Conceptos Fundamentales de Bases de Datos
Definición: Una base de datos es una colección compartida de datos lógicamente relacionados, diseñada para satisfacer las necesidades de información de una organización.
Pirámide de la Información
Se establece una jerarquía que comienza con los datos (hechos discontinuos), que al ser procesados se convierten en información útil. Esta información, al ser aplicada, genera conocimiento, y la evaluación de este conocimiento conduce a la sabiduría. Esto se aplica en contextos como las operaciones empresariales y la inteligencia de negocios (business operations y business intelligence).
Base de Datos vs. SGBD
Una base de datos se refiere a los datos en sí, mientras que un Sistema de Gestión de Base de Datos (SGBD o DBMS) es el software que administra y controla el acceso a esos datos.
Evolución y Enfoques en la Gestión de Datos
Enfoque Tradicional
Antiguamente, los datos se gestionaban a través de sistemas de ficheros donde cada aplicación definía y manejaba sus propios datos. Esto generaba problemas como la duplicación, el aislamiento y la dependencia de los datos, además de formatos incompatibles.
Evolución Histórica de la Gestión de Datos
La gestión de datos ha evolucionado desde las bibliotecas en la antigüedad hasta la actualidad. Hitos importantes incluyen:
- La creación de la cinta magnética en 1950.
- El uso de computadoras en los años 60.
- La propuesta de bases de datos compartidas en los 70.
- La consolidación de SQL en los 80.
Hoy en día, empresas como Oracle, Microsoft e IBM lideran el mercado.
Tendencias Actuales
Han surgido nuevos enfoques como los modelos NoSQL, que no se basan en el modelo relacional, y los NewSQL, que combinan técnicas relacionales y no relacionales.
El Entorno de una Base de Datos
El entorno de una base de datos se compone de cinco elementos principales:
- Hardware: Los componentes físicos donde reside la base de datos.
- Software: Incluye el propio SGBD, el sistema operativo, los programas de aplicación y el software de red.
- Datos: Considerado el componente más importante, abarca tanto los datos operativos como los metadatos (descripción de los datos).
- Procedimientos: Las reglas e instrucciones que gobiernan el diseño y uso de la base de datos, como las políticas de copias de seguridad.
- Personas: Los roles humanos que interactúan con el sistema.
Roles en el Entorno de la Base de Datos
Existen cuatro roles principales:
- Administrador de la Base de Datos (DBA): Persona con control central sobre el sistema, responsable de la seguridad, disponibilidad y supervisión del rendimiento.
- Diseñadores de la Base de Datos:
- Diseñador Lógico: Identifica los datos, atributos y relaciones según las reglas del negocio.
- Diseñador Físico: Decide cómo implementar el diseño lógico, seleccionando estructuras de almacenamiento y métodos de acceso.
- Desarrolladores de Aplicaciones: Crean los programas que permiten a los usuarios finales interactuar con la base de datos para insertar, modificar o extraer datos.
- Usuarios Finales: Las personas que utilizan las aplicaciones para consultar y actualizar la base de datos. Se clasifican en normales, sofisticados y especializados según su forma de interactuar con el sistema.
Fases del Desarrollo y Construcción de una Base de Datos
El desarrollo de un sistema de base de datos es un proceso estructurado que se divide en varias etapas clave para garantizar que el producto final cumpla con los objetivos de la organización. El ciclo de vida abarca desde la planificación inicial hasta el mantenimiento a largo plazo del sistema.
Las etapas principales en el ciclo de vida de las aplicaciones de bases de datos son:
- Planificación del Proyecto: Se establecen los objetivos, se realiza un análisis de costos y se definen los recursos necesarios (financieros, hardware, software y personal). También se crean cronogramas y estándares para el desarrollo.
- Definición del Sistema: Se determina el alcance del proyecto, sus límites y cómo interactuará con otros sistemas existentes. Se identifican los usuarios y las áreas de aplicación.
- Recolección y Análisis de Requisitos: Se recopilan las necesidades de los usuarios y de las distintas áreas de la empresa mediante técnicas como entrevistas, observación y cuestionarios. El objetivo es obtener una lista detallada de los requerimientos.
- Diseño de la Base de Datos: Esta es una fase central que se subdivide en tres niveles:
- Diseño Conceptual: Se crea un modelo de alto nivel, fácil de entender, que describe las entidades, sus relaciones y las restricciones de integridad, sin entrar en detalles de implementación.
- Diseño Lógico: El esquema conceptual se transforma en un modelo más detallado, como el modelo relacional. Este diseño se valida con los requisitos del usuario.
- Diseño Físico: Es la última fase del diseño, donde se describe cómo se implementará físicamente el modelo lógico. Esto incluye la definición de tablas, índices, estructuras de almacenamiento y medidas de seguridad.
- Selección del SGBD (Sistema Gestor de Base de Datos): Se elige el software que gestionará la base de datos. La decisión se basa en factores como el presupuesto, la compatibilidad y las características del producto.
- Diseño de la Aplicación: Se diseñan los programas e interfaces de usuario que interactuarán con la base de datos. Este proceso se realiza en paralelo con el diseño de la base de datos.
- Prototipo: Opcionalmente, se puede construir un modelo funcional del sistema para que los usuarios lo prueben e identifiquen mejoras antes del desarrollo completo. Es crucial para proyectos de alto costo o riesgo.
- Implementación: Se crea la base de datos utilizando sentencias DDL, se desarrollan los programas de aplicación y se configuran los controles de seguridad e integridad.
- Conversión y Carga de Datos: Se transfieren los datos desde un sistema antiguo, si existe, a la nueva base de datos.
- Prueba: El sistema se valida para asegurar que cumple con los requisitos especificados y para encontrar errores antes de su puesta en producción. Es importante involucrar a los usuarios en esta etapa.
- Mantenimiento: Una vez que el sistema está en funcionamiento, se monitorea su rendimiento y se realizan actualizaciones continuas. Esta es una fase que dura toda la vida útil del sistema.
Ejemplos de Comandos SQL Básicos
USE NombreBaseDatos; → Cambia la base de datos.
SELECT * FROM NombreTabla; → Selecciona todas las columnas de la tabla.
SELECT Columna1, Columna2, ... FROM NombreTabla; → Selecciona solo las columnas específicas.
SELECT Columna1 AS Alias1, Columna2 AS Alias2, Columna3 AS Alias3 FROM NombreTabla; → Permite renombrar columnas usando AS, = o corchetes [ ].
SELECT Columna, Columna * Número AS [Alias] FROM [NombreTabla]; → Realiza operaciones aritméticas y asigna un alias.
SELECT Columna, ROUND(Columna * Factor, Decimales) AS Alias FROM NombreTabla; → Redondea el resultado de una operación.
SELECT Columna1 AS Alias1, Columna2 AS Alias2, (ISNULL(Columna3,'') + ', ' + ISNULL(Columna4,'') + ', ' + ISNULL(Columna5,'')) AS Alias FROM NombreTabla; → Concatena columnas, manejando valores nulos.
SELECT ColumnaMax AS AliasMax, ColumnaMin AS AliasMin, (ColumnaMax - ColumnaMin) AS AliasDiferencia FROM NombreTabla; → Calcula la diferencia entre valores máximos y mínimos.
SELECT Columna1 AS Alias1, Columna2 AS Alias2, ROUND((Columna3 + Número) * Factor, Decimales) AS Alias FROM NombreTabla; → Combina operaciones aritméticas y redondeo.