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Base de Datos Página 1

Planificación de la Asignatura

"Bases de Datos"

RESPONSABLE DE CÁTEDRA: SILVINA MIGANI

CARRERAS: LCC(3RO) Y LSI (4TO)

AÑO: 2017

CRÉDITO HORARIO: 8 HORAS

DESPLIEGUE: SEMESTRAL (PRIMER SEMESTRE)


1. Fundamentación de la Asignatura

Es un hecho indiscutible que las bases de datos desempeñan actualmente un papel crucial en casi todas las áreas de aplicación de los sistemas informáticos, como por ejemplo, los negocios, la ingeniería, la medicina, el derecho, la educación. Así, toda organización cuenta con sistemas bases de datos que mantienen sus datos y hacen posible la extracción de información en forma eficiente y segura. Por ello, es indispensable para todo profesional informático poseer los conocimientos que lo capaciten en el diseño, implementación y utilización de dichos sistemas.

2. Objetivos

Esta asignatura está concebida y organizada con el propósito de que el alumno, tras aprobarla, sea capaz de:

1. Identificar y comprender aspectos inherentes a la tecnología de bases de datos.

2. Entender, valorar y diferenciar las características del modelo de datos relacional.

3. Realizar el diseño conceptual, lógico y físico de una base de datos relacional.

4. Utilizar el lenguaje SQL tanto para definir objetos de la base de datos, para actualizarlos, como también para recuperar información en forma eficiente y segura.

5. Comprender las técnicas más comunes de procesamiento de transacciones, control de concurrencia, recuperación y seguridad implementadas en los sistemas de gestión de bases de datos.

6. Entender los conceptos básicos relativos a datawarehousing.

Los objetivos de esta asignatura están alineados a los objetivos de ambas carreras

contribuyendo específicamente a los siguientes:

"Brindar conocimientos que otorguen una amplia formación en formalismo aplicados en Algoritmos, Lenguajes e Ingeniería de Software".

"Formar en Sistemas Inteligentes, Conectividad y Administración de la Información".

"Brindar formación en teoría y desarrollo de sistemas".

Los dos primeros corresponden a la LCC, y el último a la LSI.


Carrera Licenciatura en Ciencias de la Computación

3. Inserción y Articulación de la Asignatura con las restantes que constituyen el Plan de Estudio

Carrera Licenciatura en Sistemas de Información

Correlativa Débil Correlativa

Débil

Correlativa Débil

Correlativa Débil

Bases de Datos (4to

)

Inglés II (3ro

)

Sistemas de Datos (3

ro)

Auditoría de Sistemas

(4to

)

Tópicos de Ingeniería de Software y de

Requerimientos (3ro

)

Tópicos Avanzados de Bases de Datos - Optativa II

(5to

)

Correlativa Fuerte

Correlativa Débil

Correlativa Fuerte

Correlativa Fuerte

Bases de Datos (3

ro)

Estructura y Funcionamiento de las Computadoras II (2

do)

Estructuras de Datos y Algoritmos (2

do)

Diseño de Software

(4to

)

Tópicos Avanzados de Bases de Datos - Optativa I

(4to

)

Fundamentos

Profesionales y Legales (5to

)

Correlativa Débil

Correlativa Débil


4. Contenidos por unidad

Unidad 1: Conceptos Generales

Contenidos:

Propósitos de los sistemas de bases de datos; Conceptos básicos de la gestión de bases de datos; Control centralizado: noción y ventajas. Visión abstracta de los datos, niveles de abstracción. Consistencia e integridad de datos. Independencia de los datos. Usuarios.

Sistemas de bases de datos: Relacional, Prerelacionales y Postrelacionales.

Alcance de los contenidos:

Esta unidad es de carácter introductorio, histórico y explicativo. Comienza brindando un panorama general de la naturaleza y evolución de las bases de datos, se destacan los aspectos y beneficios comunes a los DBMSs, sin profundizar sobre ningún sistema en particular. Hecho esto se centra la atención en los RDBMSs (Relational Data Base Management Systems) cuyo tratamiento constituye el núcleo del curso.

Unidad 2: Diseño de una Base de Datos Relacional

Contenidos:

Diseño de una Base de Datos. Etapas. Modelo Conceptual Entidad Relación Extendido: Entidades; Atributos; Claves; Relaciones; Grado. Entidades Fuertes; Entidades Débiles; Agregación; Generalización; Especialización.

Conversión del modelo conceptual a tablas. Verificación del modelo lógico a la luz de consultas planeadas.


Esta unidad está dedicada a presentar el Modelo Entidad Relación Extendido como una herramienta de diseño de alto nivel que actúa “por encima” del modelo relacional y que resulta muy útil para representar estructuras conceptuales.

Unidad 3: Normalización

Contenidos:

Objetivos de diseño; Redundancia; Problemas de Actualización; Dependencia funcional; Formas normales; Primera, segunda y tercera forma normal; forma normal de Boyce/Codd; Dependencia multivaluada; Cuarta Forma Normal; Dependencia Join; Quinta Forma Normal.



Para obtener un buen diseño de una base de datos relacional es esencial que las estructuras de datos sean coherentes con el significado de los mismos. Esto puede lograrse aplicando la teoría de normalización. Por este medio se obtienen tablas con mejores características a la hora de realizar modificaciones, inserciones y borrados. El tema puede ser tratado tanto desde un punto de vista matemático puro como de manera informal, esta unidad ha sido planificada desde una posición intermedia, esto es, dando prioridad a la comprensión de conceptos pero sin dejar completamente de lado el formalismo matemático. Como sucede con otros aspectos de diseño, el hacer buen uso de la normalización es una tarea sutil en la que se pone en juego la estabilidad y eficiencia de las BD. Es importante entonces adquirir buen criterio para saber hasta donde aplicar pautas de normalización a las relaciones. Por este motivo se darán ejemplos y ejercicios que ayuden al alumno a desarrollar la experiencia, intuición y buen juicio que requiere el diseño.

Unidad 4: Modelo Relacional - Estructura e Integridad

Contenidos:

Modelo Relacional: Estructura de datos; Dominios: simples y compuestos, complejidad del concepto de dominio; Relaciones: grado, cardinalidad, propiedades y clases de relaciones.

Integridad: Claves: candidatas, primarias y alternativas; Claves foráneas; Reglas de Integridad Generales; Acciones del sistema para evitar estados incorrectos.

Aspectos principales del modelo relacional; Esencialidad; Comparación del modelo relacional con otros sistemas de Bases de Datos; Definición del Modelo Relacional; Grado de “Relacionalidad” de un Sistema de Base de Datos.


Esta unidad describe dos componentes del modelo de datos relacional. Por un lado, su única estructura de datos, la relación. Por el otro, las restricciones de integridad generales aplicables a toda base de datos relacional.

En cuanto a la integridad, es conveniente que el alumno identifique y considere los problemas que puede acarrear el desconocimiento e incumplimiento de las restricciones generales (de dominio, de integridad de entidad y de integridad referencial), ya que éstas son el medio de asegurar que los cambios introducidos a la base de datos no resulten en una pérdida de consistencia. En esta unidad se tratan las reglas generales cubiertas por el modelo, mientras que las reglas de integridad definidas por el usuario o reglas de integridad específicas se estudian en detalle en última unidad.

En el resto de la unidad se analizan temas que están más allá de los lineamientos básicos del modelo y que permiten evaluar a los RDBMSs. El alumno podrá así confrontar lo deseable frente a lo esperable de un DBMS comercial, entender que un sistema no es bueno por el sólo hecho de estar basado en el modelo relacional y conocer que se espera de los futuros DBMSs.


Unidad 5: Modelo Relacional - Algebra Relacional

Contenidos:

Operaciones; Propiedad de clausura; Operaciones Primitivas y Derivadas; Operaciones tradicionales y especiales. Propiedades de las operaciones. Operador de Asignación. Operador Renombrar. Sintaxis para el álgebra relacional.


Los lenguajes de propios de los RDBMSs se basan en el álgebra relacional propuesta por E.F.Codd [1970]. Es oportuno entonces repasar las operaciones tradicionales de conjuntos, aunque levemente modificadas de modo de adecuarlas para manipular relaciones. Otro lenguaje formal está dado por el cálculo relacional, del que se mencionan sólo algunos aspectos ya que es equivalente al álgebra. Se vinculan temas como “confidencialidad de acceso a los datos”, “independencia lógica de datos” y “optimización” con el álgebra relacional, los dos primeros a través del uso de vistas y el último con la evaluación de expresiones equivalentes.

Unidad 6: Arquitectura de un Sistema de Base de Datos

Contenidos:

Niveles de la Arquitectura: Externo, Conceptual e Interno; Mapeos; Diccionario de datos; DBMS. Independencia de los datos (lógica y física).

Un sistema relacional: Conceptos. Sistemas de Bases de Datos Relacionales; Principales componentes del sistema. Compilador y Optimizador. Compilación y Recompilación.


En las unidades anteriores, exceptuando parte de la primera, no se hace mayor referencia a temas relacionados con la estructura de un sistema de base de datos, sino más bien a aspectos relacionados con el modelo subyacente de una base de datos relacional. En la presente unidad se introducen estos y otros temas, específicos de los DBMSs comerciales, que serán desarrollados en detalle en el resto de la materia. El enfoque que se da aquí a los mismos es poco más que informativo, con lo que se pretende presentar al alumno una síntesis de la arquitectura de los sistemas de BD, que le ayude a articular e integrar el resto de las unidades.

Unidad 7: Nivel Interno

Contenidos:

Generalidades del acceso a la Base de Datos; File Manager, Disk Manager. Organización de los datos en el disco. Conjunto de páginas. Identificación de Registros (RIDs). Estructuras y estrategias de acceso:; Indexación, Índices densos y no densos, Árbol B-Tree; Hashing; Cadenas de punteros; Técnicas de compresión.



Dadas las características dato-intensivas de las aplicaciones de BD, es necesario brindar al alumno un panorama general de las técnicas y recursos que pueden emplearse para mejorar la performance con que se gestionan los datos a nivel interno. En esta unidad se refrescan y/o amplían, según corresponda, las técnicas de organización de archivos, de indexación y de compresión de datos más usadas en este campo, con el propósito de reconocer y aprovechar cada estructura para cada situación particular que se presente. También se analizan las capas de software que operan por debajo del DBMS y como este interactúa con ellas para acceder a los registros almacenados.

Unidad 8: Lenguaje SQL

Contenidos:

DDL: tablas bases e índices; Sentencias DDL: CREATE, ALTER, DROP. DML: Consultas simples; Recuperación calificada; Recuperación ordenada; Funciones provistas por el sistema; Cláusula GROUP BY, uso del HAVING; JOIN; NATURAL JOIN; LEFT JOIN; RIGHT JOIN; MINUS, INTERSECT, UNION; recuperación con subquery: IN, NOT IN, EXISTS, NOT EXISTS. DML: Operaciones de actualización UPDATE, DELETE, INSERT.

Creación de Vistas; Tipos de vistas. Creación de Usuarios; Privilegios.


Esta es una de las unidades centrales de la materia. Los conceptos teóricos de las unidades anteriores y las herramientas de ésta, permiten al alumno iniciarse en el uso de los RDBMSs y pasar de la modelización a la implementación computarizada de una base de datos. Esta transformación debe realizarse sin pérdida de información, cada constructor usado en el modelo E-R deberá tener su correspondiente representación en el modelo relacional obtenido. Así, empleando la interfase DDL de SQL, el alumno podrá generar los distintos esquemas de una base de datos. Crear objetos a nivel externo (vistas), a nivel conceptual (tablas base) y nivel interno (índices), e imponer restricciones de integridad. De manera similar usará el componente DML de SQL para actualizar el contenido de la BD y efectuar consultas, equivalentes a las que previamente pudo elaborar con álgebra relacional.

Unidad 9: Técnicas de Implementación de Sistemas

Contenidos:

Transacciones: Concepto; Estados; Atomicidad y Durabilidad; Serializabilidad (Secuencialidad); Recuperabilidad. Recuperación: Clasificación de fallas; Tipos de almacenamiento; Recuperación basada en bitácora: Modificación Inmediata; Modificación Diferida; Puntos de verificación. Doble paginación. Concurrencia: Planificaciones; Pruebas de serializabilidad (secuencialidad); Protocolos basados en bloqueos; Protocolos basados en hora de entrada (marcas temporales); Técnicas de validación. Seguridad: Consideraciones generales, formas de brindar seguridad, cláusulas GRANT y REVOKE. Integridad: Consideraciones generales, formas de asegurar integridad.



Los temas de esta unidad ponen al alumno en contacto con aspectos de la gestión de bases de datos que van más allá del conocimiento general de la disciplina, pero que resultan de vital importancia para asegurar el correcto funcionamiento de grandes bases de datos y de aquellas que se gestionan en un ambiente multi-usuario. Antes de explicar los mecanismos de recuperación es necesario introducir el concepto de transacción y describir el tipo de fallas que los hacen actuar, luego se analizan en detalle las distintas alternativas de recuperación basadas en el uso de bitácora. Un tratamiento similar se da al tema de concurrencia, se analizan los problemas que genera el acceso simultáneo a los datos (por parte de múltiples usuarios) y se estudian las soluciones basadas en la técnica de bloqueos y de marcas temporales. En lo que respecta a los problemas de seguridad se exploran dos soluciones, una basada en el uso de vistas y otra que usa las sentencias grant y revoke del subsistema de autorizaciones de SQL. Finalmente se discuten las facilidades que proveen algunos DBMSs para el chequeo automático de reglas de integridad específicas.

Unidad 10: Introducción al Datawarehousing

Contenidos:

Definición de datawarehouse; Diferencias con una base datos transaccional; Modelos Multidimensionales. Pasos en la construcción de un DW; Diseño multidimensional; Granularidad; Claves sustitutas. Proceso ETL; Actualización. Procesamiento OLAP.


Los temas con que se completa el curso brindan una introducción en la temática de datawarehousing. En este contexto, las bases de datos presentan características muy disímiles a las bases de datos transaccionales, sobre las que se ocupan esencialmente las unidades anteriores.


5. Metodología

Técnicas de enseñanza

Las técnicas explicativas que el profesor empleará con sus alumnos variará al cambiar la unidad temática, la clase o aún dentro de una misma clase según convenga. Por este motivo se describen sin vincularlas a unidades o temas específicos de la misma. Sólo se explica la forma en que serán empleadas para conducir el aprendizaje, dejando los detalles aludidos para la planificación a nivel de clase.

Técnica expositiva y demostrativa

Se aplica generalmente a grupos grandes; en la cátedra será empleado en aquellas oportunidades en que el rol del alumno pueda limitarse al de receptor de información, como por ejemplo durante la presentación de un tema o unidad, presentación de conceptos, definiciones y demostraciones, o cuando se trate simplemente de proporcionar información. Al usar esta metodología la comunicación queda centrada en el docente, no obstante la cátedra aceptará interrupciones en procura de aclarar ideas poco comprendidas, o que requieren discusiones grupales.

Técnica de diálogo e interrogación, lectura comentada

Esta modalidad no es muy adecuada para grupos grandes, si el curso es muy numeroso disminuye la interrelación, ya que participan sólo los más capaces o competitivos. El profesor realizará preguntas con el fin de orientar e interesar a los alumnos y los alentará a opinar libremente. En la materia se usará esta metodología cuando la naturaleza de los temas a tratar así lo permita. Por ejemplo se presentarán ejercicios, a ser resueltos en tiempos breves, para fomentar la participación activa de los alumnos y evaluar lo que han comprendido de la exposición.

Técnica de discusión dirigida

La clase se organiza en grupos pequeños de modo que todos sus integrantes participen de las discusiones y trabajen cooperativamente para lograr un objetivo común. De las variantes que ofrece este modelo la cátedra usará aquella en que el docente hace de observador o consultor experto y será aplicada cuando los alumnos deban abordar la resolución de problemas, ya sea en el aula o el laboratorio, y eventualmente cuando realicen trabajos de investigación teórico-prácticos en base a bibliografía previamente recomendada.

Estudio independiente

Se estimula a los alumnos a hacerse responsables de su aprendizaje y a asumir una actitud crítica hacia los contenidos del área; a investigar y consultar bibliografía para fomentar en ellos vocación por el perfeccionamiento. La cátedra alienta a los alumnos a profundizar por su cuenta algún aspecto de la materia o encarar un pequeño trabajo de investigación y exponerlo ante sus pares cuando el cronograma así lo permita.


Medios y Recursos de Enseñanza

Una versión moderna de la enseñanza universitaria supone la utilización de variados medios y recursos auxiliares producidos tanto por la tecnología educacional como por la informática y las telecomunicaciones. No obstante esto, la realidad no permite contar con la cantidad y variedad de recursos necesarios en este sentido.

La cátedra usará las herramientas materiales y simbólicas que tenga a su alcance. Desde la pizarra a la computadora, incluyendo el uso de presentaciones proyectadas a través de un cañón, guías de ejercicios, etc., se elegirán en cada caso los medios que resulten pertinentes para el desarrollo cognitivo del alumno. No se elaboran apuntes de cátedra ya que, de no renovarse, estancan la materia; además de exhortar al alumno a buscar nueva información y leer la bibliografía existente (papel o digital).

Además de los canales habituales de comunicación para brindar a los alumnos guías de ejercicios, resultados de evaluaciones parciales, fechas de recuperaciones, noticias de la cátedra, etc., también se utiliza un grupo yahoo para la asignatura que contribuye y favorece la relación de los alumnos con la cátedra.

6. Evaluación

Tipos de evaluaciones

Las evaluaciones aplicadas en la cátedra se las presenta clasificadas en:

De diagnóstico y continua

En la mayoría de los casos el docente infiere la calidad de la enseñanza observando en su curso los resultados del aprendizaje. Con ese fin se evaluará a los alumnos en forma continua “no calificada”, lo que permitirá verificar sobre la marcha el logro de objetivos y tomar decisiones a futuro.

De Proceso

Dentro de esta clasificación se proponen 3 evaluaciones parciales (en forma escrita), individuales y de carácter teórico/prático; y dos trabajos prácticos grupales, presentados en forma escrita y oral.

Final

El examen final es oral y de carácter público. Está centrado fundamentalmente a temas teóricos aunque es imprescindible que el alumno pueda presentar situaciones ejemplificadoras mediante las cuales el docente perciba el nivel de conocimiento de los temas.


Detalle de las evaluaciones

Trabajo Práctico 1:

Comprende los temas abordados en las unidades 2 y 3, y el manejo de la herramienta de diseño usada en la cátedra.

La cátedra propone la descripción de un minimundo con el objetivo de construir una base de datos integrada y compartida por diferentes categorías de usuarios. Se organizan grupos entre los alumnos y a cada uno de ellos, se les entregan los requisitos específicos de un tipo particular de usuario. Cada grupo realiza el diseño de la porción de la base de datos según las especificaciones recibidas (diseño conceptual, lógico y la evaluación de las formas normales sobre cada tabla generada) como tarea extra áulica. Posteriormente, cada grupo expone su trabajo y se procede, entre todos, al diseño conceptual y lógico de la base de datos completa que satisfaga las necesidades de los diferentes tipos de usuarios planteados.

A posteriori, cada grupo debe presentar el informe del trabajo que incluya el diseño conceptual y lógico de la base de datos global. Asimismo debe detallar el análisis del diseño lógico obtenido según la teoría de normalización.

Este trabajo práctico genera situaciones problemáticas que generan un fructífero debate entre los alumnos y así, propician un conocimiento significativo a la hora de diseñar una base de datos.

Trabajo Práctico 2:

Comprende los temas abordados en las unidades 6 y 8. Sobre el ejercicio planteado en el Trabajo Practico 1, cada grupo (los mismos del Trabajo Practico 1), debe generar un script que comprenda las siguientes tareas:

Crear la base de datos integrada. Esto incluye crear las tablas base, especificando claves primarias y foráneas, como así también las especificaciones apropiadas para mantener la integridad de la base de datos.

Manipular datos: Plantear y resolver la inserción de tuplas en todas las tablas, la modificación y eliminación de alguna/s tupla/s, consultas (al menos 5 consultas interesantes). Generar al menos un índice, en función de alguna/s consulta/s propuesta/s. Generar al menos una tabla virtual que corresponda al tipo de usuario correspondiente.

Usuarios y Privilegios: Crear el usuario y los privilegios necesarios para poder implementar la vista externa (de la arquitectura) correspondiente, identificada en el Trabajo Practico anterior.


Exámenes Parciales

En este caso las evaluaciones se realizan por escrito y permiten calificar el conocimiento, la comprensión y la capacidad para aplicar lo aprendido en cada caso. La primera evaluación de cada parcial se realiza en horario de clase. Cada parcial tendrá una recuperación inmediata en fecha a coordinar con los interesados. Los alumnos que adeuden sólo un parcial al término del curso dispondrán de una recuperación extraordinaria de acuerdo con la reglamentación vigente. La escala de calificación es: Aprobado – Reprobado.

Parcial 1:

Comprende teoría y práctica de las unidades 2 y 3.

Parcial 2:

Comprende teoría y práctica de las unidades 4, 5 y 8.

Parcial 3:

Comprende teoría y práctica de las unidades 9 y 10.

Evaluación Final

La evaluación final abarca todos los temas de la asignatura. El desarrollo del examen comienza generalmente con una parte escrita que incluye conceptos fundamentales de la asignatura. Luego, si esa primer parte es satisfactoria, el alumno desarrolla un tema que fue elegido por el y preparado con anterioridad.

La escala de calificación va del 1 al 10.

Requisitos para lograr la regularidad

Se otorgará la regularidad a todo alumno inscripto en la asignatura que haya aprobado las 4 evaluaciones parciales, en cualquiera de las instancias previstas por el reglamento académico para ese fin, y los 2 trabajos prácticos grupales consignados por la cátedra.

Requisitos para lograr la aprobación de la asignatura

Se dará por aprobada la asignatura a todo alumno que luego de obtener la regularidad haya aprobado el examen final. De ello se desprende que la asignatura no puede ser rendida en calidad de libre; ya que, como se explica en esta planificación, tanto el cursado como la obtención de la regularidad, supone la resolución de problemas prácticos implementados en herramientas de software correspondientes a cada temática particular.


6. Consultas

Las consultas son detalladas en la siguiente tabla:

Docente Correo electrónico Día y Horario Lugar

Silvina Migani

Cristina Vera

[email protected]

[email protected]

Jueves de 9 a 13 hs.

Martes de 9 a 13 hs.

Box 117

Box 117

Cabe aclarar que los alumnos también presentan envían consultas por correo electrónico y, siempre que sea posible, son evacuadas por los docentes.

7. Bibliografía

Bibliografía Principal

Fundamentos de Sistemas de Bases de Datos. Elmasri, Navathe. Addison Wesley,2007.

Introducción a los Sistemas de Bases de Datos. C.J. Date. 7ma Edición. Prentice Hall.

Database System Concepts. Silberschatz, Korth and Sudarshan McGraw-Hill, 2006.

DATABASES SYSTEMS: THE COMPLETE BOOK. Molina, Ullman, Widom. Prentice Hall.

Bibliografía Complementaria

Conceptual Data Warehouse Design. Husmean, B., Lechtenborger J., Vossen G., 2000. En: Workshop on Design and Management of Datawarehouses. Stockholm, Sweden, June 5-6, 2000.

DataWarehouse Systems: Design and Implementation. Vaisman, Zimanyi. Springer, 2014

Designing Data Warehouses: From Business Requirement Analysis to Multidimensional Modeling. Jose N.Mazón, Juan Trujillo, Manuel Serrano, Matio Piattini, Proc. 1 st International Workshop on Requirements Engineering for Business Need and IT Alignmen, Paris, France, 2005.

Diseño y Explotación de Almacenes de Datos. Trujillo, Mazon, Pardillo. 2011.

Oracle. “SQL Reference 11g”.

www.oracle.org

mailto:[email protected]

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