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INTRODUCCIÓN

Los datos se almacenan en tablas en una base de datos. Se puede almacenar en una sola tabla (llamada base de datos plana, como se muestra en la Figura 2.1) o en varias tablas conectadas (llamada base de datos relacional, como se muestra en la Figura 2.2).

Cada tabla consta de campos y registros. Los campos son las categorías para las que desea registrar datos. Por ejemplo, la tabla de música que se muestra arriba contiene campos como Título, Artista, Duración y Álbum. Los registros se refieren a los datos reales que se capturan, y cada registro contiene los datos de un solo elemento. Por ejemplo, en la tabla de canciones, cada registro representa una sola canción, con toda la información (como artista y duración) relacionada con esa canción.

Cada tabla puede tener un campo obligatorio, llamado clave primaria, que contiene un identificador único para cada registro de la base de datos. Esto le permite hacer referencia a un registro específico en una tabla de tal manera que solo pueda hacer referencia a una entrada. Si bien es posible convertir un campo existente de una tabla en un campo clave, los creadores de bases de datos generalmente crean un campo nuevo específicamente para este propósito. Esto les permite asegurarse de que no haya duplicados.

A veces hay anomalías en las bases de datos, aprenderá cómo deshacerse de estas anomalías.

En este capítulo, diseñará y creará una base de datos relacional. A veces hay anomalías en las bases de datos, aprenderás a deshacerte de ellas y alcanzar la normalización.

BASES DE DATOS EN POCAS PALABRAS

Los datos, en principio, se almacenan en 1s y 0s. El ordenador todavía necesita saber cómo se organizan estos 1 y 0 y cómo se deben interpretar. Para ello, los ordenadores hacen uso de estructuras de datos que describen una secuencia específica para organizar los datos. Esto permite a la computadora entender cómo se relacionan los diferentes bits de datos e interpretar los datos correctamente.

Sabemos que cada letra del alfabeto representa un carácter. Cuando añades suficientes caracteres, forman una palabra (como’ naranja ‘o’ amor’) que representa un concepto. Por lo tanto, permite la comunicación de información útil entre dos o más personas, incluso a través de distancias.

Para comunicar datos e instrucciones, datos como números, letras, caracteres, símbolos especiales, sonidos/fonética e imágenes se convierten en forma legible por computadora (binaria). Una vez que se completa el procesamiento de estos datos, se convierten en un formato legible para el ser humano, los datos procesados se convierten en información significativa. La información se convierte en conocimiento y puede ser entendida y utilizada por los seres humanos para diferentes propósitos.

UNIT2. 1 Características de una buena base de datos

Todas las buenas bases de datos deben comenzar con metadatos y datos valiosos. En el capítulo 1 analizamos las características de los datos valiosos y cómo gestionarlos. Estos se ilustran en la Figura 2.3 a continuación:

Veamos ahora las características de una buena base de datos:

• La base de datos debe ser lo suficientemente sólida como para almacenar todos los datos y requisitos pertinentes.
• Debe ser capaz de relacionar las tablas de la base de datos mediante una relación, por ejemplo, un empleado trabaja para un departamento para que el empleado esté relacionado con un departamento en particular. Deberíamos ser capaces de definir tal relación entre dos entidades cualesquiera en la base de datos.
• Varios usuarios deben poder acceder a la misma base de datos, sin afectar al otro usuario. Por ejemplo, varios profesores pueden trabajar en una base de datos para actualizar las calificaciones de los alumnos al mismo tiempo. Los profesores también deben poder actualizar las calificaciones de sus asignaturas, sin modificar las calificaciones de otras asignaturas.
• Una única base de datos proporciona diferentes vistas a diferentes usuarios, admite varias vistas para el usuario, dependiendo de su rol. En una base de datos escolar, por ejemplo, los maestros pueden ver el desglose de las calificaciones de los alumnos; sin embargo, los padres solo pueden ver el informe de sus hijos, por lo que el acceso de los padres sería de solo lectura. Al mismo tiempo, los profesores tendrán acceso a toda la información de los alumnos y a los detalles de la evaluación con derechos de modificación. Todo esto puede suceder en la misma base de datos.
• La integridad de los datos se refiere a la precisión y consistencia de los datos en una base de datos. Se dice que las bases de datos con mucha información falsa e información incorrecta tienen poca integridad de datos.
• La independencia de datos se refiere a la separación entre los datos y la aplicación (o aplicaciones) en la que se está utilizando. Esto le permite actualizar los datos de su aplicación (como corregir un error de ortografía)sin tener que recompilar toda la aplicación.
• La redundancia de datos se refiere a tener exactamente los mismos datos en diferentes lugares de la base de datos. La redundancia de datos Aumenta el tamaño de la base de datos, crea problemas de integridad, disminuye la eficiencia y conduce a anomalías. Los datos deben almacenarse para que no se repitan en varias tablas.
• La seguridad de los datos se refiere a la protección de los datos de la base de datos contra bloqueos, hacks y eliminación accidental.
• El mantenimiento de datos se refiere a tareas mensuales, diarias u horarias que se ejecutan para corregir errores dentro de una base de datos y evitar que ocurran anomalías. El mantenimiento de la base de datos no solo corrige errores, sino que también detecta errores potenciales y evita que se produzcan errores futuros.

También hay muchas personas involucradas en la organización de una base de datos bien administrada. Estos son:

• los desarrolladores, que diseñan y desarrollan la base de datos para satisfacer las necesidades de una empresa
• el administrador, que:
• comprueba los usos de la base de datos
• que la comprueba
• proporciona acceso a otros usos
• proporciona cualquier otro trabajo de mantenimiento necesario para mantener la base de datos hasta la fecha
• el usuario final, que utiliza la base de datos, por ejemplo, profesores o padres.

UNIT2.2 Problemas con bases de datos

Si una base de datos de archivo plano está mal planificada, desnormalizada e inconsistente, creará problemas al intentar insertar, eliminar o modificar los registros (tablas) en la base de datos. Esto causa anomalías, que hacen que el manejo de los datos sea cada vez más difícil a medida que crece la base de datos. También dificulta el mantenimiento de la integridad de los datos. Tratar de que los datos sean consistentes una vez que se produce una anomalía puede ser bastante difícil.

Hay tres tipos de problemas que pueden ocurrir en las bases de datos:

• Anomalía de inserción: La base de datos se ha creado de tal manera que los datos requeridos no se pueden agregar a menos que también se agregue otro dato no disponible. Por ejemplo, una base de datos de hospitales que no puede almacenar los detalles de un nuevo miembro hasta que ese miembro haya sido visto por un médico.
• Anomalía de eliminación: La eliminación legítima de un registro de datos puede causar la eliminación de algunos datos requeridos. Por ejemplo, al eliminar algunos datos del paciente, se pueden eliminar todos los datos del paciente de la base de datos del hospital.
• Anomalía de modificación: Es posible que haya que cambiar los datos incorrectos, lo que podría implicar que se tengan que cambiar muchos registros, lo que podría dar lugar a que algunos cambios se realicen incorrectamente.

Ejemplo 2.1 Problemas que se producen en una base de datos

UNIT2. 3 Cómo eliminar anomalías

Para evitar anomalías, es necesario normalizar la base de datos organizando eficientemente los datos en una base de datos.
Según Edgar F Codd, el inventor de las bases de datos relacionales, los objetivos de normalización incluyen:

• eliminar todos los datos redundantes (o repetidos) de la base de datos
• eliminar inserciones, actualizaciones y dependencias de eliminación indeseables
• reducir la necesidad de reestructurar toda la base de datos cada vez que se agregan nuevos campos
• hacer que las relaciones entre tablas sean más útiles y comprensibles.

La normalización es un enfoque sistemático de descomposición de tablas para eliminar la redundancia de datos y las Anomalías de Inserción, Modificación y Eliminación. El diseñador de bases de datos estructura los datos de una manera que elimina duplicaciones innecesarias y proporciona una ruta de búsqueda rápida a toda la información necesaria. Es un proceso de varios pasos que coloca los datos en forma de tabla, eliminando los datos duplicados de las tablas de relaciones. Este proceso de especificar y definir tablas, claves, columnas y relaciones para crear una base de datos eficiente se denomina normalización.

La normalización reducirá la cantidad de espacio que utiliza una base de datos y garantizará que los datos se almacenen de manera eficiente. Sin normalización, los sistemas de bases de datos pueden ser inexactos, lentos e ineficientes. Es posible que no produzcan los datos que esperas.

En la práctica, esto significa cambiar su base de datos para que se cumplan los siguientes requisitos:

• cada tabla debe tener una clave primaria
• cada registro debe tener atributos/columnas de valor único (atómico)
• no debe haber grupos repetidos de información.Las claves

se utilizan para establecer e identificar relaciones entre tablas y también para identificar de forma única cualquier registro o fila de datos dentro de una tabla. Una clave puede ser un solo atributo o un grupo de atributos (clave compositeprimary), donde la combinación puede actuar como una clave. Las claves nos ayudan a identificar cualquier fila de datos.

Al diseñar una base de datos, los cuatro tipos de campos clave son:

• Clave principal: el campo seleccionado por el creador de la base de datos para identificar de forma única cada registro de una tabla. Por ejemplo, cada canción de la base de datos de música puede tener un campo de clave primaria llamado «song_id».
• Tecla alternativa: un campo que contiene valores únicos que podrían usarse como clave principal pero que actualmente no están definidos como clave principal, por ejemplo, artist_id.
• Clave foránea: un campo que contiene valores del campo de clave primaria de una tabla diferente. Las claves foráneas se utilizan para mostrar la relación entre diferentes tablas. Por ejemplo, cada canción de la base de datos de música puede tener un campo de clave foránea llamado » artist_id «que vincula la canción a un artista específico en una tabla de» artistas».
• clave Compuesta: combinación de más de un campo que identifica de forma única cada registro de una tabla, por ejemplo, song_id y artist_id.

Usemos este ejemplo para comprender los cuatro tipos principales de claves:

Las reglas de normalización se dividen en las siguientes formas normales:

PRIMERA FORMA NORMAL (1NF)

Para que una tabla esté en la Primera Forma Normal, debe seguir las siguientes cuatro reglas:

• Cada columna debe tener un campo/atributo separado. Cada columna de la tabla no debe contener varios valores. Por ejemplo, imagine la base de datos para las actualizaciones de estado de Facebook, específicamente la tabla relacionada con los me gusta. Para que los registros sean indivisibles, cada uno de los similares debe almacenarse en un registro separado. De esta manera, cada registro se habría producido o no se habría producido. No hay manera de decir que solo una pequeña parte de lo que ocurrió, mientras que una parte diferente no ocurrió. Sin embargo, si todos los gustos para una actualización de estado se almacenan en un único registro, el registro sería divisible, ya que sería posible que algunos de los gustos que se han producido, mientras que otros no se producen.
• Los valores almacenados en una columna deben ser del mismo tipo o tipo (dominio). En cada columna, los valores almacenados deben ser del mismo tipo o tipo.
• Todas las columnas de una tabla deben tener nombres únicos. Cada columna de una tabla debe tener un nombre único para evitar confusiones en el momento de recuperar datos o realizar cualquier otra operación en los datos almacenados. Por ejemplo, especifique el nombre del niño y el nombre del padre, no use ‘Nombre’.
• El orden en el que se almacenan los datos, no importa. Por ejemplo

• La tabla cumple tres de las cuatro reglas: los nombres de las columnas son únicos, los datos almacenados están en el orden correcto y no hay diferentes tipos de datos mezclados entre sí en las columnas. Sin embargo, los alumnos de la tabla han optado por más de una asignatura. Estos datos se han almacenado en los nombres de los sujetos en una sola columna. Según el 1NF, cada columna debe contener un solo valor.

SEGUNDA FORMA NORMAL (2NF)

Para que una tabla esté en la Segunda Forma Normal:

• debe estar en la Primera Forma Normal.
• y no debe tener Dependencia parcial.

Aquí es donde un atributo de una tabla depende solo de una parte de la clave primaria y no de la clave completa. Por ejemplo, una tabla registra las claves principales como student_id y subject_id de cada alumno. Solo el nombre del profesor depende de la asignatura. Por lo tanto, el subject_id, y no tiene nada que ver con student_id.

TERCERA FORMA NORMAL (3NF)

Se dice que una tabla está en la Tercera Forma Normal cuando:

• está en la Segunda Forma Normal.
• no tiene Dependencia Transitiva. La dependencia transitiva ocurre cuando un atributo / campo depende de otros atributos / campos en lugar de depender de la clave principal.

Esta es una relación indirecta entre los valores de la misma tabla.