MiniDB — motor de BD en C++ + GUI tipo “Workbench” (Qt 6)

MiniDB es un proyecto didáctico escrito en C++ moderno que implementa un motor de base de datos embebido con tablas de ancho fijo, índices B-Tree en disco y un mini intérprete SQL. Incluye además un cliente CLI y un Workbench GUI (Qt 6) con editor SQL, resultados tabulares y explorador de carpetas.

Objetivo: demostrar dominio práctico de C++ (I/O binario, estructuras en disco, B-Trees, modelos Qt, CMake) construyendo un stack BD completo y funcional.

---

✨ Funcionalidades

Motor de BD

• Tablas de registros de ancho fijo persistidas en archivos .tbl.

• Tipos soportados: INT/INTEGER (32-bit), FLOAT/REAL (32-bit), CHAR(n) (fijo).

• Esquema auto-contenido al inicio del archivo (cabecera + metadatos de columnas).

• Columna id INT autoincremental agregada por defecto en CREATE TABLE.

• Borrado lógico por pageID marcando id = -1.

• Índices en disco (B-Tree) por columna:

  • *.bti para INT, *.btf para FLOAT, *.bts para CHAR(32).
  • Búsqueda exacta y por rango; duplicados permitidos (multi-valor por clave).

• Intérprete SQL con soporte para:

  • CREATE DATABASE, USE, CLOSE, SHOW TABLES

  • CREATE TABLE, CREATE INDEX

  • INSERT INTO … VALUES (…)

  • SELECT … FROM … [WHERE …] con operadores ==, !=, <=, >=, <, >

    • Usa índice si existe; cae a escaneo secuencial si no.

  • DELETE FROM … [WHERE …] (borrado lógico; sincroniza índices)

  • UPDATE … SET … [WHERE …] (actualiza archivo, reindexa columnas afectadas)

• Estrategias para mantener índices frescos tras INSERT/DELETE/UPDATE.

GUI (Qt 6)

• Mini-Workbench:

  • Árbol de archivos (QFileSystemModel + QTreeView).
  • Editor SQL con resaltado (QPlainTextEdit + SqlHighlighter).
  • Consola integrada (historial + ejecución).
  • Resultados SELECT en tabla (QTableView + QAbstractTableModel propio).
  • Botones/acciones: Crear BD, Crear Tabla, Ejecutar, Abrir Terminal.
  • Renderizado de SELECT filtrando filas borradas lógicamente (id == -1).

• Terminal externa opcional: lanza demo_cli desde el Workbench (Windows/macOS/Linux).

---

🗂️ Estructura del proyecto

MiniDB/
├─ engine/
│  ├─ GenericFixedTable.h         # Tabla de ancho fijo (I/O en disco).
│  ├─ DiskBTreeMulti.h            # B-Tree genérico en disco (int/float/char).
│  ├─ MiniDatabase.h              # Orquestador: DB, tablas, índices.
│  └─ MiniDBSQL.h                 # Intérprete/ejecutor SQL.
│
├─ cli/
│  ├─ MiniDBCLI.h                 # CLI simple (REPL).
│
├─ gui/ (Qt 6)
│  ├─ mainwindow.h/.cpp           # QMainWindow + toolbar + docks.
│  ├─ resulttablemodel.h/.cpp     # Modelo de resultados para QTableView.
│  ├─ consolewidget.*             # Consola (historial + prompt).
│  ├─ sqlhighlighter.*            # Resaltado de sintaxis básico.
│  └─ MiniDBWorkbench.pro / CMakeLists.txt
│
└─ CMakeLists.txt                 # Build principal

Nota: algunos nombres pueden variar según tu árbol; el README refleja los archivos reales utilizados: GenericFixedTable.h, DiskBTreeMulti.h, MiniDatabase.h, MiniDBSQL.h, mainwindow.cpp, resulttablemodel.cpp, main_cli_demo.cpp, etc.

---

⚙️ Arquitectura técnica

Tabla de ancho fijo — GenericFixedTable.h

• Cabecera FileHeader + metadatos de columnas ColMetaDisk (packed, #pragma pack(push,1)).
• Cada fila se serializa/deserializa con pack_row/unpack_row.
• API por pageID: AppendRow, ReadRowByPageID, WriteRowInDisk, Count.
• Getters por nombre de columna (ReadInt/Float/Char).
• Borrado lógico: la fila se considera “borrada” si su campo id vale -1. (El Workbench y el executor filtran esas filas para SELECT.)

B-Tree en disco — DiskBTreeMulti.h

• Plantilla parametrizada por traits (KeyInt, KeyFloat, KeyChar32).
• Nodos en disco NodeDiskGeneric<KEY_BYTES> con fanout configurable.
• Operaciones: insert, search_get_value, range_search_values, remove_key.
• Archivos con cabecera FileHeader propia (MAGIC por tipo y metadatos de nodo).

Capa DB — MiniDatabase.h

• Gestiona directorio raíz de la BD (CREATE/USE/CLOSE).
• Crea/abre tablas (GenericFixedTable) y construye índices por columna.
• Mantiene y reutiliza índices abiertos en la sesión.
• Exposición de búsquedas indexadas (buscar_unitaria, buscar_rango) y hooks de mantenimiento tras INSERT/DELETE/UPDATE.

Intérprete SQL — MiniDBSQL.h

• Parser ligero por slicing de strings: trim, to_upper, split_csv.
• TableSchema se rellena leyendo del archivo .tbl (no hay metastore aparte).
• CREATE TABLE: inserta siempre id INT al frente.
• INSERT: autoincrementa id si no fue provisto (basado en Count()+1).
• SELECT: proyección, WHERE (==, !=, <=, >=, <, >) con AND/OR. Usa índice si existe, luego filtra exacto por tipos.
• DELETE FROM: resuelve WHERE, marca filas como borradas (id=-1) y actualiza índices.
• UPDATE: aplica SET (int/float/char), reescribe fila en disco y reindexa las columnas afectadas.

---

🔧 Compilación

Requisitos

• CMake ≥ 3.20
• Qt 6.x (Widgets, Core, Gui)
• Compilador C++17 (GCC/Clang/MSVC o MinGW 64-bit en Windows)

Build (CLI + Engine)

git clone <repo>
cd MiniDB
cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build -j

Esto genera, entre otros, demo_cli (o demo_cli.exe en Windows).

Build del Workbench (Qt 6)

Con CMake (recomendado):

cmake -S gui -B build-gui -DCMAKE_PREFIX_PATH="<ruta a Qt6>"
cmake --build build-gui -j

En Windows (MinGW), compila demo_cli y el Workbench con el mismo kit para evitar problemas de DLL.

---

▶️ Ejecución

CLI

./demo_cli
MiniDB SQL Console
help

Workbench (Qt)

• Abre la app.
• Usa el árbol de archivos para navegar a la carpeta DB, o crea una con Crear BD.
• Escribe comandos en el editor y pulsa Ejecutar.
• Abre la Terminal para lanzar demo_cli directamente (la app ajusta el PATH a las DLL de Qt/MinGW).

---

🧪 Ejemplos de uso

-- Crear base y tabla
CREATE DATABASE mi_db
USE mi_db
CREATE TABLE ventas (cliente INT, total FLOAT, producto CHAR(32))

-- Insertar (id autoincrementa)
INSERT INTO ventas (cliente,total,producto) VALUES (40, 85.12, 'ANA')
INSERT INTO ventas (cliente,total,producto) VALUES (41, 8127, 'JUAN')

-- Índice por id (se crea automático al primer SELECT *, o explícito)
CREATE INDEX idx_ventas_id ON ventas (id)

-- Consultas
SELECT * FROM ventas
SELECT cliente,total FROM ventas WHERE total >= 100 AND total < 1000
SELECT * FROM ventas WHERE producto != 'ANA'

-- Actualizar
UPDATE ventas SET total = 293.12 WHERE cliente == 44
UPDATE ventas SET producto = 'UPDATED' WHERE producto == 'OK'

-- Borrado lógico
DELETE FROM ventas WHERE id == 9

---

🧩 Detalles de consistencia de índices

• INSERT: después de persistir la fila nueva, se insertan las claves de columnas indexadas (incluida id) con su pageID.
• DELETE: tras marcar id = -1, se remueven del índice todas las columnas indexadas para ese pageID.
• UPDATE: para cada columna afectada por SET que esté indexada, se elimina la clave vieja y se inserta la nueva (misma pageID).

El Workbench y el executor filtran en memoria cualquier fila con id == -1 para que no aparezca en SELECT.

---

⚠️ Limitaciones actuales

• No hay NULL ni tipos compuestos.
• CHAR(n) es ancho fijo en disco (relleno con \0), KeyChar32 indexa a 32 bytes (se trunca/pad).
• El parser SQL es minimalista (sin comillas dobles, sin escapes complejos).
• No hay control de concurrencia; pensado para uso embebido/monoproceso.
• No hay vacuum/compactación física (el borrado es lógico).

---

🛠️ Solución de problemas

• En Windows: si la Terminal del Workbench no arranca demo_cli.exe, asegúrate de:

  • Compilar con el mismo kit (Qt 6.x MinGW 64-bit).
  • Tener demo_cli.exe junto al ejecutable del Workbench (misma carpeta build\...\Debug\ o Release).
  • La función onOpenTerminal() ajusta el PATH en tiempo de ejecución para que el proceso encuentre las DLL.

• Ves filas borradas en la GUI: confirma que estás usando las versiones de mainwindow.cpp y resulttablemodel.cpp que filtran id == -1.

---

🧭 Roadmap

• ALTER TABLE básico (añadir columna al final).
• ORDER BY y LIMIT.
• VACUUM para compactar y reciclar pageID de filas borradas.
• Índices compuestos y UNIQUE.
• Tests automatizados (GoogleTest) para B-Tree, Insert/Update/Delete/Select.

---

🙌 Contribuir

1. Haz un fork & crea una rama.
2. Respeta el estilo (C++17, warnings altos, -Wall -Wextra).
3. Incluye pruebas o casos reproducibles en PRs.

---

👤 Autor

Proyecto de demostración de conocimientos sólidos en C++ (memoria, archivos binarios, estructuras de datos, Qt). Contact: ja2958110@gmail.com / https://www.linkedin.com/in/jesus-arturo-arias-lopez-9b82902aa/ / https://skeletus.github.io/.

---

Si te interesa profundizar en alguna capa (B-Tree, pack/unpack, o el modelo Qt), avísame y documento esa sección con diagramas y pseudocódigo.