Núcleo de Pós Graduação Pitágoras

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1 Núcleo de Pós Graduação Pitágoras Professor: Fernando Zaidan Disciplina: Modelagem e Projeto de Banco de Dados Especialização em Tecnologia da Informação - Ênfases Março Modelo Físico Introdução a SQL Histórico da linguagem SQL A ANSI e ISO publicou a padronização SQL-86, ANSI-89 e ANSI-92; Novamente houveram revisões em 1999 e 2003 para se tornar SQL-1999 e SQL-2003; Produtos adotam o SQL ANSI mas adicionam extensões proprietárias; Ao usar um produto SQL, procure trabalhar voltado para o padrão ANSI; SQL tornou-se o padrão para client/server: Client --> entrada de dados com alguma consistência, interface amigável, dependência lógica do servidor; Server --> armazenamento, consulta, trabalho pesado de I/O e integridade da informação; 1

2 Cliente / Servidor Regras de Negócio - Aplicação Regras de Negócio Figura: Arquitetura Cliente / Servidor SGDB Fonte: Linha do tempo SQL Histórico da linguagem SQL É uma linguagem não-procedural: ela diz o que fazer e não como fazer; SQL é que torna possível o funcionamento de um SGBD - sistema gerenciador de banco de dados; Poupa tempo de programação com entrada/saída de arquivos; SQL usa uma combinação de construtores em álgebra e cálculo relacional; 2

3 Padronização da SQL A implementação regras de negócio, caso o BD for proprietário (comandos específicos da linguagem SQL), e não padronizado, em uma migração do BD, fatalmente muitos comandos SQL deverão ser reescritos para o novo BD. Padronização - é imprescindível para que se alcance um alto grau de qualidade na engenharia de sistemas; Garantir a uniformidade e manutenibilidade dos objetos construídos e disponibilizados; Debate padronizar SQL??? Objetivos da padronização O estabelecimento de padrões implica em: Diminuição de custo na manutenção dos sistemas; Coesão dos dados e consistência nas informações fornecidas; Independência do fabricante; Portabilidade entre computadores; Estímulo à reutilização dos objetos. Subdivisões da linguagem SQL Um esquema de banco de dados precisa de uma linguagem: DDL (Data Definition Language): linguagem de definição de dados. Permite a especificação da base de dados; Definir as tabelas; Comandos para esquemas de relação; Criação de índices; Ex.: create table, alter, drop, 3

4 Subdivisões da linguagem SQL DML (Data Manipulation Language): linguagem de manipulação de dados. Permite a consulta e atualização de informações; Abrange a álgebra e o cálculo relacional de tuplas; Comandos para inserção, exclusão e modificação; Ex.: - select, insert, delete, Subdivisões da linguagem SQL DCL (Data Control Language - Linguagem de Controle de Dados). Controla os aspectos de autorização de dados; Também as licenças concedidas aos usuários; Controle de quem tem acesso e quem pode manipular dados dentro do banco de dados. Ex.: - grant, revoke, alter password, Subdivisões da linguagem SQL DTL (Data Transaction Language - Linguagem de Transação de Dados). Inclui comandos para a especificação de iniciação e finalização de transações; Algumas implementações permitem o bloqueio de dados para controle de concorrência; Ex.: start transaction, commit, rollback, 4

5 Limitações da linguagem SQL SQL padrão oferece recursos limitados para o tratamento de campos longos; SQL é uma linguagem mais voltada para descrever conjuntos e suas relações; Não-procedural, ou seja, não permite agrupar as palavras chaves sob a forma de programas executáveis; Linguagens de consulta são diferentes das linguagens de programação; Limitações da linguagem SQL Não se espera que as linguagens de consulta sejam Turing completas Turing completas - se puder ser demonstrado que a linguagem é computacionalmente equivalente à máquina de Turing; As linguagens de consulta não foram pensadas para uso em cálculos complexos; Linguagem de consulta de mais alto nível que as de linguagens de programação tradicionais. SELECT DML Sintaxe: SELECT <lista de atributos> FROM <nome das tabelas> WHERE <condição de pesquisa / filtro> Peca Cod_Peca Nome_Peca Preco Qte 56 Peca X 23, Peca Y 56, Peca Z 80,00 0 5

6 Selecionar o código e o nome das peças com código menor do que 100: SELECT Cod_Peca, Nome_Peca FROM Peca WHERE Cod_Peca < 100 Selecionar todas as informações de todas as peças: SELECT * FROM Peca Cod_Peca Nome_Peca Preco Qte 56 Peca X 23, Peca Y 56, Peca Z 80,00 0 INSERT - Inserção Sintaxe - Inserção Unitária: INSERT INTO <tabela> ( <lista-de-colunas>) VALUES ( <lista-de-valores>) l Inserir Cod_Peca, Nome_Peca, Preco INSERT INTO Peca (Cod_Peca, Nome_Peca,Preco) VALUES (380, Peca W,77.00) Inserir uma Peca com todos os atributos INSERT INTO Peca VALUES (423, Peca K,100.00,15) Sintaxe - Inserção em Massa: ç INSERT INTO <tabela1> (<lista-de-colunas>) SELECT... 6

7 UPDATE - Alteração UPDATE <tabela> SET <coluna1> = <expressão1>, <coluna2> =<expressão2>,... WHERE <condição-de-alteração> Exemplos: Alterar o Preco da peça 200 de 80,00 para 90,00 UPDATE Peca SET Peso = WHERE Cod_Peca = 200 Alterar o preco das peças cuja qte for menor que 10, para 50,00 UPDATE Peca SET Preco = WHERE Qte < 10 or Qte is null DELETE (Exclusão) DELETE FROM <tabela> WHERE <condição-de-exclusão> Excluir a peça 200: DELETE FROM Peca WHERE Cod_Peca = 200 Excluir as peças que tem mais de 1000 na Qte: DELETE FROM Peca WHERE Qte >

8 ORDER BY - Ordenação Exibir os registros em uma determinada ordem. Crescente (ASC default) ou decrescente (Desc). Caso a expressão não esteja presente, os registros serão exibidos na ordem em que foram inseridos na tabela. Os campos que constam da expressão ORDER BY devem obrigatoriamente estar presentes na expressão SELECT. Não é necessário possuir um índice fisicamente criado e composto pelos campos da ordenação para usar o ORDER BY. No entanto, caso o índice exista o comando será executado mais rápido. Pode-se utilizar números indicando que a ordenação será feita por determinado campo de acordo com a ordem do SELECT. Exemplos Order by SELECT Cod_Func, Nome FROM Funcionario ORDER BY Nome SELECT Salario, Nome FROM Funcionario ORDER BY 1 DESC Nomes dos funcionários em ordem decrescente de salário. Operadores: Funcionalidades do SQL Comparação: =, <>, >, <, >=, <= Lógicos: AND, OR, NOT BETWEEN <expressão1> AND <expressão2>: testa intervalo IN ( <lista de valores>): testa presença na lista IS NULL: testa nulo LIKE: testa conteúdo de string de caracteres 8

9 Objetos básicos do SQL A linguagem do SQL Server tem os mesmos recursos básicos das outras linguagens de programação comuns; Comentários /* */ ou -- ; Identificadores: Constantes, variáveis e nome de programas; Palavras-chave reservadas; Tipos de dados Tipos de dados numéricos; Tipos de dados de string; Tipos de dados para data e/ou hora; Tipos de dados derivados. Tipos de dados Numéricos INT Representa valores inteiros 4 bytes SMALLINT Valores inteiros entre e bytes DECIMAL(p,[s]) Descreve valores em ponto fixo. O argumento p 2 a 17 bytes (precisão) especifica o número total de algarismos com os dígitos s (escala) de ponto decimal pressuposto à partir da direita NUMERIC(p,[s]) Sinônimo de DECIMAL 9

10 Tipos de dados Numéricos FLOAT([p]) Representa valores em ponto flutuante, como real. P define a precisão, com p < 25 como precisão simples (4 bytes) e p >= 25 como precisão dupla (8bytes) - 4 e 8 bytes REAL e DOUBLE PRECISION Usado para valores de ponto flutuante. A faixa da valores positivos é de 2,23E-308 a 1,79E+308. Valores negativos é de -2,23E-308 a -1,79E+308 Tipos de dados String CHAR[(n)] Representa uma string, onde n é o número de 1 a 8000 caracteres fixo dentro da string. O valor máximo bytes de n é Se n for omitido, o comprimento suposto será 1. VARCHAR[(n)] Descreve uma string de tamanho variável 1 a 8000 bytes. BLOB (alguns SGBDs) Tipo que possui tamanho variável; Não é conhecido o tamanho correto momento de criação; Poderá ser usado para armazenar qualquer dado em que não se sabe seu tamanho exato, como fotos, textos (memos), gráficos, etc. Não pode ser indexado. No momento de criação de um campo BLOB, deve se observar seu sub-tipo: - usado para armazenar dados binários - fotos; - usado para armazenar textos - memos; 10

11 Date / Time DATE dd/mm/aaaa ou dd.mm.aaaa TIME hh:mm:ss TIMESTAMP dd/mm/aaaa hh:mm:ss Modelo Físico de Dados Alguns modelos ignoraram os problemas relativos ao acesso aos dados (performance, volume e custo) para se concentrar exclusivamente na lógica da organização dos dados. O Modelo Físico dos Dados (MFD) tem como objetivo agir sobre o Modelo Lógico dos Dados (MLD) assim como ter em conta as especificidades informáticas na implementação. Modelo Físico de Dados A otimização do MLD e a análise do MFD devem ter em conta os tratamentos realizados sobre os dados. Assim, otimizações diferentes poderão ser propostas segundo o tipo de tratamento efetuado sobre os dados. A organização física dos dados deverá ter em conta as seguintes restrições: Volume dos dados na Base de Dados; Tempo necessário para acessar aos dados e Transferência dos dados entre a Base de Dados e a unidade de Processamento. 11

12 Modelo Físico de Dados Otimização: As performances das bases de dados relacionais são cada vez mais elevadas devido a dois fatos principais: Módulo integrado de otimização de consulta. Paralelismo a nível do tratamento das consultas. No entanto, a otimização do MLD é uma etapa importante para a implementação com sucesso de um sistema de informação. Modelo Físico de Dados Otimização Devem-se tomar em conta dois tipos de otimização: A Otimização Física que consiste em tirar partido das potencialidades do SGBD para uma implementação mais eficiente; A Otimização Lógica que consiste em adaptar o MLD à implementação. Deverá ser realizada com muito cuidado devido à possível introdução de futuras incoerências quando da evolução da Base de Dados. Tunning A tradução literal de tuning seria sintonia ou ajuste de alguma coisa para que funcione melhor. Um SGBD é um produto de software sofisticado permitindo vários ajustes. Por ser flexível, é possível fazer pequenos ajustes que afetam a performance do banco de dados. 12

13 O que é performance de banco de dados? Fazendo uma analogia em termos de oferta e demanda. Os usuários demandam informações do banco de dados. O SGBD fornece informação para aqueles que o pedem. A taxa entre os pedidos que o SGBD atende e a demanda para informação pode ser denominado performance de banco de dados. DDL - CREATE TABLE Peca Cod_Peca Nome_Peca Preco Qte 56 Peca X 23, Peca Y 56, Peca Z 80,00 0 create table Peca ( Cod_Peca smallint not null, Nome_Peca varchar(30), Preco decimal(12,2), Qte int, CONSTRAINT chavepeca PRIMARY KEY (Cod_Peca)); ou alter table peca add constraint pkcodpec primary key (cod_peca); Modo Gráfico 13

14 Constraint restrições que a tabela possui, incluindo chave primária, unicidade de campos, default de campos e verificação de consistências. Toda restrição constraint deve possuir um nome para controle interno. PRIMARY KEY constraint: garante a integridade de entidade. Todas as colunas participantes de uma chave primária devem ser NOT NULL; Apenas uma restrição PRIMARY KEY por tabela. Cria um índice exclusivo nas colunas especificadas. UNIQUE constraint: como uma tabela possui somente uma chave primária, as chaves alternativas ou candidatas que sejam únicas são implementadas através desta restrição. Permitem valores nulos; Permitem várias restrições UNIQUE em uma tabela. FOREIGN KEY constraint: a tabela referenciada deve possuir uma restrição de PRIMARY KEY ou UNIQUE. Esta restrição de chave estrangeira não cria índices automaticamente; Fornecem uma integridade id d referencial de uma ou várias colunas; 14

15 DEFAULT constraint: especifica o valor default que será gravado em uma coluna quando o valor do campo não for informado no momento do INSERT. Aplicam-se apenas a instruções INSERT; Apenas uma restrição DEFAULT por coluna; CHECK constraint: especifica a validação do domínio do campo. São usadas com as instruções INSERT e UPDATE; Podem fazer referência a outras colunas na mesma tabela; Não podem conter subconsultas. Definição da Base de Dados em SQL CREATE TABLE CREATE TABLE table_name ( Atributo 1 Dominio 1,, Atributo n Dominio n <regras de integridade 1 >, <regras de integridade n > ) Funcionario (Matric, Nome, Salario, Cargo, Estado, Idade,Cod_Depto) CREATE TABLE Funcionario ( Matric INT NOT NULL, Nome CHAR(30) NOT NULL, Salario DECIMAL NOT NULL Salario DECIMAL NOT NULL, Cargo CHAR(15) DEFAULT 'Analista', Estado CHAR(2) NOT NULL, Idade SMALLINT NOT NULL, Cod_Depto SMALLINT NOT NULL, CONSTRAINT chavefunc PRIMARY KEY (Matric), CONSTRAINT uniconome UNIQUE (Nome), CONSTRAINT checkestado CHECK (Estado IN ('MG', 'RJ', 'SP'))) 15

16 Departamento (Cod_Depto, Desc_Depto) CREATE TABLE Departamento ( Cod_Depto SMALLINT NOT NULL, Desc_Depto VARCHAR(30)); ALTER TABLE departamento ADD CONSTRAINT CHAVECOD PRIMARY KEY (COD_DEPTO); Departamento Funcionario Funcionario ALTER TABLE Departamento ADD CONSTRAINT Depto_Func FOREIGN KEY (Cod_Depto) REFERENCES Funcionario (Cod_Depto); Departamento CREATE INDEX ÍNDICES Os índices são estruturas físicas de banco de dados criadas para otimizar a performance no acesso. Os comandos SELECT que envolvem ORDER BY ficam mais rápidos após a criação de índices pelos campos de ordenação. Para escolher bem os índices, analisa-se quais campos da tabela participam das expressões WHERE de comandos de SELECT, UPDATE e DELETE. Cuidado ao usar índices. INDICES - Exemplos O índice deve ser o mais seletivo possível. Ex.: não se deve criar um índice para o campo Sexo só 2 valores. CREATE [UNIQUE] INDEX Nome-do-índice ON tabela (coluna ou lista-de-colunas) Exemplos: CREATE INDEX IX_Cod_Depto ON Funcionario (Cod_Depto); CREATE UNIQUE INDEX xfuncionarios ON Funcionario (Matricula); 16

17 Os índices podem ou não ser únicos. O índice é único quando não se permitem repetições. Índice pela chave primária é sempre único. Em alguns SGBDs este índice pela chave primária já é gerado automaticamente. ti t Portanto, os índices são criados usualmente para as chaves primárias e para as chaves estrangeiras, visando agilizar os comandos que envolvem junção de tabelas. ALTER TABLE O comando ALTER TABLE pode ser usado para, por exemplo, acrescentar colunas numa tabela. A coluna é adicionada no final da tabela. ALTER TABLE Funcionario ADD Aniversario DATE ALTER TABLE Funcionario ADD CONSTRAINT CHAVEFUNC PRIMARY KEY (MATRIC); DROP TABLE O comando DROP TABLE elimina a estrutura da tabela e os registros da mesma. DROP TABLE Funcionario; Em alguns SGBDs, ao se eliminar uma tabela, todas as estruturas relacionadas a mesma (visões, índices) são também excluídos automaticamente. Para apagar uma constraint: ALTER TABLE tabela DROP CONSTRAINT nomeconstraint Se tentar apagar uma PK de um relacionamento: Cannot delete PRIMARY KEY being used in FOREIGN KEY definition. Se a PK não tiver relacionamentos = OK. 17

18 Normalização 18

19 19

20 Exercícios MER Mdelo Lógico Modelo Físico Fonte: HEUSER, C. A. MER Passagem para o Modelo Lógico Modelo Físico Modelo Lógico: vendedor( cpf, telefone, nome, dt_nasc, sexo) cidade( cep, nome) cidade_vendas( cep (fk), cpf (fk), valor_da_venda) Fonte: ROCHA, Rogério Morais. Bons Estudos, Prof. Zaidan As pessoas podem alterar suas vidas alterando suas atitudes. Willian James 20

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