Cuando hablamos de crear una base de datos, no podemos olvidarnos del modelo de base datos; este concepto determina en muchos casos el tipo de base de datos que vamos a emplear. En esta entrada vamos a explicar en qué consisten los modelos de bases de datos así como su estructura y demás.
índice
1.introduccion
2. objetivo
3. historia
4. conceptos básico
5. modelos
6. cuadro comparativo
7. arquitectura
8. niveles de adstricción
9. conclusión
10. bibliografías
1. Introducción
Se le llama base de datos a un conjunto de información perteneciente a un mismo contexto la cual esta ordenada de modo sistemático para su posterior recuperación, análisis y/o transmisión. Existen actualmente muchas formas de bases de datos, que van desde una biblioteca hasta los vastos conjuntos de datos de usuarios de una empresa de telecomunicaciones.
A su vez las bases de datos son el producto de la necesidad humana de almacenar la información, es decir, de preservarla para poder acudir a ella posteriormente. En ese sentido, la aparición de la electrónica y la computación nos brindó el elemento digital indispensable para almacenar enormes cantidades de datos en espacios físicos limitados, gracias a su conversión en señales eléctricas o magnéticas.
2. objetivo
El objetivo de implementar una base de datos es proporcionar un marco que nos facilite la gestión de los datos. Esto incluye garantizar la integridad de los datos, permitir el acceso concurrente y proporcionar mecanismos para la recuperación de datos en caso de fallos del sistema.
3. historia
Las bases de datos han evolucionado drásticamente desde su inicio a principios de la década de 1960. Existieron algunas bases de datos en aquel entonces como lo pueden ser: bases de datos de navegación, como la base de datos jerárquica (que se basaba en un modelo de árbol y permite una relación de uno a muchos) y la base de datos de red (un modelo más flexible que permitía relaciones múltiples) los cuales eran los sistemas originales que se utilizaban en aquel momento para almacenar y manipular datos. Aunque eran sencillos, estos primeros sistemas eran inflexibles. En la década de 1980, se hicieron populares las bases de datos relacionales, seguidas de las bases de datos orientadas a objetos en la década de 1990.
En este trabajo nos centraremos en profundizar en el mundo de las bases de datos. Donde nuestro objetivo es proporcionar información importante y detallar de varios aspectos clave de las bases de datos.
4. Conceptos básicos
Dato: Un dato es la representación de una variable que puede ser cuantitativa o cualitativa que indica un valor que se le asigna a las cosas y se representa a través de una secuencia de símbolos, números o letras. Los datos describen hechos empíricos. Para examinarlos deben ser organizados o tabulados, ya que un dato por sí mismo no puede demostrar demasiado sino que se debe evaluar el conjunto para examinar los resultados
Ejemplos de datos: Incluyen números, palabras, fechas, imágenes, etc. Los datos son la materia prima con la que trabajamos en las bases de datos.
Información: La información es un conjunto organizado de datos relevantes para uno o más sujetos que extraen de él un conocimiento. Es decir, es una serie de conocimientos comunicados, compartidos o transmitidos y que constituyen por lo tanto algún tipo de mensaje. Sin embargo, su definición varía según la disciplina o el enfoque desde el cual se la piense.
Por ejemplo: si tenemos una lista de números (datos), la suma total de esos números sería la información relevante.
Base de datos: Una base de datos es una recopilación organizada de información o datos estructurados, que normalmente se almacena de forma electrónica en un sistema informático. Normalmente, una base de datos está controlada por un sistema de gestión de bases de datos (DBMS). En conjunto, los datos y el DBMS, junto con las aplicaciones asociadas a ellos, reciben el nombre de sistema de bases de datos, abreviado normalmente a simplemente base de datos.
Por ejemplo: Permite gestionar desde pequeñas hasta grandes cantidades de datos.
Sistema Gestor de Base de Datos (SGBD): es un conjunto de programas invisibles para el usuario final con el que se administra y gestiona la información que incluye una base de datos. Los gestores de datos o gestores de base de datos permiten administrar todo acceso a la base de datos, pues tienen el objetivo de servir de interfaz entre esta, el usuario y las aplicaciones.
Por ejemplo: Permite recuperar datos de manera eficiente y garantiza la integridad y consistencia de la información almacenada.
5. modelos
Modelo relacional
Un modelo relacional consiste en representar datos por medio de tablas relacionadas cuyas filas se llaman tuplas y las columnas variables, conformando asi una base de datos.
Términos formales del modelo relacional
- La relación, que es el término formal, tiene en la tabla su equivalente informal.
- La tupla no es más que un registro que se representa en las filas de la tabla y el atributo es una columna o campo.
- La cardinalidad se refiere al número de filas o registros y el grado es el número de columnas o campos.
- Por último, la clave primaria es un identificador único de cada caso
Cómo funciona el modelo relacional
- Las tablas son el centro del modelo y los datos deben ser representados en ellas. También se usan tablas cuando se calculan resultados de otras.
- El orden de cada columna viene determinado por el tipo de consulta que se realice. Por tanto, no es necesario un orden inicial, ya que cada relación la conforma un conjunto único de datos.
- Como ya hemos mencionado, las filas son datos o casos, las columnas campos o variables. Por otro lado, cada celda es un registro que tiene dos dimensiones.
- Es imprescindible disponer de un identificador único (clave primaria) de cada registro. Este permite establecer relaciones entre dos o más tablas, usándolo como una clave externa.
Ventajas y desventajas del modelo relacional
Entre las ventajas podemos destacar las siguientes;
- Por un lado, tiene procesos que evitan la duplicidad de los datos.
- Por otro, garantiza la integridad referencial eliminando todo lo relacionado con un registro cuando sea necesario.
- Además, permite la normalización.
Entre las desventajas tenemos los siguientes:
- El primero es que tiene limitaciones en las representaciones gráficas o en los sistemas de geoposicionamiento.
- El segundo es que los bloques de texto no se procesan de forma eficiente
Ejemplo de modelo relacional
Modelo Base de datos de objetos
El modelo de base de datos orientada a objetos agrupa la información en paquetes relacionados entre sí: los datos de cada registro se combinan en un solo objeto, con todos sus atributos. De esta manera, toda la información está disponible en el objeto, ya que sus datos quedan agrupados en lugar de distribuidos en diferentes tablas. En los objetos no solo pueden guardarse los atributos, sino también los métodos, lo que refleja la afinidad de estas bases de datos con los lenguajes de programación orientados a objetos: al igual que en estos, cada objeto presenta un conjunto de acciones que pueden llevarse a cabo.
Los objetos se dividen a su vez en clases. Más concretamente, un objeto es una unidad concreta de una clase abstracta, lo que crea una jerarquía de clases y subclases. Dentro de esta estructura, las subclases adoptan las propiedades de las clases superordinadas y las complementan con sus propios atributos. Al mismo tiempo, los objetos de una clase también pueden relacionarse con otras clases, lo que rompe la jerarquía estricta y permite formar redes. Los objetos simples también pueden combinarse para crear objetos más complejos.
Ventajas
· Los conjuntos de datos complejos pueden guardarse y consultarse de forma rápida y encilla.
· Los códigos de identificación se asignan automáticamente a cada objeto
· Funciona bien con lenguajes de programación orientados a objetos.
Desventajas
· El uso de las bases de datos orientadas a objetos no está muy extendido.
· En algunas situaciones, la gran complejidad puede acarrear problemas de rendimiento.
Modelo Base de datos documental
Una base de datos documental es una de las principales variantes de las bases de datos no relacionales o NoSQL. Se caracterizan por almacenar la información en registros, cada uno de los cuáles funciona como una unidad autónoma de información.
Como su propio nombre indica, las bases de datos orientadas a documentos utilizan documentos para el almacenamiento de todos los registros y los datos asociados a ellos. Cada uno de estos registros puede almacenar distintos tipos de datos. A su vez, los documentos que contienen los registros pueden tener diferentes formatos, desde archivos JSON o XML hasta documentos de texto.
Las bases de datos documentales son capaces de almacenar información en diferentes formatos sin una estructura definida. En cualquier caso, lo habitual es que los documentos empleen un formato de archivo, mientras que los datos contenidos sí utilicen una estructura fija.
Ventajas
Las principales ventajas de las bases de datos documentales se resumen en las siguientes:
- Permiten almacenar y consultar información semiestructurada sin una estructura definida.
- Son un modelo muy flexible que puede albergar numerosos tipos de datos.
- Simplifican las tareas de adición o actualización de datos. La mayoría de aplicaciones web o móviles están sometidas a cambios constantes. Gracias a las bases de datos documentales se pueden añadir nuevos datos o modelos de análisis de manera mucho más flexible.
- Aseguran una escritura rápida, dando prioridad a la disponibilidad de la escritura sobre la consistencia de los datos. Esto permite asegurar la rapidez incluso en casos de fallos en el hardware o en la red, que en otras bases de datos supondría retrasos en la modificación de los datos y repercutiría negativamente en su coherencia.
- Garantizan un buen rendimiento. La mayoría de bases de datos documentales cuentan con potentes motores de búsqueda y avanzadas propiedades de indexación, lo que asegura una mayor rapidez a la hora de consultar la información.
- Tienen una gran escalabilidad y son uno de los mejores métodos para el almacenamiento de grandes volúmenes de información
Desventajas
No todo iban a ser puntos positivos. Estas son las principales desventajas de las bases de datos documentales:
- No utilizan el lenguaje SQL como lenguaje principal de consulta, aunque sí lo pueden usar de apoyo. Es decir, al contrario que las bases relacionales, no existe un lenguaje estandarizado para la creación de estas bases de datos.
- No siempre pueden garantizar las propiedades ACID de atomicidad, consistencia, integridad y durabilidad.
- No tienen una gran comunidad detrás y existen mucha menos información acerca de estas bases de datos.
- Los índices pueden ocupar mucha memoria RAM, sobre todo en las bases documentales que manejan un gran volumen de datos.
6. cuadro comparativo
7. Arquitectura
índice
2. objetivo
3. historia
4. conceptos básico
5. modelos
6. cuadro comparativo
7. arquitectura
8. niveles de adstricción
9. conclusión
10. bibliografías
1. Introducción
Se le llama base de datos a un conjunto de información perteneciente a un mismo contexto la cual esta ordenada de modo sistemático para su posterior recuperación, análisis y/o transmisión. Existen actualmente muchas formas de bases de datos, que van desde una biblioteca hasta los vastos conjuntos de datos de usuarios de una empresa de telecomunicaciones.
A su vez las bases de datos son el producto de la necesidad humana de almacenar la información, es decir, de preservarla para poder acudir a ella posteriormente. En ese sentido, la aparición de la electrónica y la computación nos brindó el elemento digital indispensable para almacenar enormes cantidades de datos en espacios físicos limitados, gracias a su conversión en señales eléctricas o magnéticas.
2. objetivo
El objetivo de implementar una base de datos es proporcionar un marco que nos facilite la gestión de los datos. Esto incluye garantizar la integridad de los datos, permitir el acceso concurrente y proporcionar mecanismos para la recuperación de datos en caso de fallos del sistema.
3. historia
Las bases de datos han evolucionado drásticamente desde su inicio a principios de la década de 1960. Existieron algunas bases de datos en aquel entonces como lo pueden ser: bases de datos de navegación, como la base de datos jerárquica (que se basaba en un modelo de árbol y permite una relación de uno a muchos) y la base de datos de red (un modelo más flexible que permitía relaciones múltiples) los cuales eran los sistemas originales que se utilizaban en aquel momento para almacenar y manipular datos. Aunque eran sencillos, estos primeros sistemas eran inflexibles. En la década de 1980, se hicieron populares las bases de datos relacionales, seguidas de las bases de datos orientadas a objetos en la década de 1990.
En este trabajo nos centraremos en profundizar en el mundo de las bases de datos. Donde nuestro objetivo es proporcionar información importante y detallar de varios aspectos clave de las bases de datos.
4. Conceptos básicos
Dato: Un dato es la representación de una variable que puede ser cuantitativa o cualitativa que indica un valor que se le asigna a las cosas y se representa a través de una secuencia de símbolos, números o letras. Los datos describen hechos empíricos. Para examinarlos deben ser organizados o tabulados, ya que un dato por sí mismo no puede demostrar demasiado sino que se debe evaluar el conjunto para examinar los resultados
Ejemplos de datos: Incluyen números, palabras, fechas, imágenes, etc. Los datos son la materia prima con la que trabajamos en las bases de datos.
Información: La información es un conjunto organizado de datos relevantes para uno o más sujetos que extraen de él un conocimiento. Es decir, es una serie de conocimientos comunicados, compartidos o transmitidos y que constituyen por lo tanto algún tipo de mensaje. Sin embargo, su definición varía según la disciplina o el enfoque desde el cual se la piense.
Por ejemplo: si tenemos una lista de números (datos), la suma total de esos números sería la información relevante.
Base de datos: Una base de datos es una recopilación organizada de información o datos estructurados, que normalmente se almacena de forma electrónica en un sistema informático. Normalmente, una base de datos está controlada por un sistema de gestión de bases de datos (DBMS). En conjunto, los datos y el DBMS, junto con las aplicaciones asociadas a ellos, reciben el nombre de sistema de bases de datos, abreviado normalmente a simplemente base de datos.
Por ejemplo: Permite gestionar desde pequeñas hasta grandes cantidades de datos.
Sistema Gestor de Base de Datos (SGBD): es un conjunto de programas invisibles para el usuario final con el que se administra y gestiona la información que incluye una base de datos. Los gestores de datos o gestores de base de datos permiten administrar todo acceso a la base de datos, pues tienen el objetivo de servir de interfaz entre esta, el usuario y las aplicaciones.
Por ejemplo: Permite recuperar datos de manera eficiente y garantiza la integridad y consistencia de la información almacenada.
5. modelos
Modelo relacional
Un modelo relacional consiste en representar datos por medio de tablas relacionadas cuyas filas se llaman tuplas y las columnas variables, conformando asi una base de datos.
Términos formales del modelo relacional
- La relación, que es el término formal, tiene en la tabla su equivalente informal.
- La tupla no es más que un registro que se representa en las filas de la tabla y el atributo es una columna o campo.
- La cardinalidad se refiere al número de filas o registros y el grado es el número de columnas o campos.
- Por último, la clave primaria es un identificador único de cada caso
Cómo funciona el modelo relacional
- Las tablas son el centro del modelo y los datos deben ser representados en ellas. También se usan tablas cuando se calculan resultados de otras.
- El orden de cada columna viene determinado por el tipo de consulta que se realice. Por tanto, no es necesario un orden inicial, ya que cada relación la conforma un conjunto único de datos.
- Como ya hemos mencionado, las filas son datos o casos, las columnas campos o variables. Por otro lado, cada celda es un registro que tiene dos dimensiones.
- Es imprescindible disponer de un identificador único (clave primaria) de cada registro. Este permite establecer relaciones entre dos o más tablas, usándolo como una clave externa.
Ventajas y desventajas del modelo relacional
Entre las ventajas podemos destacar las siguientes;
- Por un lado, tiene procesos que evitan la duplicidad de los datos.
- Por otro, garantiza la integridad referencial eliminando todo lo relacionado con un registro cuando sea necesario.
- Además, permite la normalización.
Entre las desventajas tenemos los siguientes:
- El primero es que tiene limitaciones en las representaciones gráficas o en los sistemas de geoposicionamiento.
- El segundo es que los bloques de texto no se procesan de forma eficiente
Ejemplo de modelo relacional
Modelo Base de datos de objetos
El modelo de base de datos orientada a objetos agrupa la información en paquetes relacionados entre sí: los datos de cada registro se combinan en un solo objeto, con todos sus atributos. De esta manera, toda la información está disponible en el objeto, ya que sus datos quedan agrupados en lugar de distribuidos en diferentes tablas. En los objetos no solo pueden guardarse los atributos, sino también los métodos, lo que refleja la afinidad de estas bases de datos con los lenguajes de programación orientados a objetos: al igual que en estos, cada objeto presenta un conjunto de acciones que pueden llevarse a cabo.
Los objetos se dividen a su vez en clases. Más concretamente, un objeto es una unidad concreta de una clase abstracta, lo que crea una jerarquía de clases y subclases. Dentro de esta estructura, las subclases adoptan las propiedades de las clases superordinadas y las complementan con sus propios atributos. Al mismo tiempo, los objetos de una clase también pueden relacionarse con otras clases, lo que rompe la jerarquía estricta y permite formar redes. Los objetos simples también pueden combinarse para crear objetos más complejos.
Ventajas
· Los conjuntos de datos complejos pueden guardarse y consultarse de forma rápida y encilla.
· Los códigos de identificación se asignan automáticamente a cada objeto
· Funciona bien con lenguajes de programación orientados a objetos.
Desventajas
· El uso de las bases de datos orientadas a objetos no está muy extendido.
· En algunas situaciones, la gran complejidad puede acarrear problemas de rendimiento.
Modelo Base de datos documental
Una base de datos documental es una de las principales variantes de las bases de datos no relacionales o NoSQL. Se caracterizan por almacenar la información en registros, cada uno de los cuáles funciona como una unidad autónoma de información.
Como su propio nombre indica, las bases de datos orientadas a documentos utilizan documentos para el almacenamiento de todos los registros y los datos asociados a ellos. Cada uno de estos registros puede almacenar distintos tipos de datos. A su vez, los documentos que contienen los registros pueden tener diferentes formatos, desde archivos JSON o XML hasta documentos de texto.
Las bases de datos documentales son capaces de almacenar información en diferentes formatos sin una estructura definida. En cualquier caso, lo habitual es que los documentos empleen un formato de archivo, mientras que los datos contenidos sí utilicen una estructura fija.
Ventajas
Las principales ventajas de las bases de datos documentales se resumen en las siguientes:
- Permiten almacenar y consultar información semiestructurada sin una estructura definida.
- Son un modelo muy flexible que puede albergar numerosos tipos de datos.
- Simplifican las tareas de adición o actualización de datos. La mayoría de aplicaciones web o móviles están sometidas a cambios constantes. Gracias a las bases de datos documentales se pueden añadir nuevos datos o modelos de análisis de manera mucho más flexible.
- Aseguran una escritura rápida, dando prioridad a la disponibilidad de la escritura sobre la consistencia de los datos. Esto permite asegurar la rapidez incluso en casos de fallos en el hardware o en la red, que en otras bases de datos supondría retrasos en la modificación de los datos y repercutiría negativamente en su coherencia.
- Garantizan un buen rendimiento. La mayoría de bases de datos documentales cuentan con potentes motores de búsqueda y avanzadas propiedades de indexación, lo que asegura una mayor rapidez a la hora de consultar la información.
- Tienen una gran escalabilidad y son uno de los mejores métodos para el almacenamiento de grandes volúmenes de información
Desventajas
No todo iban a ser puntos positivos. Estas son las principales desventajas de las bases de datos documentales:
- No utilizan el lenguaje SQL como lenguaje principal de consulta, aunque sí lo pueden usar de apoyo. Es decir, al contrario que las bases relacionales, no existe un lenguaje estandarizado para la creación de estas bases de datos.
- No siempre pueden garantizar las propiedades ACID de atomicidad, consistencia, integridad y durabilidad.
- No tienen una gran comunidad detrás y existen mucha menos información acerca de estas bases de datos.
- Los índices pueden ocupar mucha memoria RAM, sobre todo en las bases documentales que manejan un gran volumen de datos.
6. cuadro comparativo
7. Arquitectura
8. niveles de abstracción de un SGBD
Para que el sistema sea útil debe recuperar los datos eficientemente. Esta preocupación ha conducido al diseño de estructuras de datos complejas para la representación de los datos en la base de datos. Como muchos usuarios de sistemas de bases de datos no están familiarizados con computadores, los desarrolladores esconden la complejidad a los usuarios a través de varios niveles de abstracción para simplificar la interacción de los usuarios con el sistema, en la figura 1.3, se esquematizan los tres niveles de abstracción de base de datos. A continuación se definen los principales niveles de abstracción:
En el nivel externo se sitúan las diferentes visiones lógicas que los procesos usuarios (programas de aplicación y usuarios directos) tendrán de las partes de la BD que utilizarán. Estas visiones se denominan esquemas externos.
En el nivel físico, un registro cliente, cuenta o empleado se puede describir como un bloque de posiciones almacenadas consecutivamente (por ejemplo, palabras o bytes). El compilador del lenguaje esconde este nivel de detalle a los programadores. Análogamente, el sistema de base de datos esconde muchos de los detalles de almacenamiento de nivel inferior a los programadores de bases de datos. Los administradores de bases de datos pueden ser conscientes de ciertos detalles de la organización física de los datos.
.
Nivel de vistas. El nivel más alto de abstracción describe sólo parte de la base de datos completa. Muchos usuarios del sistema de base de datos no necesitan toda esta información. En su lugar, tales usuarios necesitan acceder sólo a una parte de la base de datos. Para que su interacción con el sistema se simplifique, se define la abstracción del nivel de vistas.
En el nivel de vistas, los usuarios de computadoras ven un conjunto de programas de aplicación que esconden los detalles de los tipos de datos. Análogamente, en el nivel de vistas se definen varias vistas de una base de datos y los usuarios de la misma ven única y exclusivamente esas vistas. Además de esconder detalles del nivel lógico de la base de datos, las vistas también proporcionan un mecanismo de seguridad para evitar que los usuarios accedan a ciertas partes de la base de datos. Por ejemplo, los cajeros de un banco ven únicamente la parte de la base de datos que tiene información de cuentas de clientes; no pueden acceder a la información referente a los sueldos de los empleados.
Nivel de usuario. El nivel más alto de abstracción es el nivel de usuario, donde los individuos interactúan directamente con la base de datos a través de interfaces de usuario. Esto incluye formularios, informes y otras herramientas que permiten que los usuarios realicen consultas, inserten datos y gestionen la información sin necesidad de conocimientos técnicos profundos.
9. conclusión
Para finalizar este tema, puedo decir que los fundamentos de base de datos son algo importante en la programación y son esenciales para poder entender como se almacena, organiza y accede a la información de un sistema, a su vez que este está acompañado de ciertas características como lo pueden ser los modelos de base de datos, su arquitectura y hasta niveles de abstracción lo cual nos da que cada uno de ellos es diferente pero nos llega a ofrecer mejores ventajas siendo cada uno diferente al anterior teniendo nosotros como programador la opción de elegir el que mejor se adapte a nosotros
Para terminar, los fundamentos de base de datos son únicos y nos ofrecen una amplia manera de hacerlos dependiendo de lo que tengamos o necesitemos lo cual nos da un gran apoyo a la hora de realizar un software.
3.1. Clasificación de los SGBD. (s. f.). https://www.cienciasfera.com/materiales/informatica/tecnologiainformacion/tema17/31_clasificacin_de_los_sgbd.html
Arias, E. R. (2022, 24 noviembre). Modelo relacional. Economipedia. https://economipedia.com/definiciones/modelo-relacional.html
Cursoprogramador. (2012, 20 agosto). Los niveles de abstracción en una BD. CursoProgramador. https://cursoprogramador.wordpress.com/2012/08/20/los-niveles-de-abstraccion-en-una-bd/
Fuente, J., & Fuente, J. (2023, 8 noviembre). ¿Qué es un sistema gestor de base de datos y cómo funciona? aprendeprogramando.es. https://aprendeprogramando.es/que-es-un-sistema-gestor-de-base-de-datos/
KeepCoding, R. (2023, 20 diciembre). Niveles de abstracción de una base de datos. KeepCoding Bootcamps. https://keepcoding.io/blog/niveles-de-abstraccion-de-una-base-de-datos/
Lovato, A., & Lovato, A. (2023, 10 marzo). Clasificacion de los sgbd. Cuadro Comparativo. https://cuadros-comparativos.com/clasificacion-de-los-sgbd/
Niveles de abstracción de una base de datos. (2010, 16 octubre). Baraagero’s Blog. https://baraagero.wordpress.com/2010/10/16/niveles-de-abstraccion-de-una-base-de-datos/
