Introducción a las bases de datos

0. El problema que resuelven las bases de datos

Antes de las bases de datos, cada aplicación gestionaba sus propios ficheros. Una empresa de hostelería tendría un fichero de clientes para facturación, otro fichero de clientes para reservas, y otro para fidelización. El mismo cliente aparecía duplicado en tres sitios. Si cambiaba su teléfono y solo se actualizaba en uno, los otros dos quedaban desactualizados: inconsistencia.

Además, si la aplicación de facturación cambiaba la estructura de su fichero, la de reservas dejaba de poder leerlo: dependencia entre programa y datos.

La solución fue centralizar: una única fuente de datos compartida por todas las aplicaciones, gestionada por un software especializado. Eso es una base de datos.

1. Ficheros — referencia histórica y MCQ

Los ficheros fueron el primer mecanismo de almacenamiento. Saber distinguirlos puede caer en MCQ.

Tipos de ficheros

Trampa MCQ: “fichero de editoriales de una biblioteca” → constante (datos fijos). El maestro sería el catálogo de libros disponibles (cambia cuando entra o sale un libro).

Métodos de acceso a ficheros

Parámetros de utilización

Trampa MCQ: volatilidad ≠ crecimiento. Volatilidad = inserciones y borrados. Crecimiento = variación del volumen total.

2. Qué es una base de datos

Base de datos: colección de datos relacionados lógicamente entre sí, con una definición y descripción comunes, estructurados de forma que varias aplicaciones y usuarios puedan acceder a ellos eficientemente y con la mínima redundancia.

Tres ideas clave que hay que retener:

• Datos relacionados: no son datos sueltos, hay conexiones entre ellos.
• Mínima redundancia: cada dato se almacena una sola vez. Si cambia, cambia en un solo sitio.
• Acceso múltiple: varios programas y usuarios pueden usarla a la vez.

Metadatos y diccionario de datos

La base de datos no solo contiene los datos: también contiene su propia descripción. Esa descripción se llama metadatos y se guarda en el diccionario de datos (también llamado catálogo). Gracias a eso, las aplicaciones no necesitan saber cómo están almacenados físicamente los datos — solo piden lo que necesitan y el SGBD lo resuelve. Esto es la independencia de datos.

Elementos formales de una BD

En el modelo relacional: entidad = tabla, atributo = columna, registro = fila, campo = celda.

Tipos de usuarios de una BD

3. Modelos de bases de datos

Un modelo define cómo se organizan y relacionan los datos. Han existido varios a lo largo de la historia.

Trampa MCQ: jerárquico = un solo padre. En red = más de un padre posible.

El modelo relacional fue creado por Codd en 1970 y es la base de Oracle, MySQL, PostgreSQL y prácticamente todo lo que se usa hoy.

Otros modelos (referencia)

• Objeto-relacional: híbrido de relacional y OO. Estándar SQL99. Ejemplo: Oracle, SQL Server.
• Multidimensional: datos en “cubos”. Para análisis de grandes volúmenes (business intelligence).
• Transaccional: operaciones atómicas (o se completan del todo o no se aplican). Banca, producción.
• Orientado a documentos (NoSQL): el objeto principal es el documento (JSON, XML). Ejemplo: MongoDB.

4. El modelo relacional — en detalle

El modelo relacional organiza los datos en tablas. Cada tabla representa un tipo de entidad.

EMPLEADOS
┌─────┬──────────────┬─────────────┬────────────┐
│ id  │ nombre       │ email       │ depto_id   │
├─────┼──────────────┼─────────────┼────────────┤
│  1  │ Ana López    │ ana@...     │    10      │
│  2  │ Pedro Ruiz   │ pedro@...   │    20      │
└─────┴──────────────┴─────────────┴────────────┘

Terminología

Clave primaria compuesta

Una PK puede estar formada por más de una columna. Se usa cuando ninguna columna por sí sola es única, pero la combinación sí lo es.

Ejemplo: en una tabla de stock de tienda, ni cod_tienda ni cod_producto son únicos solos, pero (cod_tienda, cod_producto) juntos sí identifican un registro concreto.

Integridad referencial

La clave ajena conecta dos tablas. Si EMPLEADOS.depto_id referencia a DEPARTAMENTOS.id, el SGBD no permite asignar a un empleado un departamento que no existe. Eso es integridad referencial: garantía de que las relaciones entre tablas son siempre consistentes.

DEPARTAMENTOS          EMPLEADOS
┌────┬──────────┐      ┌────┬───────────┬────────────┐
│ id │ nombre   │      │ id │ nombre    │ depto_id   │
├────┼──────────┤      ├────┼───────────┼────────────┤
│ 10 │ Ventas   │◄─────│  1 │ Ana López │    10      │
│ 20 │ IT       │◄─────│  2 │ Pedro     │    20      │
└────┴──────────┘      └────┴───────────┴────────────┘

Ana trabaja en Ventas. Pedro trabaja en IT. Si intentas insertar un empleado con depto_id = 99 y ese departamento no existe, el SGBD lo rechaza.

Requisitos que debe cumplir una tabla relacional

• No hay dos filas idénticas.
• No hay columnas repetidas.
• No existe un orden predefinido en las filas.
• Cada fila se identifica por su clave primaria.

El Tema 2 §3 amplía estas cuatro reglas a siete. Estas son las más importantes conceptualmente; las tres restantes (nombre único en el esquema, un solo valor por celda, mismo dominio por columna) las encontrarás allí con ejemplos de violación.

5. SQL — el lenguaje de las bases de datos relacionales

SQL (Structured Query Language) es el lenguaje estándar para trabajar con bases de datos relacionales. Publicado por ANSI en 1986. Oracle, MySQL, PostgreSQL y SQL Server lo implementan, aunque con pequeñas diferencias de sintaxis.

Se divide en tres sublengtos según lo que hacen:

Trampa MCQ: DDL = estructura. DML = datos. DCL = permisos.

Ejemplos básicos (un vistazo)

-- DDL: crear una tabla
CREATE TABLE empleados (
    id       NUMBER PRIMARY KEY,
    nombre   VARCHAR2(100),
    depto_id NUMBER
);

-- DML: insertar un dato
INSERT INTO empleados VALUES (1, 'Ana López', 10);

-- DML: consultar datos
SELECT nombre, depto_id FROM empleados WHERE depto_id = 10;

-- DCL: dar permiso a un usuario
GRANT SELECT ON empleados TO c##pedro;

6. SGBD — Sistema Gestor de Base de Datos

El SGBD (en inglés DBMS, DataBase Management System) es el software que se sitúa entre las aplicaciones y los datos físicos. Es el intermediario que hace posible que varios usuarios accedan a la misma BD de forma simultánea, segura y coherente.

Definición: conjunto coordinado de programas, procedimientos y lenguajes que suministra los medios para describir, manipular y controlar los datos, manteniendo su integridad, confidencialidad y seguridad.

Ventajas frente a los ficheros: independencia física y lógica, mínima redundancia, integridad, seguridad, accesos concurrentes, copias de seguridad, consulta directa.

6.1 Las tres funciones del SGBD

6.2 Componentes del SGBD

1. Lenguajes: DDL, DML, DCL.
2. Diccionario de datos: almacena los metadatos (estructura de tablas, índices, restricciones, permisos).
3. Gestor de la BD: núcleo del SGBD. Controla el acceso físico, garantiza integridad y gestiona concurrencia.
4. Perfiles de usuario: DBA (administrador total) → diseñadores → programadores → usuarios finales.
5. Herramientas: generadores de formularios, informes, interfaces gráficas.

6.3 Arquitectura ANSI/SPARC — los 3 niveles

El estándar ANSI/SPARC define tres niveles de abstracción para separar lo que el usuario ve de cómo está almacenado físicamente. El objetivo es conseguir independencia de datos.

Independencia de datos:

• Independencia física: cambiar cómo están guardados los datos en disco (nivel interno) sin que afecte a las aplicaciones. Cambias los discos duros por SSDs: las aplicaciones no se enteran.
• Independencia lógica: cambiar el esquema conceptual (añadir una columna a una tabla) sin romper los programas que ya usan la BD.

Hay un único esquema interno, un único esquema conceptual, y varios esquemas externos posibles (uno por tipo de usuario o aplicación).

6.4 Tipos de SGBD

Homogéneo vs heterogéneo: en una BD distribuida homogénea todos los nodos usan el mismo SGBD (ej: Oracle en todos). En una heterogénea los nodos pueden usar SGBD distintos (ej: Oracle en Madrid, MySQL en Barcelona) — el SGBDD se encarga de hacer de traductor.

7. Tipos de bases de datos — resumen MCQ

Trampa MCQ: BD referencial → no contiene el documento completo, solo metadatos para localizarlo en otro servicio.

BD centralizadas

Una base de datos centralizada es aquella en la que el SGBD está implantado en una sola plataforma desde donde se gestiona la totalidad de los recursos.

           Aplicación A
               │
Aplicación B ──┼──► [ SGBD centralizado ] ──► Datos en disco
               │
           Aplicación C

Todo pasa por el mismo punto: el servidor central es el único nodo con datos y lógica de gestión.

BD distribuidas

Una base de datos distribuida reparte los datos entre varios nodos conectados en red. Hay tres siglas que hay que distinguir:

Clave conceptual: transparencia. El usuario no sabe ni le importa dónde está físicamente cada dato. El SGBDD se encarga de enrutar cada operación al nodo correcto.

    Nodo Madrid ───────────────── Nodo Barcelona
  [ datos clientes ]           [ datos pedidos ]
         │                            │
         └──────────── red ───────────┘
                         │
                    [ SGBDD ]
                         │
                    Aplicación
         ("dame los pedidos del cliente 42")
                → el SGBDD sabe que los clientes
                  están en Madrid y los pedidos
                  en Barcelona; lo une y devuelve
                  el resultado transparentemente

Fragmentación

Cuando se diseña una BD distribuida hay que decidir cómo se reparten los datos entre los nodos. Eso es la fragmentación: dividir las tablas en partes (fragmentos) que se almacenan en nodos distintos.

Tipos de fragmentación

Tabla original         Fragmentación horizontal     Fragmentación vertical
┌────┬──────┬────┐     ┌────┬──────┬────┐           ┌────┬──────┐  ┌────┬────┐
│ id │ nom  │ cp │     │ 1  │ Ana  │ 28 │  (Madrid) │ id │ nom  │  │ id │ cp │
├────┼──────┼────┤  →  ├────┼──────┼────┤           ├────┼──────┤  ├────┼────┤
│  1 │ Ana  │ 28 │     │ 2  │ Luis │ 28 │           │  1 │ Ana  │  │  1 │ 28 │
│  2 │ Luis │ 28 │     └────┴──────┴────┘           │  2 │ Luis │  │  2 │ 28 │
│  3 │ Marta│ 08 │     ┌────┬──────┬────┐           │  3 │ Marta│  │  3 │ 08 │
└────┴──────┴────┘     │ 3  │ Marta│ 08 │ (Bcn)     └────┴──────┘  └────┴────┘
                       └────┴──────┴────┘            Nodo A          Nodo B

Las tres reglas de la fragmentación

Cualquier fragmentación correcta debe cumplir estas tres reglas:

Trampa MCQ: en fragmentación vertical la clave primaria sí se repite — no viola la regla de disyunción porque esa repetición es obligatoria para garantizar la reconstrucción.

8. SGBD comerciales y libres

Comerciales

Libres (Open Source)

9. Oracle Database XE — herramientas de trabajo

El SGBD que se usa en este módulo es Oracle Database Express Edition (XE) — versión gratuita de Oracle para Windows y Linux.

Cuándo usar cuál: SQL*Plus para tareas administrativas, crear usuarios, ejecutar scripts y cualquier operación en servidores sin entorno gráfico (siempre funciona). SQL Developer cuando quieras ver los resultados en tabla, navegar por el esquema visualmente, autocompletar sentencias o trabajar con diagramas E-R.

10. Comandos básicos — Tarea 1 (referencia)

Conectar como administrador

CONNECT sys AS sysdba;

SHOW USER;       -- muestra el usuario activo
SHOW CON_NAME;   -- muestra el contenedor activo

Crear y configurar un usuario propio

-- Crear usuario (prefijo c## obligatorio en Oracle XE multitenant)
CREATE USER c##alberto IDENTIFIED BY mipassword;

-- Conceder permisos básicos para conectar y crear objetos
GRANT CONNECT, RESOURCE TO c##alberto;

-- Conectar con el nuevo usuario
CONNECT c##alberto/mipassword;

SHOW USER;
SHOW CON_NAME;

En Oracle XE multitenant, todos los usuarios comunes deben llevar el prefijo c##. Es obligatorio — sin él, Oracle rechaza el comando.

Nombre del archivo de entrega: cantero_soriano_alberto_BD01_Tarea

Resumen rápido — lo que hay que retener del T1

Ficheros

Bases de datos — concepto y modelos

Modelo relacional

SGBD y arquitectura

BD centralizadas, distribuidas y fragmentación

Herramientas