INTRODUCCIÓN
Hoy en día las empresas manejan una
gran cantidad de datos. Cualquier empresa que se precie debe tener almacenados
todos estos datos en una base de datos para poder realizarlos mediante una
aplicación profesional; sin esta funcionalidad resultaría imposible tratar y
manejar en su totalidad los datos que leva a cabo la empresa y se perdería un
tiempo y un dinero muy valiosos
Uno de los pasos cruciales en la
construcción de una aplicación que maneje una base de datos, es sin duda, el
diseño de la base de datos.
Si las tablas no son definidas
apropiadamente, podemos tener muchos dolores de cabeza al momento de ejecutar
consultas a la base de datos para tratar de obtener algún tipo de información.
No importa si nuestra base de datos
tiene sólo 20 registros, o algunos cuantos miles, es importante asegurarnos que
nuestra base de datos está correctamente diseñada para que tenga eficiencia y
que se pueda seguir utilizando por largo del tiempo.
En este artículo, se mencionarán
algunos principios básicos del diseño de base de datos y se tratarán algunas
reglas que se deben seguir cuando se crean bases de datos.
Dependiendo de los requerimientos de
la base de datos, el diseño puede ser algo complejo, pero con algunas reglas
simples que tengamos en la cabeza será mucho más fácil crear una base de datos
perfecta para nuestro siguiente proyecto.
- Base de Datos.- Cualquier conjunto de
datos organizados para su almacenamiento en la memoria de un ordenador o
computadora, diseñado para facilitar su mantenimiento y acceso de una
forma estándar. Los datos suelen aparecer en forma de texto, números o
gráficos. Hay cuatro modelos principales de bases de datos: el modelo
jerárquico, el modelo en red, el modelo relacional (el más extendido hoy
en día).
- Base de Datos
Relacional.-
Tipo de base de datos o sistema de administración de bases de datos, que
almacena información en tablas (filas y columnas de datos) y realiza
búsquedas utilizando los datos de columnas especificadas de una tabla para
encontrar datos adicionales en otra tabla.
- Datos Elementales.- Un dato elemental, tal
como indica su nombre, es una pieza elemental de información. El primer
paso en el diseño de una base de datos debe ser un análisis detallado y
exhaustivo de los datos elementales requeridos.
- Campos y Subcampos.- Los datos elementales
pueden ser almacenados en campos o en subcampos. Un campo es identificado
por un rótulo numérico que se define en la FDT de la base de datos. A
diferencia de los campos, los subcampos no se identifican por medio de un
rótulo, sino por un delimitador de subcampo.
- Delimitador de Subcampo.- Un delimitador de
subcampo es un código de dos caracteres que precede e identifica un
subcampo de longitud variable dentro de un campo.
- DBMS: Data Base
Management System (SISTEMA DE MANEJO DE BASE DE DATOS).- Consiste de una base de
datos y un conjunto de aplicaciones (programas) para tener acceso a ellos.
·
à
Errores que se pueden encontrar en el diseño de una base de datos:
- Modelo de Datos.- es un conjunto de
herramientas conceptuales para describir los datos, las relaciones entre
ellos, su semántica y sus limitantes.
- Redundancia.- Esta se presenta cuando
se repiten innecesariamente datos en los archivos que conforman la base de
datos.
- Inconsistencia.- Ocurre cuando existe
información contradictoria o incongruente en la base de datos.
- Dificultad en el Acceso a
los Datos.-
Debido a que los sistemas de procesamiento de archivos generalmente se
conforman en distintos tiempos o épocas y ocasionalmente por distintos
programadores, el formato de la información no es uniforme y se requiere
de establecer métodos de enlace y conversión para combinar datos
contenidos en distintos archivos.
- Aislamiento de los
Datos.-
Se refiere a la dificultad de extender las aplicaciones que permitan
controlar a la base de datos, como pueden ser, nuevos reportes, utilerías
y demás debido a la diferencia de formatos en los archivos almacenados.
- Anomalías en el Acceso
Concurrente.-
Ocurre cuando el sistema es multiusuario y no se establecen los controles
adecuados para sincronizar los procesos que afectan a la base de datos.
Comúnmente se refiere a la poca o nula efectividad de los procedimientos
de bloqueo.
- Problemas de Seguridad.- Se presentan cuando no
es posible establecer claves de acceso y resguardo en forma uniforme para
todo el sistema, facilitando así el acceso a intrusos.
·
à
Niveles de Diseño:
- Problemas de Integridad.- Ocurre cuando no existe
a través de todo el sistema procedimientos uniformes de validación para
los datos.
- Nivel Físico.- Es aquel en el que se
determinan las características de almacenamiento en el medio secundario.
Los diseñadores de este nivel poseen un amplio dominio de cuestiones
técnicas y de manejo de hardware.
- Nivel Conceptual.- Es aquel en el que se
definen las estructuras lógicas de almacenamiento y las relaciones
que se darán entre ellas. Ejemplos comunes de este nivel son el diseño de
los registros y las ligas que permitirán la conexión entre registros de un
mismo archivo, de archivos distintos incluso, de ligas hacia archivos.
·
à
Clasificación de Modelos de Datos:
- Nivel de Edición.- Es aquel en el que se
presenta al usuario final y que puede tener combinaciones o relaciones
entre los datos que conforman a la base de datos global. Puede definirse
como la forma en el que el usuario aprecia la información y sus
relaciones.
- Modelos Lógicos Basados
en Objetos.-
Son aquellos que nos permiten una definición clara y concisa de los
esquemas conceptuales y de visión. Su característica principal es que
permiten definir en forma detallada las limitantes de los datos.
- Modelos Lógicos Basados
en Registros.-
Operan sobre niveles conceptual y de visión. Sus características
principales son que permiten una descripción más
amplia de la implantación, pero no son capaces de especificar con claridad
las limitantes de los datos.
- Modelos Físicos de
Datos.-
Describen los datos en el nivel más bajo y permiten identificar algunos
detalles de implantación para el manejo del hardware de almacenamiento.
TIPOS DE RELACIONES
El tipo de
relación más comúnmente utilizado es la relación entre una tabla Muchos y una
tabla Uno, llamada relación Muchos a Uno. Sin embargo, también puede crear
relaciones Muchos a Muchos y Uno a Uno. Todas las relaciones pueden ser manuales
o automáticas.
Una
relación pueden ser automática o manual.
En
una relación automática, cuando un registro en una tabla relacionada se
convierte en el registro actual, 4D selecciona el o los registros
correspondientes. Estos registros especificados pueden visualizarse,
imprimirse, modificarse o utilizarse para realizar búsquedas y ordenaciones. No
es necesario utilizar programación.
En
una relación manual, puede ejercer control sobre la carga en memoria de los
registros correspondientes por parte de 4D. Para ejercer este control es
necesario utilizar métodos. Para mayor información sobre la creación de métodos
que controlen tablas relacionadas, consulte el Manual Lenguaje de 4D.
Puede
utilizar relaciones manuales si quiere optimizar el rendimiento de aplicaciones
específicas que no necesitan cargar todos los registros correspondientes a la
vez. Por ejemplo, si su estructura relaciona tres o más tablas, usted podría
querer controlar cuándo cargar los registros relacionados. Puede utilizar una
relación manual si quiere relacionar dos tablas con dos relaciones diferentes.
Sólo puede existir una relación automática entre dos tablas, mientras que el
número de relaciones manuales entre dos tablas no tiene límites.
Cuando cree una relación entre dos
tablas, la tabla que contiene la llave primaria de la relación se llama Tabla
Uno y la tabla que contiene el campo llave de llamada de la relación se llama
Tabla Muchos. Las tablas se llaman Uno y Muchos porque un registro de la tabla
Uno está relacionado con muchos registros de la tabla Muchos y viceversa. Este
tipo de relación se llama una relación de Muchos
a Uno.
Las
relaciones Uno a Uno se utilizan sólo en casos especiales puesto que las tablas
relacionadas por este tipo pueden combinarse en una sola tabla.
Algunas
de las razones para utilizar relaciones Uno a Uno son:
- Su base tiene datos de
tipo Texto, Imagen o BLOB muy grandes. Estos campos podrían ralentizar la
base si se cargan en la memoria cuando un registro se convierte en el
registro actual. Al colocar los textos, imágenes o BLOBs en otra tabla,
puede cargar en memoria sólo los datos que necesita y de esta forma
optimizar el funcionamiento de la base.
- Su base contiene un número
muy grande de campos y necesita dividirlos en grupos lógicos. Las tablas
separadas pueden hacer que la base de datos sea más rápida y fácil de
utilizar.
- Quiera limitar el acceso
a ciertos campos. Utilizando tablas separadas, puede asignar diferentes
privilegios de acceso a cada tabla.
Algunas veces, usted necesita
relacionar algunos registros de una tabla con otros registros de otra tabla.
Este tipo de relación se conoce como relación Muchos a Muchos.
Un ejemplo de una relación Muchos a
Muchos es una base de datos que hace seguimiento a las inscripciones de
materias de un grupo de estudiantes. Imagine que esta base tiene dos tablas:
[Estudiantes] y [Clases]. Un estudiante puede inscribirse en varias clases y un
1.
OBJETIVOS
2.1.
GENERAL
Al terminar la instrucción en esta
herramienta, el estudiante debe estar en capacidad de diseñar e implementar
bases de datos sencillas que le permitan almacenar y manipular información de
manera eficaz para la toma de decisiones.
2.2.
ESPECIFICOS
Al terminar la instrucción en esta
herramienta, el estudiante debe estar en capacidad de:
a)
Demostrar
comprensión de los conceptos teóricos básicos de los sistemas de información
b)
Demostrar
comprensión sobre los conceptos fundamentales de la Base de Datos (definición,
características y restricciones)
c)
Reconocer
el entorno de trabajo que presenta el SGBD (menús, barras, área de trabajo).
d)
Modelar
un sistema de información
e)
Utilizar
software para diseñar una Base de Datos sencilla a partir de un modelo
entidad-relación
f)
Realizar
operaciones básicas con formularios.
g)
Realizar
operaciones básicas con consultas.
h)
Realizar
operaciones básicas con informes (reportes) que respondan a requerimientos
específicos.
i)
Preparar
e imprimir objetos de una base de datos.
j)
Diseñar
consultas.
k)
Usar
fórmulas en consultas.
l)
Configurar
el entorno de trabajo que le presenta la base de datos (menús y barras).
m)
Personalizar
las opciones del software y las barras.
n)
Hacer copias de respaldo (backup)
FUNDAMENTACIÓN
CIENTIFICA
Entre
las metas más importantes que se persiguen al diseñar un modelo de bases de
datos, se encuentran las siguientes que pueden observarse en esta figura.
- Almacenar Solo La
Información Necesaria.
A
menudo pensamos en todo lo que quisiéramos que estuviera almacenado en una base
de datos y diseñamos la base de datos para guardar dichos datos. Debemos de ser
realistas acerca de nuestras necesidades y decidir qué información es realmente
necesaria.
Frecuentemente
podemos generar algunos datos sobre la marcha sin tener que almacenarlos en una
tabla de una base de datos. En estos casos también tiene sentido hacer esto
desde el punto de vista del desarrollo de la aplicación.
1.2.
Normalizar la Estructura de las Tablas.
Si
nunca antes hemos oído hablar de la "normalización de datos", no
debemos temer. Mientras que la normalización puede parecer un tema complicado,
nos podemos beneficiar ampliamente al entender los conceptos más elementales de
la normalización.
Una
de las formas más fáciles de entender esto es pensar en nuestras tablas como
hojas de cálculo. Por ejemplo, si quisiéramos seguir la pista de nuestra
colección de CD’s en una hoja de cálculo, podríamos diseñar algo parecido a lo
que se muestra en la siguiente tabla.
+------------+-------------+--------------+
.. +--------------+
|
Álbum | track1 | track2 | | track10 |
+------------+-------------+--------------+
.. +--------------+
Esto
parece razonable. Sin embargo el problema es que el número de pistas que tiene
un CD varía bastante. Esto significa que con este método tendríamos que tener
una hoja de cálculo realmente grande para albergar todos los datos, que en los
peores casos podrían ser de hasta 20 pistas. Esto en definitiva no es nada
bueno.
Uno
de los objetivos de una estructura de tabla normalizada es minimizar el número
de "celdas vacías". El darnos cuenta de que cada lista de CD’s tiene
un conjunto fijo de campos (título, artista, año, género) y un conjunto
variable de atributos (el número de pistas) nos da una idea de cómo dividir los
datos en múltiples tablas que luego podamos relacionar entre sí.
Mucha
gente no esta familiarizada con el concepto "relacional", de manera
sencilla esto significa, que grupos parecidos de información son almacenados en
distintas tablas que luego pueden ser "juntadas" (relacionadas)
basándose en los datos que tengan en común.
Es
necesario que al realizar la estructura de una base de datos, esta sea
flexible. La flexibilidad está en el hecho que podemos agregar datos al sistema
posteriormente sin tener que rescribir lo que ya tenemos. Por ejemplo, si
quisiéramos agregar la información de los artistas de cada álbum, lo único que
tenemos que hacer es crear una tabla artista que esté relacionada a la tabla
álbum de la misma manera que la tabla pista. Por lo tanto, no tendremos que
modificar la estructura de nuestras tablas actuales, simplemente agregar la que
hace falta.
La
eficiencia se refiere al hecho de que no tenemos duplicación de datos, y
tampoco tenemos grandes cantidades de "celdas vacías".
El
objetivo principal del diseño de bases de datos es generar tablas que modelan
los registros en los que guardaremos nuestra información.
Es
importante que esta información se almacene sin redundancia para que se pueda
tener una recuperación rápida y eficiente de los datos.
A
través de la normalización tratamos de evitar ciertos defectos que nos
conduzcan a un mal diseño y que lleven a un procesamiento menos eficaz de los
datos.
Podríamos
decir que estos son los principales objetivos de la normalización:
Ø
Controlar
la redundancia de la información.
Ø
Evitar
pérdidas de información.
Ø
Capacidad
para representar toda la información.
Ø
Mantener
la consistencia de los datos.
- Seleccionar el Tipo de
Dato Adecuado.
Una
vez identificadas todas las tablas y columnas que necesita la base de datos,
debemos determinar el tipo de dato de cada campo. Existen tres categorías
principales que pueden aplicarse prácticamente a cualquier aplicación de bases
de datos:
Ø
Texto
Ø
Números
Ø
Fecha
y hora
Cada
uno de éstos presenta sus propias variantes, por lo que la elección del tipo de
dato correcto no sólo influye en el tipo de información que se puede almacenar
en cada campo, sino que afecta al rendimiento global de la base de datos.
A
continuación se dan algunos consejos que nos ayudarán a elegir un tipo de dato
adecuado para nuestras tablas:
Ø
Identificar
si una columna debe ser de tipo texto, numérico o de fecha.
Ø
Elegir
el subtipo más apropiado para cada columna.
Ø
Configurar
la longitud máxima para las columnas de texto y numéricas, así como otros
atributos.
1.4. Utilizar Índices Apropiadamente
Los
índices son un sistema especial que utilizan las bases de datos para mejorar su
rendimiento global. Dado que los índices hacen que las consultas se ejecuten
más rápido, podemos estar incitados a indexar todas las columnas de nuestras
tablas.
Sin
embargo, lo que tenemos que saber es que el usar índices tiene un precio. Cada
vez que hacemos un INSERT, UPDATE, REPLACE, o DELETE sobre una tabla, MySQL
tiene que actualizar cualquier índice en la tabla para reflejar los cambios en
los datos.
¿Así
que, cómo decidimos usar índices o no? La respuesta es "depende". De
manera simple, depende que tipo de consultas ejecutamos y que tan
frecuentemente lo hacemos, aunque realmente depende de muchas otras cosas.
Así
que antes de indexar una columna, debemos considerar que porcentaje de entradas
en la tabla son duplicadas. Si el porcentaje es demasiado alto, seguramente no
veremos alguna mejora con el uso de un índice. Ante la duda, no tenemos otra
alternativa que probar.
1.5. Usar Consultas REPLACE
Existen
ocasiones en las que deseamos insertar un registro a menos de que éste ya se
encuentre en la tabla. Si el registro ya existe, lo que quisiéramos hacer es
una actualización de los datos.
1.6. Usar Una Versión Reciente de MySQL
La
recomendación es simple y concreta, siempre que esté en nuestras manos, debemos
usar la versión más reciente de MySQL que se encuentre disponible. Además de
que las nuevas versiones frecuentemente incluyen muchas mejoras, cada vez son
más estables y más rápidas. De esta manera, a la vez que sacamos provecho de
las nuevas características incorporadas en MySQL, veremos significativos
incrementos en la eficiencia de nuestro servidor de bases de datos.
1.8.
Usar Tablas Temporales.
Cuando
estamos trabajando con tablas muy grandes, suele suceder que ocasionalmente
necesitemos ejecutar algunas consultas sobre un pequeño subconjunto de una gran
cantidad de datos. En vez de ejecutar estas consultas sobre la tabla completa y
hacer que MySQL encuentre cada vez los pocos registros que necesitamos, puede
ser mucho más rápido seleccionar dichos registros en una tabla temporal y
entonces ejecutar nuestras consultas sobre esta tabla.
Una
tabla temporal existe mientras dure la conexión a MySQL. Cuando se interrumpe
la conexión MySQL remueve automáticamente la tabla y libera el espacio que ésta
usaba.
1.7.
Recomendaciones.
El
último paso del diseño de la base de datos es adoptar determinadas convenciones
de nombres. Aunque MySQL es muy flexible en cuanto a la forma de asignar nombre
a las bases de datos, tablas y columnas, he aquí algunas reglas que es
conveniente observar:
Ø
Utilizar
caracteres alfanuméricos.
Ø
Limitar
los nombres a menos de 64 caracteres (es una restricción de MySQL).
Ø
Utilizar
el guión bajo (_) para separar palabras.
Ø
Utilizar
palabras en minúsculas (esto es más una preferencia personal que una regla).
Ø
Los
nombres de las tablas deberían ir en plural y los nombres de las columnas en
singular (es igual una preferencia personal).
Ø
Utilizar
las letras ID en las columnas de clave primaria y foránea.
Ø
En
una tabla, colocar primero la clave primaria seguida de las claves foráneas.
Ø
Los
nombres de los campos deben ser descriptivos de su contenido.
Ø
Los
nombres de los campos deben ser unívocos entre tablas, excepción hecha de las
claves.
Los
puntos anteriores corresponden muchos de ellos a preferencias personales, más
que a reglas que debamos de cumplir, y en consecuencia muchos de ellos pueden
ser pasados por alto, sin embargo, lo más importante es que la nomenclatura
utilizada en nuestras bases de datos sea coherente y consistente con el fin de
minimizar la posibilidad de errores al momento de crear una aplicación de bases
de datos.
3.
DESARROLLO
Son muchas las consideraciones a tomar
en cuenta al momento de hacer el diseño de la base de datos, quizá las más
fuertes sean:
Ø La velocidad de acceso,
Ø El tamaño de la información,
Ø El tipo de la información,
Ø Facilidad de acceso a la
información,
Ø Facilidad para extraer la
información requerida,
Ø El comportamiento del
manejador de bases de datos con cada tipo de información.
No
obstante que pueden desarrollarse sistemas de procesamiento de archivo e
incluso manejadores de bases de datos basándose en la experiencia del equipo de
desarrollo de software logrando resultados altamente aceptables, siempre es
recomendable la utilización de determinados estándares de diseño que garantizan
el nivel de eficiencia mas alto en lo que se refiere a almacenamiento y
recuperación de la información.
De
igual manera se obtiene modelos que optimizan el aprovechamiento secundario y
la sencillez y flexibilidad en las consultas que pueden proporcionarse al
usuario
ALGUNAS DE LAS
HERRAMIENTAS QUE PUDE ENCONTRAR PARA EL DISEÑO Y DOCUMENTACIÓN DE LAS BASES DE
DATOS, SON DBDesigner 4
Ø
La
instalación si bien no es difícil y podemos encontrar varios tutoriales a cerca
de ello, es necesario tener muy en cuenta algunos detalles que son muy
importantes para que el programa pueda funcionar de manera correcta.
Ø
No
incluye el soporte para la conexión a bases de datos MySQL, pero si se puede
instalar de manera independiente.
Ø
Ingeniería
inversa para MySQL, Oracle, MSSQL y ODBC.
Ø
Permite
la exportación del modelo en script SQL, imagen (PNG) o XML.
Ø
Dispone
la opción de importar archivos ERwin 4.1.
Ø
La
salida de la documentación puede ser en HTML.
easyDesigner
Ø Bastante básico.
Ø No tiene la opción de la
ingeniería inversa.
Ø Tiene la opción de exportar el
modelo como un script SQL o imagen (PNG).
Mogwai ERDesigner
Ø Soporte de ingeniería inversa
para MySQL, Oracle, DB2(experimental), Microsoft SQLServer, PostgreSQL y H
Ø Permite la exportación del
modelo en script SQL, imagen (GIF, BMP, JPEG y SVG)
Ø Genera la documentación en
PDF, HTML, RTF y más.
MySQL Workbench
Ø Ingeniería inversa para MySQL.
Ø Posibilidad de exportar el
modelo en imagen (PNG, SVG), archivo PDF y script SQL.
Ø También ofrece la posibilidad
de Administrar MySQL.
Ø Personalización de conexiones
(UML, clásico, IDEFIX, etc), de vistas, etc
Ø Desde mi punto de vista es uno
de los mejores programas para el diseño de base de datos.
4.
CONCLUSIONES
Una base de datos correctamente
diseñada permite obtener acceso a información exacta y actualizada. Puesto que
un diseño correcto es esencial para lograr los objetivos fijados para la base
de datos, parece lógico emplear el tiempo que sea necesario en aprender los
principios de un buen diseño ya que, en ese caso, es mucho más probable que la
base de datos termine adaptándose a sus necesidades y pueda modificarse
fácilmente.
En este artículo se proporcionan
instrucciones para preparar una base de datos. Aprenderá a decidir qué
información necesita, a dividir la información en las tablas y columnas
adecuadas y a relacionar las tablas entre sí. Debe leer este artículo antes de
crear la primera base de datos.
La finalidad de este trabajo, es dar
una inducción en el tema de Diseño de Bases de Datos, a personas ajenas al
tema. De manera que por ello los temas se presentan de una manera sencilla y
sin tanta terminología.
Nos muestra la gran importancia que
para cualquier entidad, ya sea una empresa grande o chica, para el gobierno,
hasta para la vida cotidiana de una persona (como se muestra en el ejemplo de
los CD’s), tienen las bases de datos. Todo gira alrededor de ellas, todos los
procesos del mundo están registrados en ellas, de ahí la importancia de llevar
a cabo un diseño eficiente y libre de errores de las mismas.
Siempre que una persona escucha hablar
de bases de datos y de toda la terminología que las acompaña piensa que es un
tema excesivamente complicado, y no es así, todo tiene un porqué y lógica, es
cosa de familiarizarse un poco con ellas (bases de datos).
Cuando se ven en realidad todas las
ventajas que tienen, es mas sencillo el proceso de aprendizaje, ya que siente
que el aprender a manejarlas se vera recompensado.
Además de los sencillas que son, es muy
fácil acceder a información, manuales y cursos relacionados a ellas, todo esta
a la mano, con la facilidad de poner este tema en un buscador de la red y
aparecerán infinidad de temas, unos mas complejos que otros, pero siempre uno
que se adecue a las capacidades de aprendizaje de cada persona.
Otro punto muy importante es que la
mayoría son gratis.
