ciencia BASES DE DATOS RELACIONALES

Vista previa del material en texto

Semana 5: Bases de Datos Relacionales
Las bases de datos relacionales son un tipo de sistema de gestión de bases de datos (SGBD) que se basa en el modelo relacional. En este modelo, los datos se organizan en tablas estructuradas compuestas por filas y columnas, y las relaciones entre las tablas se establecen utilizando claves primarias y claves foráneas. A continuación, se explica más sobre las bases de datos relacionales:
Estructura de las bases de datos relacionales: En una base de datos relacional, los datos se almacenan en tablas que representan entidades o conceptos del mundo real. Cada tabla tiene una estructura definida con columnas que representan los atributos de la entidad y filas que representan los registros individuales. Cada fila se identifica de forma única utilizando una clave primaria, que es una columna o conjunto de columnas que contiene valores únicos para cada registro.
Ejemplo teórico: Supongamos que tenemos una base de datos relacional para una tienda en línea. Podemos tener una tabla "Productos" con columnas como "IDProducto", "Nombre" y "Precio". Otra tabla podría ser "Pedidos" con columnas como "IDPedido", "Fecha" y "IDCliente". Estas tablas están relacionadas mediante una clave foránea "IDCliente" en la tabla "Pedidos" que referencia la clave primaria "IDCliente" en la tabla "Clientes".
Consultas y operaciones relacionales: En las bases de datos relacionales, se pueden realizar consultas y operaciones utilizando el lenguaje SQL (Structured Query Language). SQL proporciona un conjunto de comandos para realizar operaciones como SELECT, INSERT, UPDATE y DELETE, que permiten recuperar, insertar, actualizar y eliminar datos de las tablas relacionales.
Ejemplo teórico: Para obtener todos los productos comprados por un cliente en particular, se puede utilizar una consulta SQL con una cláusula JOIN que combine las tablas "Productos" y "Pedidos" mediante la clave foránea "IDCliente".
En este ejemplo, se selecciona el nombre de los productos de la tabla "Productos" que están relacionados con los pedidos de un cliente específico en la tabla "Pedidos".
Integridad referencial y restricciones: Las bases de datos relacionales también se centran en garantizar la integridad de los datos mediante el uso de restricciones y reglas. Una de las características clave es la integridad referencial, que asegura que las relaciones entre las tablas sean coherentes y no se produzcan datos huérfanos o inconsistencias.
Ejemplo teórico: En el ejemplo anterior, la integridad referencial se mantiene mediante la clave foránea "IDCliente" en la tabla "Pedidos" que referencia la clave primaria "IDCliente" en la tabla "Clientes". Esto garantiza que no se puedan realizar pedidos para un cliente inexistente en la tabla "Clientes".
Además de la integridad referencial, las bases de datos relacionales también pueden utilizar otras restricciones como claves únicas, restricciones de dominio y restricciones de integridad para garantizar la calidad y consistencia de los datos.
Las bases de datos relacionales han sido ampliamente utilizadas debido a su estructura organizada, capacidad de realizarconsultas complejas y soporte para transacciones ACID (Atomicidad, Consistencia, Aislamiento y Durabilidad). Sin embargo, en los últimos años han surgido otras tecnologías, como las bases de datos NoSQL, que ofrecen diferentes modelos y enfoques para el almacenamiento y procesamiento de datos.
Integridad referencial y restricciones
La integridad referencial y las restricciones son conceptos fundamentales en las bases de datos relacionales que garantizan la consistencia y la calidad de los datos. A continuación, se explica en qué consiste la integridad referencial y se mencionan algunos ejemplos de restricciones comunes:
Integridad referencial: La integridad referencial es una propiedad de las bases de datos relacionales que asegura la consistencia de las relaciones entre las tablas. Se basa en la idea de que las referencias de una tabla a otra deben ser válidas, es decir, no debe haber referencias a registros inexistentes o huérfanos.
Ejemplo teórico: Supongamos que tenemos dos tablas en una base de datos: "Clientes" y "Pedidos". La tabla "Pedidos" tiene una columna "IDCliente" que referencia la clave primaria "IDCliente" en la tabla "Clientes". Para mantener la integridad referencial, debe haber una relación válida entre los clientes y sus pedidos. Esto significa que no se pueden crear pedidos para clientes inexistentes o eliminar clientes que tienen pedidos asociados.
Restricciones: Las restricciones son reglas definidas en la estructura de la base de datos para asegurar la calidad y la coherencia de los datos. Estas restricciones se aplican a nivel de tabla o columna y ayudan a mantener la integridad de los datos al imponer reglas y condiciones sobre los valores permitidos.
Algunas restricciones comunes en las bases de datos relacionales son:
Clave primaria (Primary Key): Define una o varias columnas que identifican de forma única cada registro en una tabla. Garantiza que no puede haber duplicados ni valores nulos en la(s) columna(s) de clave primaria.
Clave foránea (Foreign Key): Establece una relación entre dos tablas vinculando una columna en una tabla (clave foránea) con la clave primaria en otra tabla (tabla referenciada). Garantiza que los valores en la columna de clave foránea coincidan con los valores existentes en la tabla referenciada.
Restricción UNIQUE: Permite asegurar que los valores en una columna o conjunto de columnas sean únicos dentro de una tabla.
Restricción NOT NULL: Garantiza que una columna no pueda contener valores nulos, es decir, siempre debe tener un valor válido.
Restricción CHECK: Define una condición que debe cumplirse para los valores en una columna. Por ejemplo, se puede establecer una restricción CHECK para asegurarse de que la edad de una persona sea mayor de 18.
Estas son solo algunas de las restricciones comunes en las bases de datos relacionales. Cada sistema de gestión de bases de datos (DBMS) tiene su propia sintaxis y conjunto de restricciones disponibles.
Es importante utilizar adecuadamente las restricciones para mantener la integridad y la calidad de los datos. Las restricciones garantizan que los datos cumplan con ciertas reglas y evitan la inserción o actualización de datos incorrectos o inconsistentes.
A continuación, te proporciono ejemplos en código SQL de cada uno de los parámetros mencionados:
Clave primaria (Primary Key): Supongamos que tenemos una tabla "Clientes" con una columna "IDCliente" que deseamos definir como clave primaria:
En este ejemplo, hemos definido la columna "IDCliente" como clave primaria utilizando la cláusula PRIMARY KEY. Esto garantiza que cada valor en la columna "IDCliente" sea único y no nulo.
Clave foránea (Foreign Key): Supongamos que tenemos una tabla "Pedidos" con una columna "IDCliente" que hace referencia a la tabla "Clientes" a través de la columna "IDCliente":
En este ejemplo, hemos definido una clave foránea en la columna "IDCliente" utilizando la cláusula FOREIGN KEY. La cláusula REFERENCES establece la relación con la tabla "Clientes" y su columna "IDCliente". Esto garantiza que los valores en la columna "IDCliente" de la tabla "Pedidos" coincidan con los valores existentes en la columna "IDCliente" de la tabla "Clientes".
Restricción UNIQUE: Supongamos que tenemos una tabla "Productos" y queremos asegurarnos de que el campo "CodigoProducto" sea único:
En este ejemplo, hemos definido la restricción UNIQUE en la columna "CodigoProducto". Esto garantiza que cada valor en la columna "CodigoProducto" sea único dentro de la tabla "Productos".
Restricción NOT NULL: Supongamos que tenemos una tabla "Empleados" y queremos asegurarnos de que el campo "Nombre" no pueda estar vacío:
En este ejemplo, hemos agregado la restricción NOT NULL a la columna "Nombre". Esto garantiza que siempre se debe proporcionar un valor válido en la columna "Nombre" al insertar o actualizar registros en la tabla "Empleados".
Restricción CHECK: Supongamosque tenemos una tabla "Personas" y queremos asegurarnos de que la edad de una persona sea mayor de 18:
En este ejemplo, hemos definido la restricción CHECK en la columna "Edad" para asegurarnos de que solo se inserten valores mayores de 18. Esto garantiza que se cumpla la condición especificada en la restricción CHECK al insertar o actualizar registros en la tabla "Personas".
Recuerda que estos son ejemplos básicos para ilustrar cómo se pueden utilizar los parámetros mencionados. La implementación real puede variar según el sistema de gestión de bases de datos y las necesidades específicas del proyecto.
Claves primarias y foráneas
Las claves primarias y foráneas son elementos clave en las bases de datos relacionales que ayudan a establecer y mantener relaciones entre tablas. A continuación, se explica en qué consisten las claves primarias y foráneas, y se proporcionan ejemplos en código SQL:
Clave primaria (Primary Key): La clave primaria es una columna o conjunto de columnas que identifican de forma única cada registro en una tabla. La clave primaria garantiza que no puede haber duplicados ni valores nulos en la(s) columna(s) designada(s). La clave primaria se utiliza para establecer la integridad de los datos y facilitar la identificación y búsqueda de registros.
Ejemplo en código SQL: Supongamos que tenemos una tabla "Clientes" con una columna "IDCliente" que deseamos definir como clave primaria:
En este ejemplo, hemos definido la columna "IDCliente" como clave primaria utilizando la cláusula PRIMARY KEY. Esto garantiza que cada valor en la columna "IDCliente" sea único y no nulo.
Clave foránea (Foreign Key): La clave foránea establece una relación entre dos tablas vinculando una columna en una tabla (clave foránea) con la clave primaria en otra tabla (tabla referenciada). La clave foránea se utiliza para establecer y mantener la integridad referencial entre las tablas.
Ejemplo en código SQL: Supongamos que tenemos dos tablas: "Pedidos" y "Clientes". La tabla "Pedidos" tiene una columna "IDCliente" que hace referencia a la tabla "Clientes" a través de la columna "IDCliente":
En este ejemplo, hemos definido una clave foránea en la columna "IDCliente" utilizando la cláusula FOREIGN KEY. La cláusula REFERENCES establece la relación con la tabla "Clientes" y su columna "IDCliente". Esto garantiza que los valores en la columna "IDCliente" de la tabla "Pedidos" coincidan con los valores existentes en la columna "IDCliente" de la tabla "Clientes".
Es importante destacar que el uso de claves primarias y foráneas permite establecer relaciones entre tablas, lo que facilita la consulta y la manipulación de los datos. Además, ayuda a mantener la integridad de los datos al garantizar que las relaciones entre las tablas sean coherentes y no se produzcan datos huérfanos o inconsistencias.
Consultas y operaciones relacionales avanzadas
Las consultas y operaciones relacionales avanzadas permiten realizar manipulaciones y consultas más complejas en bases de datos relacionales. A continuación, se explican algunos conceptos y ejemplos de consultas y operaciones relacionales avanzadas:
JOIN: La operación JOIN se utiliza para combinar registros de dos o más tablas relacionadas en función de una condición específica. Hay varios tipos de JOIN, como INNER JOIN, LEFT JOIN, RIGHT JOIN y FULL JOIN, que determinan cómo se combinan los registros.
Ejemplo en código SQL: Supongamos que tenemos dos tablas "Clientes" y "Pedidos", y queremos obtener los nombres de los clientes y los detalles de sus pedidos. Podemos utilizar un INNER JOIN para combinar las tablas en función de la clave foránea "IDCliente":
En este ejemplo, el INNER JOIN combina los registros de las tablas "Clientes" y "Pedidos" en función de la condición de igualdad entre la clave foránea "IDCliente" en ambas tablas. La consulta resultante devuelve los nombres de los clientes junto con los detalles de sus pedidos.
GROUP BY: La cláusula GROUP BY se utiliza para agrupar registros según una o varias columnas y realizar cálculos agregados, como SUM, COUNT, AVG, entre otros, en grupos de registros.
Ejemplo en código SQL: Supongamos que tenemos una tabla "Productos" con una columna "Categoría" y queremos calcular el total de productos por categoría. Podemos utilizar la cláusula GROUP BY para agrupar los registros por categoría y la función COUNT para obtener el conteo:
En este ejemplo, la consulta agrupa los registros por la columna "Categoría" y utiliza la función COUNT para contar los registros en cada grupo. La consulta resultante devuelve la categoría junto con el total de productos en cada categoría.
HAVING: La cláusula HAVING se utiliza en combinación con la cláusula GROUP BY para filtrar los grupos de registros basados en condiciones agregadas.
Ejemplo en código SQL: Supongamos que queremos obtener las categorías con un total de productos mayor a 10. Podemos utilizar la cláusula HAVING para filtrar los grupos con una condición de conteo mayor a 10:
En este ejemplo, la cláusula HAVING filtra los grupos de registros que tienen un total de productos mayor a 10. La consulta resultante devuelve las categorías con un conteo de productos mayor a 10.
Estos son solo algunos ejemplos de consultas y operaciones relacionales avanzadas. Las bases de datos relacionales proporcionan una amplia gama de funciones y comandos para realizar manipulaciones y consultas complejas, lo que permite obtener información específica de los datos almacenados en diferentes tablas y establecer relaciones entre ellas.
Transacciones y concurrencia
Las transacciones y la concurrencia son conceptos clave en las bases de datos relacionales que aseguran la integridad de los datos y permiten un acceso simultáneo y seguro a la base de datos por parte de múltiples usuarios. A continuación, se explican estos conceptos y su importancia:
Transacciones: Una transacción es una secuencia lógica de operaciones que se considera una unidad completa e indivisible. Las transacciones aseguran que todas las operaciones dentro de ellas se completen de forma exitosa o se reviertan por completo en caso de fallos. Esto garantiza la consistencia y la integridad de los datos, incluso cuando varias operaciones se realizan al mismo tiempo.
Las transacciones cumplen con las propiedades ACID:
Atomicidad (Atomicity): Una transacción se considera atómica, lo que significa que todas sus operaciones se realizan o se revierten por completo. Si una operación falla, todas las operaciones dentro de la transacción se deshacen.
Consistencia (Consistency): Una transacción debe dejar la base de datos en un estado consistente. Esto implica que las reglas de integridad y las restricciones definidas se mantengan antes y después de la transacción.
Aislamiento (Isolation): Las transacciones deben ser aisladas y no deben interferir entre sí. Cada transacción se ejecuta como si fuera la única en el sistema, lo que evita conflictos y garantiza la coherencia de los datos.
Durabilidad (Durability): Una vez que una transacción se completa exitosamente, los cambios realizados en la base de datos son permanentes y se conservan incluso en caso de fallos o reinicios del sistema.
Concurrencia: La concurrencia se refiere a la capacidad de permitir que múltiples usuarios accedan a la base de datos al mismo tiempo y realicen operaciones concurrentes. En entornos de bases de datos concurrentes, se deben implementar mecanismos para garantizar que las transacciones se ejecuten de manera segura y sin interferencias.
La concurrencia puede plantear desafíos, como conflictos de actualización y lectura sucia, donde los cambios de una transacción pueden afectar a otras transacciones. Para manejar estos desafíos, los sistemas de gestión de bases de datos utilizan técnicas de control de concurrencia, como bloqueos, aislamiento de transacciones y control de versiones.
Es importante garantizar la integridad de los datos y mantener la consistencia cuando se realizan operaciones concurrentes en la base de datos. Las transacciones y el control de concurrenciajuegan un papel crucial en la administración de bases de datos relacionales para garantizar la seguridad y la consistencia de los datos, incluso en entornos con múltiples usuarios trabajando simultáneamente.