Introducció a les Bases de Dades

Les bases de dades són sistemes que permeten emmagatzemar, gestionar i recuperar dades de manera organitzada i eficient. Són una peça fonamental en el desenvolupament de programari, ja que permeten treballar amb grans volums d’informació de manera estructurada, segura i accessible.

Una base de dades és una col·lecció d’informació organitzada de manera que pot ser fàcilment accedida, gestionada i actualitzada. Pot contenir dades de molts tipus, com ara números, textos, imatges o qualsevol altra informació que necessite ser emmagatzemada.

Exemple bàsic: Un registre d’una escola podria contindre dades d’estudiants (noms, edats, qualificacions).
Objectiu: Facilitar l’accés i la manipulació de dades de manera eficient i coherent.

2. Tipus de Bases de Dades

2.1. Bases de Dades Relacionals

Emmagatzemen dades en taules formades per files i columnes (estructures tabulars). Les dades es poden relacionar entre si mitjançant claus primàries (CP) i alienes (CAj).
Per exemple: MySQL, PostgreSQL, Oracle Database, Microsoft SQL Server.
S’utilitza en aplicacions empresarials, comerç electrònic o gestió d’usuaris.
-Característiques: Utilitzen SQL (Structured Query Language) per accedir i gestionar dades.

2.2. Bases de Dades NoSQL

Dissenyades per gestionar dades no estructurades o semi-estructurades. Són més flexibles que les relacionals.

Tipus principals:

Documents: Emmagatzemen dades en formats com JSON o BSON. Per exemple: MongoDB.
Clau-valor: Cada dada es guarda com una parella clau-valor. Per exemple: Redis.
Columnes àmplies: Optimitzades per a grans volums de dades distribuïdes. Per exemple: Cassandra.
Gràfics: Emmagatzemen relacions complexes entre dades. Per exemple: Neo4j.

Este tipus de base de dades s’utilitzen en aplicacions web, xarxes socials, Big Data (grans volums de dades) o sistemes distribuïts (com xarxes de sensors) o Ineternet of things (IoT).

2.3. Bases de Dades Jeràrquiques

Organitzen les dades en una estructura d’arbre, amb nodes i relacions de pare-fill.
Per exemple: IBM Information Management System (IMS).
S’utilitzen en sistemes antics o legacy, com aplicacions financeres o logístiques.

2.4. Bases de Dades en Xarxa

Són una evolució de les jeràrquiques, on un node pot tindre múltiples relacions amb altres nodes.
Per exemple: Base de dades IDMS.
Utilizades en sistemes de gestió d’inventaris o cadenes de subministrament.

2.5. Bases de Dades Orientades a Objectes

Integren els principis de la programació orientada a objectes (POO) amb les bases de dades. Les dades es guarden com a objectes.
Per exemple: ObjectDB, db4o.
S’utilitzen en aplicacions complexes amb dades relacionals i no relacionals.

2.6. Bases de Dades Distribuïdes

-Les dades es reparteixen entre diversos servidors o nodes, però es gestionen com una única base de dades.
-Per exemple: Cassandra, Google Spanner.
-S’utilitza en sistemes globals, alta disponibilitat, Big Data.

2.7. Bases de Dades en Memòria

Emmagatzemen dades directament a la memòria RAM per a un accés ultra ràpid.
Per exemple: Redis, Memcached.
S’utilitza en caché de dades, aplicacions en temps real.

2.8. Bases de Dades en el Núvol

Emmagatzemen dades en servidors al núvol, accessibles via internet.
Per exemple: Firebase, Amazon RDS.
Utilitzades en aplicacions modernes i escalables.

Podem trobar Bases de Dades en qualsevol àmbit com:

Sistemes de comerç electrònic (Amazon, eBay).
Xarxes socials (Facebook, Instagram).
Gestió empresarial (ERP, CRM).
Emmagatzematge en el núvol (Google Drive, Dropbox).
Sistemes d’anàlisi de dades i Big Data.

3. Bases de Dades Relacionals (Entitat-Relació)

Les bases de dades basades en el model Entitat-Relació (ER) són una metodologia per representar l’estructura lògica de les dades mitjançant conceptes com entitats, relacions i atributs. Aquest model permet dissenyar bases de dades relacionalment, reflectint clarament les relacions entre les dades abans d’implementar-les en un sistema de gestió de bases de dades (SGBD).

Conceptes Principals del Model ER

Entitat:
- Representa un objecte del món real amb característiques identificables.
- Exemple: En una base de dades d’estudiants, una entitat podria ser “Estudiant”.
Atribut:
- És una propietat o característica de l’entitat.
- Exemple: Per a l’entitat “Estudiant”, els atributs podrien ser “Nom”, “Cognoms”, “Edat”.
Relació:
- Defineix com interactuen o es connecten les entitats entre si.
- Exemple: Una relació “Estudia” pot connectar l’entitat “Estudiant” amb l’entitat “Assignatura”.
Clau Primària:
- És un atribut que identifica de manera única cada instància d’una entitat.
- Exemple: L’atribut “ID Estudiant” pot ser la clau primària de l’entitat “Estudiant”.
Cardinalitat:
- Indica la quantitat de connexions possibles entre entitats.
- Exemple: Un estudiant pot estar matriculat en moltes assignatures (relació 1:N).

Avantatges del Model ER

Claredat: Permet visualitzar fàcilment les dades i les seves relacions.
Organització: Facilita la planificació abans de crear una base de dades.
Flexibilitat: Es pot adaptar a bases de dades més complexes.

4. SQL (Structured Query Language)

SQL és un llenguatge estàndard utilitzat per interactuar amb bases de dades relacionals. Amb SQL, els usuaris poden crear, modificar, consultar i gestionar dades de manera eficient. És compatible amb la majoria dels sistemes de gestió de bases de dades, com MySQL, PostgreSQL, Oracle Database i SQL Server.

Categories Principals d’Ordres SQL

DML (Data Manipulation Language):
- Per gestionar dades dins de les taules.
- Ordres principals:
  - SELECT: Recuperar dades.
  - INSERT: Afegir dades.
  - UPDATE: Actualitzar dades.
  - DELETE: Eliminar dades.
- Exemple:
```
SELECT Nom, Cognoms FROM Estudiants WHERE Edat > 18;
```
DDL (Data Definition Language):
- Per definir i modificar l’estructura de la base de dades.
- Ordres principals:
  - CREATE: Crear taules, esquemes o bases de dades.
  - ALTER: Modificar taules existents.
  - DROP: Eliminar taules o bases de dades.
- Exemple:
```
CREATE TABLE Estudiants (
    ID INT PRIMARY KEY,
    Nom VARCHAR(50),
    Cognoms VARCHAR(50),
    Edat INT
);
```
DCL (Data Control Language):
- Per gestionar permisos i control d’accés.
- Ordres principals:
  - GRANT: Atorgar permisos.
  - REVOKE: Revocar permisos.
TCL (Transaction Control Language):
- Per gestionar transaccions.
- Ordres principals:
  - COMMIT: Confirma els canvis.
  - ROLLBACK: Reverteix els canvis.
- Exemple:
```
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE Estudiants SET Edat = 20 WHERE ID = 1;
COMMIT;
```

Relació entre el Model ER i SQL

El Model ER es fa servir per dissenyar l’estructura conceptual de les dades abans de crear-les.
SQL és l’eina que implementa aquest disseny en una base de dades relacional.

Procés típic:

Disseny amb el Model ER: Es defineixen entitats, atributs i relacions.
Creació amb SQL: S’utilitzen ordres com CREATE TABLE per construir les taules basades en el model ER.
Manipulació i Consulta amb SQL: Es fan servir ordres com INSERT, SELECT, UPDATE per gestionar les dades.

Recursos Addicionals

Resum SQL

SQL amb exercicis