podcast, software y noticias relevantes de la industria de base de datos. Martínez, J. L., Martínez, P. y Mingo, J. M. (2008). OCW: Fundamentos de las bases de datos. Grupo de bases de datos avanzadas, departamento de informática, Universidad Carlos III de Madrid. Recuperado el 28 de febrero del 2011 desde http://ocw.uc3m.es/informatica/fundamentos-de-bases-de-datos. Curso de base de datos abierto, en donde puede encontrar temas como conceptos fundamentales de base de datos, modelo de datos relacional y lenguaje SQL, que le ayudarán a complementar sus conocimientos.

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5. Orientaciones generales para el estudio

Estudiar a distancia es un reto que requiere esfuerzo, dedicación y sobre todo de organización, por ello debe hacer de esta actividad un trabajo continuo y sistemático, organice su tiempo de manera que pueda verdaderamente aprovechar los contenidos que se le están ofreciendo. Creemos conveniente brindarle algunas recomendaciones de cara al desarrollo de los contenidos en el semestre, para un mejor aprovechamiento de los recursos:

Recursos

La asignatura de Fundamentos de Base de Datos, tiene como texto base “Sistemas de bases de datos. Un enfoque práctico para diseño, implementación y gestión”, de Connolly y Begg, además como apoyo principal la Guía Didáctica, estos serán los principales recursos con los que usted contará para la revisión de cada uno de los contenidos de esta asignatura y para orientarse en cuanto al avance de la misma. • El texto base es rico en contenidos, cuenta además con herramientas muy didácticas como: figuras

ilustrativas, casos de estudio, resúmenes, actividades recomendadas al final de cada unidad, ejercicios propuestos, un glosario al que usted podrá recurrir cuando encuentre un término desconocido y una serie de apéndices en donde encontrará información relevante a manera de resumen.

• En cuanto a la guía, su fin principal es el de orientar al estudiante, indicándole los temas del libro que debe revisar y los conceptos a los cuáles deberá poner un mayor énfasis; la guía didáctica servirá también para ir midiendo la asimilación de conocimientos, así que se proponen cuestionarios, ejercicios y otras actividades que complementen su aprendizaje.

• Es recomendable que desarrolle las autoevaluaciones propuestas en la guía didáctica, al final de cada unidad, pues estas le ayudarán a medir el nivel de asimilación de los contenidos y en caso de ser necesario enfocarse en los temas que debe reforzar.

• Dentro de la guía también dispone de una herramienta muy importante que es la planificación para el trabajo del alumno, en la cual está la dosificación de contenidos que debe ir desarrollando durante cada semana del semestre académico, que le permitirán ir adquiriendo las competencias que se ha planteado para la asignatura de fundamentos de base de datos.

Técnicas de estudio

• Para comenzar sus estudios, usted deberá primero remitirse a la guía didáctica en donde se le darán instrucciones acerca de la información que deberá revisar, luego se remitirá al libro y cuando los contenidos hayan quedado claros deberá volver una vez más a la guía para concentrarse en aquellos conceptos fundamentales y realizar una serie de actividades complementarias propuestas. Utilice las técnicas de estudio que más se ajusten a usted (subrayados, resúmenes, cuadros sinópticos, esquemas, gráficas, etc.).

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por semana, aunque en ocasiones debido a la dificultad o facilidad de ciertos temas, este tiempo podrá variar.

Interactividad

Adicional al material básico, usted contará con otros recursos tecnológicos que le servirá para profundizar o complementar lo aprendido, como son:

• Entorno Virtual de Aprendizaje, en donde usted encontrará documentos, videos, foros, chats en el que participan además de su profesor sus compañeros, logrando así una total retroalimentación de los contenidos desarrollados.

• Biblioteca Virtual, a la que puede acceder a través de la página web de la universidad http://www. utpl.edu.ec/biblioteca, en donde encontrará enlaces a importantes bibliotecas virtuales de todo el mundo que pueden ser consultadas por usted.

• En sus evaluaciones a distancia usted encontrará los datos completos de su profesor-tutor, con el cual se podrá comunicar constantemente a través de la línea telefónica, correo electrónico, entorno virtual, google talk o skype para hacerle llegar sus inquietudes ya que ud. está en un proceso de aprendizaje y siempre se requiere de ayuda para esclarecer alguna duda o para ratificar sus ideas. Recuerde que siempre será un gusto poder ayudarle.

Evaluación

Al final de cada bimestre, deberá entregar las evaluaciones a distancia (30% de la calificación final) en las fechas establecidas para el efecto y luego rendir sus evaluaciones presenciales (70% de la calificación final), que sumados deberán dar un total de 20 puntos por bimestre. Debe obtener una nota mínima de 14 puntos sobre 20, de lo contrario tendrá que rendir una evaluación supletoria que reemplazará a la nota bimestral. Para superar la asignatura debe contabilizar un mínimo de 28 puntos.

Estimado profesional en formación, recuerde que de su constancia y esfuerzo depende el cumplir con las metas que se ha planteado para el presente semestre y cuente con la ayuda del profesor tutor para apoyarle en la consecución de sus objetivos.

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6. Proceso de enseñanza-aprendizaje para el logro de competencias

PRIMER BIMESTRE

6.1. Competencias Genéricas

• Capacidad de abstracción, análisis y síntesis

• Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica • Conocimiento sobre el área de estudio y la profesión

• Capacidad de aprender a aprender como política de formación continua

6.2 Planificación para el trabajo del alumno

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS INDICADORES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CRONOGRAMA ORIENTATIVO Tiempo Estimado Analizar las necesidades de conocimiento necesarias para resolver un problema Realizar la gestión y recuperación de información generada en los sistemas informáticos • Identifica conceptos clave de los sistemas de bases de datos, sus antecesores y SGBD

Unidad 1 Introducción a las bases

de datos 1.1. Importancia de las bases de datos 1.2. Sistemas tradicionales basados en archivos 1.3. Sistemas de bases de datos 1.4. Papeles en un entorno de base de datos 1.5. Historia de los sistemas de gestión de base de datos 1.6. Ventajas y desventajas de un SGBD • Lectura comprensiva del primer capítulo del texto base según las indicaciones de la guía didáctica • Desarrollar un cuadro

sinóptico a manera de cronología sobre la evolución de las bases de datos

• Desarrollo de actividades recomendadas en la guía para la primera unidad. • Revisar anuncios publicados en el EVA • Empezar el desarrollo de la de la evaluación a distancia que corresponda a la primera unidad Semana 1 • 4 horas de autoestudio • 4 horas de interacción

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COMPETENCIAS ESPECÍFICAS INDICADORES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CRONOGRAMA ORIENTATIVO Tiempo Estimado • Reconoce los beneficios de contar con la arquitectura ANSI-SPARC • Descubre y argumenta las funciones que debe cumplir una base de batos

Unidad 2 El entorno de la base de

datos

2.1. La arquitectura en tres niveles de ANSI -SPARC 2.2. Lenguajes de base de datos 2.3. Modelos de datos – modelado conceptual 2.4. Funciones de un SGBD 2.5. Componentes de un SGBD 2.6. Arquitecturas de SGBD multiusuario • Lectura comprensiva del segundo capítulo del texto base siguiendo las indicaciones de la guía didáctica • Interprete con sus

propias palabras el gráfico 2.1 del texto base que hace referencia a la arquitectura ANSI-SPARC

• Generación de mapa conceptual sobre funciones de una base de datos

• Desarrollo de actividades recomendadas en la guía para la segunda unidad. • Revisar anuncios publicados en el EVA • Desarrollo de la parte de la evaluación a distancia que corresponda a la segunda unidad Semana 2 • 4 horas de autoestudio • 4 horas de interacción • Identifica los conceptos elementales en el modelo relacional • Identifica la conexión con las relaciones matemáticas • Analiza la importancia de los elementos de este modelo Unidad 3 Modelo Relacional

3.1. Breve historia del modelo relacional 3.2. Terminología usada en modelo relacional 3.3. Restricciones de integridad 3.4. Vistas • Lectura comprensiva del tercer capítulo de acuerdo a las indicaciones de la guía didáctica • Generación de mapa conceptual de los componentes del modelo relacional • Desarrollo de actividades recomendadas en la guía para la tercera unidad • Revisar anuncios en el EVA • Desarrollo de la parte de la evaluación a distancia correspondiente a la tercera unidad Semana 3 • 4 horas de autoestudio • 4 horas de interacción

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COMPETENCIAS ESPECÍFICAS INDICADORES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CRONOGRAMA ORIENTATIVO Tiempo Estimado • Aplica las operaciones de álgebra relacional en tablas relacionales • Aplica las operaciones de cálculo relacional en tablas relacionales Unidad 4 Algebra relacional/ Cálculo relacional 4.1. Algebra relacional 4.2. Operaciones unarias 4.3. Operaciones de conjuntos 4.4. Cálculo relacional • Lectura comprensiva del cuarto capítulo del texto base de acuerdo a las indicaciones de la guía didáctica • Elaboración de una tabla resumen, de operaciones del álgebra y cálculo relacionales. • Desarrollo de actividades recomendadas en la guía para la cuarta unidad

• Revisar anuncios en el EVA

• Revisar los ejercicios resueltos en el texto base

• Desarrollar los ejercicios propuestos al final del capítulo en el texto base • Desarrollo de la parte de la evaluación a distancia que corresponda a la cuarta unidad Semana 4 • 4 horas de autoestudio • 4 horas de interacción • Analiza la relación entre álgebra relacional y el lenguaje SQL • Analiza la importancia del lenguaje SQL • Utiliza las sentencias SQL para manipulación de datos haciendo consultas simples o compuestas Unidad 5 SQL – Manipulación de Datos 5.1. Lenguaje de consulta estructurado SQL 5.2. Escritura de comandos SQL 5.3. Manipulación de datos 5.4. Instrucción de consultas: SELECT • Lectura comprensiva del quinto capítulo del texto base de acuerdo a las indicaciones de la guía didáctica • Desarrollo de actividades recomendadas en la guía para la quinta unidad

• Revisar anuncios en el EVA

• Revisar los ejercicios resueltos en el texto base

• Desarrollar los ejercicios propuestos al final del capítulo en el texto base • Desarrollo de la parte de la evaluación a distancia que corresponda a la quinta unidad Semana 5 y 6 • 8 horas de autoestudio • 8 horas de interacción

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COMPETENCIAS ESPECÍFICAS INDICADORES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CRONOGRAMA ORIENTATIVO Tiempo Estimado Unidades de la 1 - 5 • Aplicación de autoevaluaciones de la guía didáctica de las unidades 1 - 5 • Revisión de foro de consultas al profesor • Realización de ejercicios propuestos en el EVA • Revisión de videos en http://www.youtube. com de las unidades

Semana 7 y 8

• 8 horas de autoestudio • 8 horas de

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6.3. Sistema de evaluación de la asignatura (primero y segundo bimestres)

Formas de evaluación Competencia: criterio 1. A ut oev aluación * 2. Heteroevaluación 3. C oev aluación Evaluación a distancia ** Evaluación presencial Par te objetiv a Par te de ensa yo In ter ac ción en el E VA Prueba objetiv a A ctitudes Comportamiento ético X X X X X Cumplimiento, puntualidad, responsabilidad X X

Esfuerzo e interés en los trabajos X X X X

Respeto a las personas y a las

normas de comunicación X X

Habilidades

Creatividad e iniciativa X X

Contribución en el trabajo

colaborativo y de equipo X

Presentación, orden y ortografía X X X X

Emite juicios de valor

argumentadamente X X

C

onocimien

tos

Dominio del contenido X X X X X

Investigación (cita fuentes de

consulta) X X

Aporta con criterios y soluciones X X X

Análisis y profundidad en el desarrollo de temas X X PORCENTAJE Estr at eg ia de apr endizaje 10% 20% 30% M áximo 1 pun to (c ompleta la ev aluación a distancia) 70% A

ctividades _presenciales y en el _EVA

Puntaje 2 4 6 14

TOTAL

20 puntos

Para aprobar la asignatura se requiere obtener un puntaje mínimo de 28/40 puntos, que equivale al 70%.

* Son estrategias de aprendizaje, no tienen calificación; pero debe responderlas con el fin de autocomprobar su proceso de aprendizaje.

** Recuerde que la evaluación a distancia consta de dos partes: una objetiva y otra de ensayo, debe desarrollarla y entregarla en su respectivo centro universitario.

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6.4. Orientaciones específicas para el aprendizaje por competencias

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LAS BASES DE DATOS

Para el desarrollo de esta unidad, vaya revisando conjuntamente con esta guía el capítulo 1 del texto base: Introducción a las bases de datos

Estimado estudiante, iniciamos el estudio de la asignatura abordando temas fundamentales para insertarnos en el contexto de las bases de datos, lo que le permitirá conocer cómo evolucionaron las bases de datos, las funciones típicas, componentes principales y el personal implicado en los sistemas de gestión de bases de datos.

1.1. Importancia de las bases de datos

Iniciemos destacando que en la actualidad las bases de datos son parte de la vida cotidiana igualmente forman parte esencial de los Sistemas de Información y su aplicabilidad está en casi todas las actividades diarias.

De seguro usted cuenta con su cédula de ciudadanía que la obtuvo en alguna de las dependencias del Registro Civil; para este proceso le solicitaron su información personal como nombres, apellidos, nivel de instrucción, entre otros. Esta información fue complementada con datos propios asignados por la institución como número de cédula asignado, lugar y fecha de expedición, fecha de caducidad, entre otros. Toda esta información es ingresada en una base de datos; y es alimentada y actualizada con cada nuevo usuario que acude a la institución.

Para revisar más ejemplos de bases de datos revise el texto base en el apartado Introducción.

Una vez que hemos recordado e identificado ejemplos típicos de bases de datos continuemos con el siguiente tema.

1.2. Sistemas tradicionales basados en archivos

Es importante que usted conozca que los sistemas basados en archivos fueron los predecesores de los sistemas de gestión de base de datos, por lo que es necesario que revise el texto base en el apartado del mismo nombre en donde podrá encontrará los detalles de sus características y limitaciones.

Una vez que ya ha revisado el concepto de los sistemas basados en archivos, seguramente podrá darse cuenta que su utilización en sus inicios fue muy exitosa, pero con muchas limitaciones.

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redundancia e inconsistencia de la información, y a un crecimiento innecesario de programas de aplicación.

En el párrafo anterior se ha analizado una de las limitaciones de éstos sistemas, es necesario que usted realice el análisis de las limitaciones que ha identificado.

1.3. Sistema de base de datos

Bien, ahora que hemos reconocido los sistemas basados en archivos y sus limitaciones, es momento de revisar los sistemas de gestión de base de datos, que surgieron para solventar dichas limitaciones. Es preciso que estudie completamente el apartado de sistemas de base de datos ya que repasa los conceptos importantes en el contexto de un sistema de base de datos y sus relaciones. Le recomiendo que elabore una lista de términos importantes y defínalos con sus propias palabras.

Ahora bien, un paso previo a la construcción de un sistema de base de datos, es la actividad de diseño de base de datos, la cual resulta imprescindible. Una base de datos diseñada de forma inadecuada generará errores que pueden conducir a decisiones incorrectas que podrían tener repercusiones serias en la organización. En esta asignatura, iremos tratando los temas que nos darán la experticia para realizar un adecuado diseño de bases de datos.

1.4. Papeles en un entorno de base de datos

En el entorno de base de datos participan varios actores que tienen sus responsabilidades definidas, lo que permite un trabajo coordinado y efectivo.

Podemos decir que unos roles están comprometidos y otros involucrados con la base de datos. ¿Podemos identificar los roles que se comprometen y los que se involucran con la base de datos?

Si usted se consideró que el DBA es un rol comprometido con la base de datos, está en lo correcto. El DBA cumple un papel clave en la base de datos, debido a que es el responsable de gestionar el SGBD.

En contraste, tenemos el caso de los desarrolladores que tienen que implementar los requisitos de usuario donde cada programa exige al SGBD realizar alguna operación sobre la base de datos. Por lo tanto el rol mencionado está involucrado con base de datos, pero no tendrá un protagonismo en ella.

 Como complemento a la lista de términos y definiciones que usted ha elaborado, realice un mapa conceptual

 En su texto base, revise el apartado Papeles en un entorno de base de datos, en donde se explica de forma general los distintos roles implicados en un SGBD para las funciones de: administración, diseño, desarrollo y uso.

 Elabore un cuadro sinóptico de los roles que existen en un SGBD y sus tareas más importantes. Además asocie los roles a las funciones de: administración,

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1.5. Historia de los sistemas de gestión de base de datos

Hagamos un poco de historia, después de los sistemas basados en archivos, los sistemas de base de datos han ido evolucionando hasta contar con lo que hoy tenemos, bases de datos robustas, seguras y escalables.

Para conocer más a detalle cómo fueron evolucionando los sistemas de base de datos, acuda al texto base y revise el apartado de historia de los SGBD.

La figura siguiente se resume de forma general la evolución de los sistemas de gestión de base de datos en tres generaciones.

Figura 1.1.Generación de los SGBD. Adaptación de (Connolly, 2005)

1.6. Ventajas y desventajas de los SGBD

Una vez que se ha estudiado los SGBD, seguramente ahora ya sabe para qué sirve una base de datos y cuáles son sus componentes. Probablemente conoce que los SGBD han solucionado problemas potenciales en la gestión de información y presentan grandes ventajas, a pesar de ello, también tienen algunas desventajas, por lo que conviene hacer un análisis de éstas.

Por ejemplo una ventaja clave en los SGBD es el control de la redundancia, debido a que los datos se encuentran integrados en una sola estructura y no en varios archivos como sucedía en la técnica basada en archivos.

 Realice un esquema que resuma las diferentes definiciones generadas por DBTG, que le permitirá conocer el aporte importante de este grupo de trabajo.

 Realice una búsqueda en la web, acerca de la propuesta de Codd, esto le ayudará a identificar cuestionamientos importantes que son propuestos por el principal precursor de las bases de datos.

 Recurra al apartado Ventajas y desventajas de los SGBD en su texto base, ya que es importante cuestionarse acerca de ellas.

 Para complementar su lectura realice un esquema que contemple las ventajas y desventajas e identifique su justificación y relevancia.

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no es muy relevante hoy en día, ya que el hardware ofrece grandes cantidades de almacenamiento a menor costo.

Bien, felicitaciones ha terminado la unidad 1, con el mismo entusiasmo siga adelante. Como parte complementaria en el desarrollo de la presente unidad le invitamos a desarrollar las siguientes actividades recomendadas.

ACTIVIDADES RECOMENDADAS

Estimado estudiante, para medir la asimilación de sus conocimientos en la presente unidad, desarrolle las siguientes actividades que están planteadas al final del capítulo de trabajo de su texto base, como cuestiones de repaso. Esto le permitirá saber los temas que debe reforzar.

• Desarrolle los puntos 1.1, 1.4, 1.5 y 1.7

Recuerde que puede solicitar ayuda a su tutor mediante el campus virtual o telefónicamente.

 Ejercicios

Refuerce el nivel de conocimientos de la presente unidad con los ejercicios siguientes de la sección ejercicios de su texto base.

• Ejercicios 1.8 y 1.11

√ Interactividad virtual

t

Fortalezca sus criterios y conocimientos respecto al tema y a la asignatura ingresando periódicamente a través del campus virtual (http://www.utpl.edu.ec)

Desde su aula virtual de la asignatura, puede conocer los anuncios de su profesor, y todos los participantes tienen acceso a los foros de discusión donde su aporte es valioso y es aún más significativo si la participación involucra conversación con los integrantes del curso.

En nuestro caso, la participación en al menos los foros de discusión es obligatoria, pues tienen una ponderación en su evaluación a distancia.

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Autoevaluación 1

Bien, es momento de evaluar el conocimiento adquirido, por lo que le invitamos a resolver las siguientes preguntas:

Conteste Verdadero (V) o Falso (F) a las siguientes afirmaciones, según corresponda:

1. ( ) Una de las ventajas de los sistemas basados en archivos es el control de redundancia. 2. ( ) Una base de datos es el software que gestiona y controla el acceso a los datos. 3. ( ) El DBA es el responsable de programar la base de datos.

4. ( ) En los modelos de datos basados en objetos, un atributo de una entidad es una propiedad del objeto.

5. ( ) Una ventaja de los SGBD son las prestaciones.

6. ( ) Los sistemas basados en archivos funcionaban muy bien con muchos datos.

7. ( ) Una desventaja que hoy es la más relevante es la que refiere al tamaño de la base de datos.

8. ( ) En la actualidad la mayoría de SGBD tienen todas las características de ser orientados a objetos.

9. ( ) El SGBD proporciona un acceso controlado a la base de datos.

10. ( ) Metadatos, diccionario de datos, son sinónimos de catálogo del sistema. Ensayo

11. Entreviste a usuarios técnicos de un sistema de base de datos: ¿Qué ventajas y desventajas ha podido identificar? ¿Qué funciones encuentra más útiles y en qué circunstancias las ha utilizado? ¿Qué sistema de base de datos utiliza?

(23)

UNIDAD 2: ENTORNO DE LA BASE DE DATOS

Para el desarrollo de esta unidad, vaya revisando conjuntamente con esta guía el capítulo 2 del texto base: El entorno de la base de datos

Estimado estudiante, continuaremos estudiando los niveles de la arquitectura de base de datos ANSI-SPARC que como consecuencia permite la independencia lógica y física, adicionalmente revisaremos otros temas relacionados con el entorno de base de datos. Con este tema usted comprenderá la participación del componente de base de datos en cualquier sistema de información.

2.1. La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC

Es momento de estudiar la arquitectura ANSI-SPARC, de la que conviene comentar que nació por la necesidad de contar con una terminología estándar y una arquitectura general en los sistemas de base de datos. Los niveles de la arquitectura ANSI-SPARC, se conocen como niveles de abstracción y son: externo, conceptual e interno.

También es importante que usted conozca los aspectos clave de la descripción global de la base de datos a la que se denomina esquema de base de datos. A continuación, se ha considerado conveniente realizar un esquema resumen del tema. Para mayor detalle debe remitirse al texto base en el apartado Esquemas, asignaciones e instancias.

 Revise su texto base en el apartado Arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC (2.1.1, 2.1.2 y 2.1.3).

 Para complementar su lectura realice un cuadro sinóptico que resuma las características más importantes de cada uno de los niveles de la arquitectura. Además, analice las razones por las cuales la separación en tres niveles resulta conveniente.

(24)

Es importante recordar que el SGBD es el responsable de establecer la correspondencia entre esquemas y su coherencia. Esto se encuentra representado y explicado en figura 2.2 de su texto base, vale la pena que se asegure que lo haya comprendido.

 Para validar la comprensión de los esquemas de base de datos, elabore un ejemplo de la diferencia entre los tres niveles para un esquema de almacenamiento de datos que usted crea conveniente. Tome como referencia el ejemplo de la figura 2.2.

Una vez que ya conoce los niveles que propone la arquitectura ANSI-SPARC, usted debe ya saber que el SGBD debe proporcionar independencia de los datos. Para profundizar en esta importante tarea revise el apartado Independencia de datos del texto base, se sugiere que realice la siguiente actividad.

 Identifique ejemplos de cambios que se podrían dar en los tres niveles y cómo afectaría un cambio en un nivel al resto de niveles.

2.2. Lenguajes de base de datos

Siguiendo con el desarrollo de la unidad, revise el apartado de lenguajes de base de datos y realice un cuadro resumen respecto a los sublenguajes de datos y sus elementos más importantes.

Luego vale la pena cuestionarse:

¿Qué sucede con el acceso a la base de datos desde programas de aplicación?

Los programas de aplicación se escriben en lenguaje de alto nivel (C++, Java, ...), denominado lenguaje anfitrión o lenguaje host. Para acceder a la BD, las instrucciones DML requieren ser ejecutadas desde el lenguaje anfitrión. Hay dos maneras de conseguir esto:

• Mediante una API (Librería de procedimientos) que permita enviar instrucciones DML y DDL a la base de datos, así como recuperar los resultados.

• Extendiendo la sintaxis del lenguaje anfitrión para incorporar llamadas DML dentro del programa del lenguaje anfitrión.

Es necesario que tenga presente la información presentada, sin embargo no es necesario profundizar porque son temas para revisar más adelante.

2.3. Modelos de datos y modelado conceptual

El autor nos presenta la siguiente definición: “Un modelo de datos es una colección integrada de conceptos para describir y manipular datos, las relaciones existentes entre los mismos y las restricciones aplicables a los datos dentro de una organización”. Además, es necesario resaltar que los modelos de datos comprenden tres componentes: (1)parte estructural (2) la parte manipulativa y (3) un conjunto de restricciones de integridad.

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Para mayor detalle revise el apartado modelos de datos y modelado conceptual de su texto base, donde es importante que analice los componentes de los modelos de datos y las categoría de modelos de datos que existen.

De forma complementaria tenemos otras definiciones respecto a los modelos de datos. De acuerdo a [Ullman1999]:

“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.”

Según Codd, en [Silberschatz]:

“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.”

Un modelo de datos puede ser usado de las siguientes maneras:

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. El primer modelo de datos desarrollado con toda la formalidad que esto implica fue el modelo relacional, en 1969, mucho antes incluso que los modelos jerárquicos y de red. A pesar de que los sistemas jerárquicos y de red como software para manejar bases de datos son previos al modelo relacional, no fue sino hasta 1973 que los modelos de tales sistemas fueron definidos, apenas unos cuantos años antes de que estos sistemas empezaran a caer en desuso.

(26)

La tabla siguiente proporciona un resumen realizado del texto base, y se ha dejado una casilla para incluir detalles importantes de cada función. En su texto base examine el apartado Funciones de un SGBD.

Función Descripción Detalles importantes

1) Almacenamiento, extracción y actualización de datos

Capacidad de almacenar, extraer y actualizar datos

(2) Un catálogo accesible por el usuario

Catálogo para almacenar descripciones de los elementos de datos, accesible a los usuarios (3) Soporte de

transacciones

Mecanismos para garantizar que completen todas las actualizaciones de una transacción o que no se lleve a cabo ninguna 4) Servicios de control

de concurrencia

Mecanismos para garantizar la actualización correcta cuando haya múltiples usuarios concurrentes (5) Servicios de

recuperación

Proporcionar mecanismos para recuperar la BD cuando resulte dañada (6) Servicios de

autorización

Mecanismos para

garantizar que sólo usuarios autorizados tengan acceso (7) Soporte para la

tramitación de datos

Debe poder integrarse con software de comunicaciones (8) Servicios de

integridad

Medio para garantizar que tanto los datos como los cambios efectuados en la BD se adecuen a ciertas reglas

Además, es razonable esperar que los SGBD proporcionen los servicios siguientes: (9) Servicios para

mejorar la

independencia de los datos

Funcionalidades que

permitan que los programas sean independientes de la estructura real de BD (10) Servicios de

utilidad

Programas que ayuden al DBA a la administración de la BD

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2.5. Componentes de un SGBD

Ha llegado el momento de analizar los componentes de un SGBD constituidos por módulos o componentes de software que gestionan sus servicios o funciones. Para profundizar en el tema, es necesario que estudie el apartado Componentes de un SGBD del texto base.

Debemos considerar que no es posible generalizar la estructura de componentes de un SGBD, pero resulta útil estudiar una estructura particular es por ello que en el texto base se estudia los componentes del SGBD Oracle.

2.6. Arquitecturas de SGBD multiusuario

Finalmente, es necesario revisar las arquitecturas generalmente usadas en la implementación de SGBD multiusuario. Para mayor detalle recurra al texto base y estudiemos brevemente el apartado Arquitecturas de SGBD multiusuario.

Gracias a su esfuerzo, ha terminado una unidad más, siga adelante desarrollando las demás unidades. Para aplicar los conocimientos adquiridos, conviene que desarrolle las actividades recomendadas descritas a continuación.

• Desarrolle los puntos 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.7, 2.9 y 2.10

 Ejercicios

 Se recomienda que complete en la tabla anterior la sección “detalles importantes” respecto de las funciones del SGBD.

 Realice un mapa conceptual o un cuadro resumen del tema de Arquitecturas de SGBD multiusuario. Ya que lo que más interesa es que logre capturar las características más relevantes de cada una de las arquitecturas.

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 Interactividad virtual

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Autoevaluación 2

1. ( ) El objetivo de la arquitectura ANSI-SPARC es separar la vista que cada usuario tiene de la BD de su representación física.

2. ( ) Un modelo de datos corresponde a uno de los componentes fundamentales del SGBD.

3. ( ) El nivel interno de abstracción de una arquitectura de base de datos está compuesto por las vistas del usuario de la BD.

4. ( ) La abstracción de datos consiste en presentar al usuario datos resumidos de la base de datos.

5. ( ) El nivel conceptual de abstracción de una arquitectura de base de datos está compuesto por la vista comunitaria de base de datos.

6. ( ) El catálogo del sistema tiene la desventaja de no poseer información para que se pueda realizar la verificación de sus <movimientos>.

7. ( ) El SGBD debe proporcionar un mecanismo que garantice la ejecución o no de todas las operaciones involucradas en una transacción.

8. ( ) Un lenguaje host es un lenguaje de alto nivel que tiene embebido lenguaje SQL. 9. ( ) La arquitectura cliente servidor en dos capas es la más recomendable para aplicaciones

en la web.

10. ( ) El monitor TP ofrece ventajas importantes en la arquitectura de servidor de archivos. Ensayo

11) Analice las características específicas de la base de datos Oracle Express Edition, respecto a su arquitectura. Para esta actividad realice búsquedas en internet.

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UNIDAD 3: EL MODELO RELACIONAL Y LOS LENGUAJES RELACIONALES

Para el desarrollo de esta unidad, vaya revisando conjuntamente con esta guía el capítulo 3 del texto base: El modelo relacional

Estimado estudiante, a continuación revisaremos conceptos estructurales básicos del modelo relacional, la forma cómo se utilizan las relaciones para representar datos; el vínculo entre relaciones matemáticas y las relaciones usadas en el modelo relacional así como sus propiedades; además, se avanzará en la identificación de claves candidatas, principales, alternativas y externas; y se discutirá sobre integridad de entidades, integridad referencial y otras generalidades en torno al propósito y las ventajas de las vistas en sistemas relacionales. Este tema es de vital importancia dentro de las bases de datos pues le servirá como fundamento teórico de la gestión y manipulación de datos en una base de datos.

3.1. Breve historia del modelo relacional

El modelo relacional es hoy en día el modelo de datos más robusto y usado, usted debe haberlo percibido en el estudio de los temas anteriores.

Es momento de revisar brevemente la historia del modelo relacional en su texto base, con el fin de mirar la evolución de este modelo.

3.2. Terminología usada en el modelo relacional

Ahora corresponde estudiar la terminología básica del modelo relacional que le permitirá iniciar en los conceptos y términos que le servirán en toda tarea de gestión de base de datos.

3.2.1 Estructuras de datos relacionales

Demos un vistazo al apartado Terminología para estudiar los conceptos clave, los cuales no es necesario memorizarlos pero si saberlos explicar. Se le sugiere ponga especial atención a este apartado pues todo lo mencionado es clave, por esto utilice una técnica de estudio (cuadro sinóptico, esquema resumen, mapa mental, …) para captar los conceptos importantes.

Un elemento que vamos a permitirnos mencionar es el término dominio, que podríamos decir que son una característica poderosa dentro del modelo relacional.

Dominio, es el conjunto de valores permitidos para un atributo. Por ejemplo: el atributo sexo va a tener siempre dos valores que pueden ser F/M (dependerá de la forma de representación que se decida aplicar, puede ser Hombre/Mujer pero siempre tendrá dos valores). Además, es importante resaltar, que existen dominios implícitos y explícitos.

Los dominios implícitos están dados por la definición del atributo, ya que al momento de asignarle un tipo de dato, estamos dándole un rango de valores permitidos. Por ejemplo:

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• Salario, de tipo monetario de 4 dígitos, podrá permitir hasta el valor 9999.

• Sexo, por su definición es caracter de tamaño 1, por lo tanto por definición aceptará cualquier carácter que se ingrese, pero sólo 1.

•

Los dominios explícitos son aquellos a los que se asigna unos valores permitidos. Por ejemplo: • Sexo valores permitidos F ó M

Para efectos de esta asignatura cuando hablemos de dominios de forma general nos referiremos sólo a los dominios explícitos.

3.2.2. Relaciones matemáticas y relaciones de base de datos.

Vale la pena resaltar que el modelo relacional está basado en conceptos matemáticos, pues el precursor de las bases de datos, Codd, utilizó especialmente la terminología de teoría de conjuntos y de lógica de predicados.

Para más detalle estudie el apartado Relaciones matemáticas del texto base, donde se explica claramente los conceptos matemáticos que son la base del modelo relacional.

Ahora usted se preguntará cómo los conceptos matemáticos empatan con las bases de datos. El apartado Relaciones de una base de datos realiza una analogía entre las relaciones matemáticas y las bases de datos, con ejemplos que le ayudan a comprender fácilmente esta relación.

3.2.3. Propiedades de las relaciones

Ahora que ya conocemos el fundamento del modelo relacional, debemos estudiar las propiedades que deben cumplir las relaciones, las mismas que son parte de las restricciones inherentes del modelo relacional. Por ejemplo el hecho de que cada celda de la relación debe contener valores atómicos, es decir en una sola celda sólo debe haber un valor; es una propiedad que debe cumplirse para decir que una relación está normalizada o en primera forma normal.

Para entender este punto, acuda al apartado Propiedades de las relaciones y trate de ir justificando cada propiedad de las relaciones de este modelo.

 En forma análoga a la figura 3.1 de su texto base, represente los elementos del modelo relacional en un esquema de tablas que usted diseñe, con esta actividad usted asegurará que ha comprendido las especificaciones de este tema.

 Elabore una tabla, similar a la figura 3.2, de los dominios que se requerirán para una relación Persona (cedula, nombres, apellidos, dirección, sexo, teléfono, provincia, ciudad, estado civil, profesión), con la finalidad de validar la asimilación del concepto dominio.

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3.2.4. Claves relacionales

Ha llegado el momento de revisar otro de los aspectos elementales en el modelo relacional, en la figura de las claves relacionales.

Partiendo de una de las propiedades mencionadas en el apartado anterior: “No existen tuplas duplicadas dentro de una relación”, ésta es quizá una de las propiedades que tiene mayor peso. Esto significa, que es necesario identificar uno o más atributos (que se denominan claves relacionales) que identifiquen de manera unívoca cada tupla de una relación.

Recurra al apartado correspondiente a Claves relacionales y realicemos una lectura comprensiva del mismo. Identifique cada una de las claves relacionales: superclave, clave candidata, clave compuesta, clave principal, clave externa.

Como ha observado la clave candidata de una relación cumple con las propiedades de unicidad e irreducibilidad. Por ejemplo:

Sea la relación: Estudiante que tiene (cedula, cod_est, nombre, fecha_nac y sexo)

Se puede pensar en la clave candidata: cedula+codigo_est, porque cumple con la primera propiedad, pero no puede ser clave candidata, puesto que no cumple con la segunda. Lo correcto es:

Claves candidatas: cedula y codigo_est .Debe recordar que se pueden tener varias claves candidatas en una relación.

3.2.5. Representación de esquemas de base de datos relacional

Seguro que ahora ya conocemos más acerca del modelo relacional, se estará preguntando cuál es la forma de representar un esquema relacional.

A continuación veamos cuál es la representación, revisemos el texto base la representación de esquemas de base de datos relacionales, aquí el autor nos presenta un esquema ejemplo al que llamaremos DreamHome, ya que hace referencia al caso de estudio de este nombre.

Vale destacar, que la representación de un esquema de relación es la siguiente:

<nombre de la relación> y luego entre < ( ) > los <nombres de los atributos> separados con comas, además el atributo o los atributos que forman la clave principal, se indican con subrayado.

 Busque en Internet o cualquier otro recurso bibliográfico un ejemplo de un esquema de base de datos relacional similar a la presentada como ejemplo en el texto base, y ubique las claves relacionales que usted puede determinar. Con esto usted asegura que sabe identificar correctamente relaciones, atributos y claves relacionales.

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3.3. Restricciones de integridad

Es momento de trabajar con las restricciones de integridad de modelo relacional: restricciones de dominio, reglas de integridad de la base de datos, integridad de entidades e integridad referencial que permiten colocar en la base de datos características propias del problema a representar o restricciones que permitan asegurar que los datos sean coherentes.

Previo a las reglas de integridad se requiere repasar el concepto de valores nulos. El texto base presenta la definición “Un valor nulo corresponde a un valor desconocido o no aplicable en una tupla” que es importante que usted la tenga presente.

3.4. Vistas

Sigamos con el estudio de las vistas, en el contexto del modelo relacional una vista se define como “una relación virtual o derivada que no existe necesariamente por derecho propio, sino que puede derivarse a partir de una o varias relaciones base”.

Ahora revisemos todo el apartado Vistas de su texto base para poder comprender estos objetos que son utilizados en una base de datos, así como también sus propósitos y características. En este punto es importante que sepa definir dos conceptos: relación base y vista.

Vale destacar que las vistas no están ocupando espacio de almacenamiento en la base de datos pero su definición si está almacenada en el catálogo del sistema.

Una de las expresiones más claras de la independencia de datos lógica de la arquitectura ANSI-SPARC, son las vistas. Es preciso que se justifique esta afirmación.

Quizá una de las razones más importantes para usar vistas, es que los cambios en las relaciones base se pueden ver reflejadas de forma inmediata en ellas, y viceversa, los cambios en las vistas se aplican a las relaciones base. Vale indicar que para el tema de actualización existen restricciones que se pueden aplicar.

 Recurra al apartado Restricciones de integridad, se le recomienda que elabore un esquema de las características más relevantes.

 Utilice el esquema de BD identificado en la anterior actividad recomendada y ubique aquellos atributos que pueden tener valor nulo, además identifique si cumplen con las restricciones de integridad relacionales, con esta actividad usted asegura que ha superado el tema.

 Utilice del capítulo 6 del texto base, el apartado Vistas, para analizar el tratamiento que da Oracle a las vistas actualizables, esto le ayudará a conocer más de cerca el tratamiento de las vistas.

(34)

• Desarrolle los puntos 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6 y 3.7 √ Ejercicios

• Ejercicios 3.8, 3.9, 3.10, 3.11

Estos ejercicios requieren que trabaje con el esquema de tablas mencionado en el párrafo anterior al enunciado del ejercicio 3.8

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Autoevaluación 3

a. ( ) Las restricciones semánticas o de usuario son aquellas que vienen impuestas por la definición del propio modelo de datos.

b. ( ) Las opciones de integridad referencial asociadas a las claves ajenas ayudan a implementar restricciones semánticas o de usuario.

c. ( ) Un atributo que forma parte de una clave primaria no puede ser clave ajena.

d. ( ) Los checks se emplean para implementar restricciones semánticas que el resto de elementos del modelo relacional no permiten contemplar.

e. ( ) Toda relación tiene al menos una clave candidata.

f. ( ) Una clave candidata es una clave primaria que también cumple la propiedad de irreducibilidad.

g. ( ) Toda clave primaria es también clave candidata. h. ( ) Toda clave alternativa es también clave candidata.

i. ( ) Las claves ajenas permiten implementar la integridad referencial.

j. ( ) Obliga a que el valor de la clave ajena de la tabla que referencia no se encuentre entre los valores de la clave primaria de la tabla referenciada.

k. ( ) No obliga a que la clave ajena tenga valor no nulo.

l. ( ) Es la restricción que garantiza el SGBD para cumplir con la no duplicidad de tuplas en la tabla en la que se define una clave ajena.

Ensayo

m. Con sus propias palabras defina los diferentes tipos de claves del modelo relacional. n. Las tablas siguientes forman parte de una base de datos denominada Académico.

ESTUDIANTE (cédula, codigo_est, nombre, apellido, fecha_nac, sexo, tipo_sangre, estado_civil, estado_estudiante)

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UNIDAD 4: ALGEBRA RELACIONAL Y CÁLCULO RELACIONAL

Para el desarrollo de esta unidad, vaya revisando conjuntamente con esta guía el capítulo 4 del texto base: Algebra relacional y cálculo relacional

Estimado estudiante, hasta ahora hemos revisado los componentes estructurales del modelo relacional, a continuación debemos estudiar otro de los elementos importantes de un modelo de datos que corresponde al mecanismo de manipulación de datos, en la figura del lenguaje de consulta asociados con el modelo relacional. Este tema es clave porque le dará la experticia y la base para trabajar a futuro en la gestión de datos.

Continuemos con la explicación del siguiente tema.

4.1. Algebra Relacional

El Algebra relacional es un lenguaje de consulta procedural. Consta de un conjunto de operaciones que toman como entrada una o dos relaciones y producen como resultado una nueva relación, por lo tanto, es posible anidar y combinar operadores. Hay ocho operadores en el álgebra relacional que construyen relaciones y manipulan datos, estos son:

Figura 4.1. Operadores del álgebra relacional. Adaptado de (Connolly, 2005)

Las 5 primeras llamadas operaciones primitivas (selección, proyección, producto, unión y diferencia), puesto que las otras tres se pueden definir en términos de éstas.

4.2. Operaciones Unarias

Avancemos entonces con las operaciones del álgebra relacional. Las operaciones de selección y proyección son operaciones unarias, ya que operan sobre una única relación. Las otras operaciones se aplican a parejas de relaciones y se denominan, por tanto, operaciones binarias.

(37)

A continuación se presenta las definiciones que (Amiagada, 2006) propone en su documento de álgebra relacional y que le ayudarán a aclarar algunas dudas.

4.2.1. Selección

Definen una nueva relación con las tuplas que satisfacen cierto predicado. Se denota con la letra griega sigma minúscula (). El predicado aparece como subíndice de , y la relación argumento se escribe entre paréntesis.

4.4.2. Proyección.

Se aplica a una relación R, permite definir una nueva relación que contiene un subconjunto vertical de R. Extrae los valores de los atributos especificados y elimina los duplicados.

Se denota con la letra griega pi mayúscula (). Se coloca como subíndice la lista de los atributos que aparecerán en el resultado. La relación argumento se escribe entre paréntesis.

4.3. Operaciones de conjuntos

Cuando se requiere combinar información de diversas relaciones, se utilizan las relaciones binarias, como se estudia a continuación:

4.3.1. Unión

En álgebra relacional la unión de dos relaciones compatibles1_{A y B es:}

A UNION B ó A ∪ B

Produce el conjunto de todas las tuplas que pertenecen ya sea a A o a B ó a ambas. Se usa el símbolo que representa la unión de dos relaciones.

4.3.2. Diferencia

En álgebra relacional la diferencia entre dos relaciones compatibles A y B A MENOS B ó A – B

Produce el conjunto de todas las tuplas t que pertenecen a A y no pertenecen a B 4.3.3. Intersección

En álgebra relacional la intersección de dos relaciones compatibles A y B A INTERSECCION B ó A ∩ B

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4.3.4. Producto Cartesiano

En álgebra relacional el producto de dos relaciones A y B es: A veces B ó A x B

Produce el conjunto de todas las tuplas t, tales que t es el encadenamiento de una tupla a de la relación A y de una tupla b de la relación B.

Se denota con el símbolo x. 4.3.5. Join o Reunión

En álgebra relacional el JOIN entre el atributo X de la relación A con el atributo Y de la relación B produce el conjunto de todas las tuplas t tal que t es el encadenamiento de una tupla a perteneciente a A y una tupla b perteneciente a B que cumplen con el predicado:

“A.X comp B.Y es verdadero” (siendo comp un operador relacional y los atributos A.X y B.Y pertenecientes al mismo dominio).

Si el operador relacional “comp” es “=” entonces el conjunto resultante es un EQUI-JOIN. Si se quita uno de éstos (usando una proyección) entonces el resultado es un JOIN-NATURAL.

4.3.6. División

En álgebra relacional el operador de división divide la relación A con grado m + n por la relación B entregando como resultado una relación con grado m. El atributo m + i de A y el atributo i de B deben estar definidos dentro del mismo dominio. Así el resultado de

A DIVIDIDO POR B ó A / B

produce la relación C con un sólo atributo X, tal que cada valor de X de C.X aparece como un valor de A.X, y el par de valores (x, y) aparece en A para todos los valores Y que aparecen en B.

4.4. Cálculo relacional

Ahora que ya hemos superado los conceptos del álgebra relacional es momento de estudiar el cálculo relacional que es un lenguaje donde se especifica que hay que extraer o mostrar pero no se indica la forma de extraerlo. El cálculo de predicados es la base del cálculo relacional.

Es momento de que vayamos al texto base a estudiar todo el apartado Cálculo relacional, pues aquí se explica claramente cómo formar las sentencias expresadas en este lenguaje.

Es importante mencionar que las expresiones en cálculo relacional son equivalentes en álgebra relacional. Seguramente esta unidad le resultó un poco difícil, pero si ha llegado hasta aquí ha hecho un gran esfuerzo. Continuemos que estamos próximos a culminar el bimestre. A continuación se proponen

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• Desarrolle los puntos 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 y 4.7

Recuerde que puede solicitar ayuda a su tutor mediante el campus virtual o telefónicamente. √ Ejercicios

• Ejercicios 4.8 hasta el 4.14

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Autoevaluación 4

Conteste Verdadero (V) o Falso (F) a las siguientes afirmaciones, según corresponda: a. ( ) Algebra relacional es un lenguaje procedimental.

b. ( ) Cálculo relacional es un lenguaje formal que es parte fundamental de los lenguajes de manipulación de datos

c. ( ) Existen dos formas de cálculo relacional: de tuplas y de conjuntos.

d. ( ) Una de las operaciones del álgebra relacional que nacen de las operaciones básicas es la división.

e. ( ) Una de las cinco operaciones fundamentales del álgebra relacional es la diferencia de conjuntos.

f. ( ) El álgebra relacional se utiliza para decirle al SGBD, cómo construir una nueva relación a partir de una o más relaciones de base de datos.

g. ( ) La operación selección se representa por .

h. ( ) En el cálculo relacional de tuplas, lo que interesa es extraer las tuplas que cumplen un cierto predicado.

i. ( ) Algunas expresiones en cálculo relacional no son equivalentes en algebra relacional. j. ( ) La base del cálculo relacional es la lógica de predicados.

Ensayo

k. Con sus propias palabras indique la diferencia entre producto cartesiano y combinación natural. Además, escriba una expresión que sea equivalente en las dos operaciones.

l. Las tablas siguientes forman parte de una base de datos denominada Académico.

ESTUDIANTE (cédula, codigo_est, nombre, apellido, fecha_nac, sexo, tipo_sangre, estado_civil, estado_estudiante)

MATRICULA (num_mat, cédula, cod_carrera, período_acad, fecha_mat) Realice los siguientes ejercicios:

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˚ Seleccione los nombres y apellidos de los estudiantes de sexo femenino con estado civil casado

˚ Seleccione los nombres y apellidos de estudiantes que se han matriculado en el periodo académico 2011.