Fundamentos de Bases de Datos: Conceptos, Tipos y Modelos Esenciales

¿Qué es una base de datos?

Una base de datos es un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto, almacenados sistemáticamente para su posterior uso.

Clasificación de las bases de datos

Según la variabilidad de los datos

• Bases de datos estáticas: son bases de datos de solo lectura, utilizadas principalmente para consultar datos que no cambian con el tiempo.
• Bases de datos dinámicas: son aquellas donde la información almacenada se modifica constantemente, permitiendo operaciones de actualización, borrado y adición de datos.

Según el contenido

• Bases de datos bibliográficas: solo contienen información representativa de la fuente primaria (autor, título, fecha, etc.), que permite localizarla.
• Bases de datos de texto completo: almacenan las fuentes primarias en su totalidad, como por ejemplo, todo el contenido de las ediciones de una colección de revistas científicas.

Modelos de bases de datos

Un modelo de datos determina la estructura lógica de una base de datos. Los principales modelos son:

• Bases de datos jerárquicas: almacenan su información en una estructura jerárquica, similar a un árbol, donde cada registro hijo tiene un único padre.
• Bases de datos de red: este modelo modifica el concepto de nodo del modelo jerárquico, permitiendo que un mismo nodo tenga varios padres, creando una estructura más flexible en forma de grafo.
• Bases de datos relacionales: es el modelo más extendido. Organiza los datos en tablas y permite establecer interconexiones (relaciones) entre los datos de las distintas tablas.
• Bases de datos orientadas a objetos: almacenan en la base de datos los objetos completos, incluyendo su estado (atributos) y su comportamiento (métodos).
• Bases de datos documentales: pertenecientes a la categoría NoSQL, almacenan datos en documentos (como JSON o BSON). Permiten la indexación a texto completo y búsquedas potentes sobre datos no estructurados.
• Bases de datos deductivas: son sistemas que, además de almacenar hechos, pueden hacer deducciones a través de reglas e inferencias lógicas.
• Bases de datos distribuidas: la base de datos está almacenada en varias computadoras conectadas en red, ya sea de forma replicada o fragmentada.

Ventajas de una base de datos

1. Permiten obtener más información a partir de la misma cantidad de datos.
2. Facilitan el uso compartido de los datos entre múltiples usuarios.
3. Permiten un balance de requerimientos conflictivos entre diferentes aplicaciones.
4. Refuerzan la estandarización de los datos.
5. Ofrecen un control sobre la redundancia de la información.
6. Aseguran la consistencia de los datos.
7. Garantizan la integridad de la información mediante reglas.
8. Mejoran la seguridad y el control de acceso a los datos.
9. Aportan flexibilidad y rapidez en la consulta de datos.
10. Aumentan la productividad de los programadores.
11. Mejoran el rendimiento general de las aplicaciones.
12. Proporcionan independencia entre los datos y los programas que los utilizan.

Desventajas del uso de bases de datos

1. Tamaño: Pueden ocupar una gran cantidad de espacio de almacenamiento.
2. Complejidad: Su diseño, administración y mantenimiento requieren personal cualificado.
3. Costo: El software, el hardware y el personal especializado pueden tener un coste elevado.
4. Requerimientos de hardware: A menudo necesitan servidores potentes para un rendimiento óptimo.
5. Impacto de fallas: Un fallo en el sistema de base de datos puede paralizar todas las aplicaciones que dependen de ella.
6. Recuperación: La recuperación de datos tras un fallo puede ser un proceso complejo y crítico.

Conceptos clave en el modelo relacional

Dominio

Describe el conjunto de valores posibles que puede tomar un atributo (columna). Por ejemplo, el dominio para un atributo 'Calificación' podría ser el conjunto de números enteros del 1 al 10.

Clave primaria (Primary Key)

Es una clave única, elegida entre todas las claves candidatas, que identifica de forma unívoca cada registro (fila) de una tabla. No puede contener valores nulos.

Clave foránea (Foreign Key)

Es una referencia a la clave primaria de otra tabla. Su función es determinar la relación existente entre dos tablas, garantizando la integridad referencial.

Índice (Index)

Los índices surgen con la necesidad de tener un acceso más rápido a los datos. Son estructuras que mejoran la velocidad de las operaciones de consulta sobre una tabla.

Tipos de relaciones entre tablas

Relación uno a uno (1:1)

Ocurre cuando cada registro de la tabla A se relaciona con un único registro de la tabla B, y viceversa. Este tipo de relaciones son poco comunes en el diseño de bases de datos.

Relación uno a muchos (1:N)

Es el tipo de relación más utilizado. Un registro de la tabla A puede estar relacionado con muchos registros de la tabla B, pero cada registro de la tabla B solo se relaciona con un único registro de la tabla A. La relación muchos a uno (N:1) es la misma, vista desde la perspectiva opuesta.

Relación muchos a muchos (N:M)

Se produce cuando a cada registro de la tabla A se le pueden asociar varios registros de la tabla B, y cada registro de la tabla B puede estar relacionado con más de un registro de la tabla A. Para implementarla, se requiere una tercera tabla intermedia, conocida como tabla de unión.