Banco de Dados. Modelagem de Dados. Prof.: Salustiano Rodrigues

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1 Banco de Dados Modelagem de Dados Prof.: Salustiano Rodrigues

2 OBJETIVOS: Dados x Informação; O que é um Banco de Dados? Estrutura de um projeto de Banco de Dados; O que é um mini mundo? O que é o Modelo Entidade Relacionamento? O que é entidade? Identificar os relacionamento entre as entidades; Tipos de Relacionamento; Cardinalidades; Atributos; Especializações; Entidade Associativa;

3 Dado X Informação O que é um dado? - Dado nada mais é do que um fato, ou seja, algo que sozinho não gera nenhuma informação para um indivíduo. O que é uma informação? - Informação é um conjunto de dados que manipulados, trabalhados geram uma mensagem para um indivíduo.

4 Banco de Dados Sistema de Arquivos; Sistema Gerenciador de Bancos de Dados; Sistema de Arquivos X SGBD s; Usuários de Banco de Dados;

5 Introdução O cérebro humano é o principal órgão do nosso corpo, graças a ele nós podemos pensar, armazenar informações e sentir as mais diferentes emoções ao longo de nossas vidas. Infelizmente o nosso cérebro não é perfeito e com o tempo ele vai perdendo suas capacidades tão magníficas que nos distinguem de outros animais no universo. Por isso, nós os seres humanos sentimos a necessidade de armazenar certas informações que julgamos importantes para retransmitirmos às gerações futuras. As primeiras formas de armazenamento de dados, como pinturas nas paredes das cavernas que retratavam a vida do homem pré-histórico, datam de aproximadamente a.c.

6 Introdução A partir desse ponto o ser humano foi evoluindo e aprimorando as suas técnicas de armazenamento de dados, de uma simples pintura em uma caverna nossos antepassados já começavam a desenvolver a escrita seja talhada em pedras ou nos primeiros papiros de papel. Nesse ponto a informação armazenada já podia ser transportada de um lugar para o outro, o que facilitava a troca de informações entre os povos. Com o passar dos anos foram sendo desenvolvidas novas técnicas de armazenamento dessas informações e começaram a aparecer os primeiros bancos de dados computadorizados.

7 Sistema de Arquivos São registros permanentes que são armazenados em vários arquivos; São aceitos por sistemas operacionais tradicionais. Diversos programas de aplicação são escritos para extrair e gravar; Registros nos arquivos apropriados; Estes sistemas de processamento de arquivos eram utilizados pelas organizações antes do advento dos SGBD s.

8 Sistema de Arquivos Estes sistemas apresentavam diversas desvantagens como: Redundância de Dados; Inconsistência de Dados; Dificuldade de Acesso aos Dados; Problemas de Integridade; Problemas de Atomicidade; Isolamento de Dados; Anomalias no Acesso Concorrente; Problemas de Segurança;

9 Sistema Gerenciador de Banco de Dados(SGBD) É uma coleção de programas que permite aos usuários criar e manter um banco de dados; É um sistema de software que facilita os processos de definição, construção, manipulação e compartilhamento de bancos de dados entre vários usuários e aplicações: Definição: Especificação dos tipos de dados, das estruturas das tabelas e das restrições que devem ser impostas aos dados que serão armazenados; Construção: Processo de acumular os dados num meio de armazenamento controlado pelo SGBD; Manipulação: Operações como atualização do banco de dados (inclusão, exclusão e alteração de registros) e extração de dados, como consultas e relatórios impressos; Compartilhamento: Permite aos múltiplos usuários e programas acessar, de forma concorrente, o banco de dados; Ex.: Oracle, SQL Server, PostgreSQL, MYSQL, Interbase, Sybase, Firebird, etc..

10 SGBD As principais características de um SGBD são: INTEGRIDADE: Impede que um determinado código ou chave em uma tabela não tenha correspondência em outra tabela. Exemplo: um código de uma determinada disciplina na tabela Histórico Escolar sem sua descrição na tabela Disciplina ; CONSISTÊNCIA: Por meio do armazenamento da informação em um único local, sendo compartilhado a vários sistemas. A incosistência ocorre quando um mesmo campo tem valores diferentes em sistemas diferentes; SEGURANÇA: define para cada usuário, o nível de acesso. Esse recurso impede que pessoas não autorizadas utilizem ou atualizem determinada informação; RESTAURAÇÃO: Também conhecida como tolerância a falhas, essa característica é a facilidade para recuperar falhas de hardware e software;

11 SGBD NÃO-REDUNDÂNCIA: Redundância é o armazenamento da mesma informação em locais diferentes, provocando inconsistências. Em um BD, as informações são armazenadas em um único local, não existindo duplicidade descontrolada dos dados; INDEPENDÊNCIA FÍSICA: Os programas de aplicação definem apenas os campos que serão utilizados independente da estrutura interna de armazenamento; PADRONIZAÇÃO DOS DADOS: Permite que as informações da base de dados sejam padronizadas segundo um determinado formato de armazenamento. Exemplo: para o campo sexo somente será permitido armazenamento dos conteúdos M ou F.

12 Sistema de Arquivos X SGBD s Cada usuário define e implementa os arquivos necessários para uma aplicação específica, acarretando repetição dos dados gerando inconsistência nas informações; O acesso aos dados está escrito nos programas que o manipulam, subordinando os programas aos arquivos; A manipulação dos dados contidos nos arquivos pelas aplicações específicas dificulta o desenvolvimento de novos sistemas e torna a manutenção dos aplicativos difícil e cara; O sistema possibilita uma redundância não controlada de dados e inconsistência ao permitir que em um sistema um dado seja alterado e esse mesmo dado não seja alterado em outro; A responsabilidade sobre os procedimentos de backup e recuperação esta a cargo da aplicação; Um arquivo (tabela) é definido uma única vez e atende a várias aplicações;

13 Sistema de Arquivos X SGBD s Armazena-se junto com os dados todas as informações referentes à forma como foram estruturados os dados e onde eles estão armazenados fisicamente. Essas informações estão armazenadas em um catálogo que é chamado de meta-data; Há separação entre programas e dados. No SGBD os acessos são escritos no banco de dados e os programas enviam comandos solicitando o acesso aos dados. Esse conceito é chamado de abstração de dados, que se caracteriza por uma independência entre programas e dados e entre programas e operações de manipulação de dados. São permitidas visões diferenciadas sobre a mesma base de dados para aplicações diferentes. É permitido acesso simultâneo de vários usuários ao mesmo dado. Essa simultaneidade é tratada através do gerenciamento da concorrência.

14 Usuários de um Banco de Dados Administradores de Banco de Dados(DBA): O DBA (Database administrator) é o responsável pela autorização para o acesso ao banco, pela coordenação e monitoração de seu uso e por adquirir recursos de software e hardware conforme necessário. Projetistas do Banco de Dados: São responsáveis pela identificação dos dados que serão armazenados no banco e também por escolher as estruturas apropriadas para representar e armazenar esses dados. Usuários Finais: São pessoas cujas funções requerem o acesso a um banco de dados para consultas, atualização e geração de relatórios.

15 Projeto de Banco de Dados Mini-mundo; Modelo Conceitual; Modelo Lógico; Modelo Físico;

16 Níveis de Abstração Mundo Real (mini-mundo) Modelo Conceitual Modelo Lógico Modelo Físico Banco de Dados

17 Atores do Processo

18 Mini-Mundo Mini-mundo ou Universo de Discurso é a representação abstrata de uma pequena parte do mundo real, que é de grande interesse para uma aplicação. É o problema que devemos informatizar. É de vital importância conseguirmos destrinchar o nosso mini mundo de forma que consigamos extrair apenas as informações mais importantes para a aplicação.

19 Mini-Mundo

20 Modelo Conceitual Representa e/ou descreve a realidade do ambiente do problema, constituindo-se em uma visão global dos principais dados e relacionamentos. É uma descrição de alto nível, que tem a preocupação de retratar toda a realidade de uma organização. É independente das restrições de implementação.

21 Modelo Conceitual

22 Modelo Lógico O modelo lógico tem seu início a partir do Modelo Conceitual. A partir deste ponto devemos considerar uma das abordagens possíveis da tecnologia de SGBD s( Relacional, Hierárquico, Redes, Orientado a Objetos e Objeto Relacional )para a estruturação e estabelecimento da lógica dos relacionamentos existentes entre os dados definidos no modelo conceitual. O modelo lógico descreve as estruturas que estarão contidas em um banco de dados, de acordo com as possibilidades permitidas pela abordagem escolhida, mas sem considerar ainda nenhuma característica específica de um SGBD.

23 Modelo Lógico

24 Modelo Físico O modelo físico será construído a partir do modelo lógico e da tecnologia utilizada no projeto. Ele descreve as estruturas físicas de armazenamento de dados, tais como: Tipos e tamanho de campos; Índices; Domínio de preenchimento desses campos; Nomenclaturas; Exigência de conteúdo; Gatilhos e etc...

25 Modelo Físico create table cliente( codigo int primary key, nome varchar(30) not null, varchar(40) not null unique, sexo enum('m','f') not null) ; create table endereco( codigo int primary key auto_increment, rua varchar(60) not null, cidade varchar(60) not null, estado char(2) not null, cod_cliente int, foreign key (cod_cliente) references cliente(codigo));

26 Modelo Entidade-Relacionamento O modelo Entidade-Relacionamento foi definido por Peter Chen em 1976 e teve como base a teoria relacional criada por E.F. Codd (1970) Segundo Chen, a visão de uma dada realidade, baseia-se no relacionamento entre entidades, os quais retratam os fatos que governam esta mesma realidade, e que cada um(entidade ou relacionamento) pode possuir atributos.

27 Modelo Entidade-Relacionamento Entidade Define-se entidade como aquele objeto que existe no mundo real com uma identificação distinta e com um significado próprio. Se alguma coisa existente no negócio nos proporciona algum interesse em mantermos dados, isto a caracteriza como uma Entidade do negócio. Para representarmos uma Entidade é usado um retângulo com o nome da Entidade internamente.

28 Entidade Classificação ENTIDADE FORTE: São entidades de dados que possuem alto grau de independência com relação a existência e identificação. São blocos de dados de maior peso específico e podem ter ocorrências independentes da presença de outras entidades. ENTIDADE FRACA: É a entidade cuja existência depende da existência de outra entidade, dita forte. Ex: a entidade AGÊNCIA não pode existir sem a entidade BANCO (forte).

29 Atributos Todo objeto para ser uma entidade possui propriedades que são descritas por atributos e valores. Estes atributos e seus valores juntos, descrevem as instancias de uma entidade, formando os registros de um arquivo. O que descreveria a Entidade Funcionário?

30 Atributos Funcionário pode ser descrito por um número de matrícula, um nome, sua data de admissão, seu salário, sua data de nascimento e etc... Matrícula Nome Data de Admissão 4453 Carlos de Almeida 5596 Marcela Nascimento Pereira 1123 Viviane Andrade Salário R$ Data de Nascimento 23/02/ /03/ /10/ /06/ /11/ /10/1989

31 Atributos Os atributos podem ser: Quanto a unicidade: - Único: caso o valor não se repita em mais de uma entidade como a matricula de um aluno. - Não único: quando o valor pode se repetir como, por exemplo, o nome de um aluno, pois podem existir homônimos.

32 Atributos Quanto a obrigatoriedade: -Obrigatório: quando obrigatório deve ter valor para uma entidade, por exemplo, a matrícula de aluno, pois não existe aluno sem matrícula. -Opcional: quando pode não ter valor, por exemplo, um número de telefone.

33 Atributos Quanto a composição: -Simples: quando é atômico, a matrícula de um funcionário, pois é um valor único. -Composto: quando possui partes como, por exemplo, o endereço que é composto de logradouro, número, bairro, cidade, estado, e etc..

34 Atributos Quanto a valoração: -Monovalorado: quando possui um único valor para uma entidade como, por exemplo, o CPF de uma pessoa. -Multivalorado: quando pode possui mais de um valor como, por exemplo, telefone, uma pessoa pode possuir vários números de telefones.

35 Atributos Os atributos que não serão considerados como identificadores devem ser representados por uma bolinha vazia. Já o atributo identificador deve ser representado por uma bolinha cheia.

36 Relacionamentos Um relacionamento é uma associação entre varias entidades. Por exemplo, podemos definir um relacionamento mentor que associa o instrutor Paulo com o aluno João. Este relacionamento especifica que Paulo é o mentor de João. Para representarmos um Relacionamento é usado o losango com o nome do Relacionamento internamente.

37 Relação X Relacionamento ***OBSERVAÇÃO*** Não confundir Relação com Relacionamento!!! Relação: quando descrito de forma matemática, é definido como um modelo formado por relações entre os domínios. Cada tupla é um elemento do conjunto relação, ou seja, a relação é a tabela. Relacionamento: Um relacionamento do Modelo de Entidade-Relacionamento é uma associação entre entidades.

38 Tipos de Relacionamento Para fins de projeto de banco de dados, uma propriedade importante de um relacionamento é a de quantas ocorrências de uma entidade podem ser associadas a uma determinada ocorrência através do relacionamento. Esta propriedade é chamada de cardinalidade de uma entidade em um relacionamento. A cardinalidade identifica quantas vezes cada instância de uma entidade pode participar do relacionamento.

39 Tipos de Relacionamento Existem 3 tipos de relacionamentos possíveis no Modelo Entidade-Relacionamento. Um para um (1 para 1) Neste grau de relacionamento, cada elemento de uma entidade relaciona-se com um e somente um elemento de outra entidade.

40 Tipos de Relacionamento Um para muitos (1 para N) Este grau de relacionamento é o mais comum no mundo real, entretanto possui características especificas, quanto ao sentido da leitura dos fatos e sua interpretação.

41 Tipos de Relacionamento Muitos para muitos (N para N) Esta cardinalidade é identificada pelo fato que em ambos os sentidos da leitura encontramos um grau de Um-para-muitos, o que caracteriza ser então em contexto geral de muitos para muitos.

42 Relacionamentos

43 Tipos de Relacionamento Um relacionamento não precisa necessariamente envolver 2 ou mais entidades distintas. O auto relacionamento ocorre quando uma entidade se relaciona consigo mesma.

44 Tipos de Relacionamento Relacionamento ternário ocorre quando três entidades estão associadas pelo mesmo relacionamento.

45 Relacionamentos com atributos Relacionamentos também podem conter atributos. vamos pensar no caso de um cliente comprando produtos e precisamos armazenar informações como a data da compra e a forma de pagamento efetuada pelo cliente. A quem pertenceria essas informações ao cliente ou ao produto? Nesse caso data da compra e forma de pagamento dependem diretamente do relacionamento entre as duas entidades.

46 Relacionamentos com atributos.

47 Cardinalidades É o número (máximo/mínimo) de ocorrências de uma entidade associada a uma ocorrência de outra entidade por meio de um relacionamento. Cardinalidade máxima: Indica o número máximo de ocorrências de uma entidade associada à outra ocorrência de outra entidade relacionada. É representado por 1 (uma ocorrência) ou n (várias ocorrências) ;

48 Cardinalidades Cardinalidade mínima: Indica o número mínimo de ocorrências de uma entidade associada à outra ocorrência da outra entidade relacionada. Pode ser representada por: 0 quando a associação é opcional ( não existe correspondente na outra entidade). 1 quando a associação é obrigatória (pelo menos 1 correspondente na outra entidade deve existir).

49 Cardinalidades Vamos imaginar que duas entidades, uma de homens e outra de mulheres. Alguns homens são casados com mulheres da outra entidade e outros não. Da mesma forma, algumas mulheres são casadas, outras não. Para identificar a cardinalidade, deve ser feita a pergunta de uma entidade para outra.

50 Cardinalidades Um homem pode ser casado no mínimo com quantas mulheres da outra entidade? E no máximo? Uma mulher pode ser casada no mínimo com quantos homens da outra entidade? E no máximo?

51 Generalização/Especialização Além de relacionamentos e atributos, propriedades podem ser atribuídas a entidades através do conceito de generalização/especialização. O símbolo para representarmos uma especialização é o triângulo.

52 Generalização/Especialização A entidade CLIENTE é dividida em dois subconjuntos, as entidades PESSOA FÍSICA e PESSAO JURÍDICA, cada uma com propriedades particulares.

53 Generalização/Especialização Junto ao conceito de generalização/especialização, temos o conceito de herança de propriedades. Pessoa Física e Pessoa Jurídica herdam os atributos nome, código, telefone e de CLIENTE.

54 Generalização/Especialização

55 Generalização/Especialização A generalização/especialização pode ser classificada em dois tipos: total ou parcial, de acordo com a obrigatoriedade ou não de cada ocorrência da entidade genérica corresponder uma entidade especializada. Em uma generalização total, para cada ocorrência da entidade genérica existe sempre uma ocorrência em uma das entidades especializadas.

56 Generalização/Especialização

57 Generalização/Especialização Em uma generalização parcial, nem toda ocorrência da entidade genérica possui uma ocorrência correspondente em uma entidade especializada. Usualmente, quando há especialização parcial, na entidade genérica, aparece um atributo que identifica o tipo de ocorrência desta entidade.

58 Generalização/Especialização

59 Entidade Associativa Uma restrição do MER é que não podemos expressar relacionamentos entre relacionamentos. A ideia de uma entidade associativa é a de tratar um relacionamento como se ela fosse uma entidade.

60 Entidade Associativa Se desejarmos controlar os medicamentos receitados pelo médico em determinada consulta temos que relacionar a entidade medicamento com o fato de ter havido uma consulta.

61 Exercício 01 Uma federação de futebol deseja elaborar um cadastro geral para os campeonatos que organiza. Um campeonato é composto de um ou mais jogos, porém um jogo pertence a um único campeonato. Para cada campeonato deseja-se saber o nome e o ano que ocorreu. Para cada jogo é preciso saber o estádio em que a partida foi realizada e qual o árbitro foi o responsável.

62 Exercício 02 Um colégio tem as seguintes características: Aluno têm um identificador único e nome; Professor têm um identificador único, um nome e um departamento; Disciplinas têm uma sigla única, um nome e uma descrição; Um aluno pode cursar uma ou mais disciplinas; Um professor pode ministrar zero ou mais disciplinas, porém, cada disciplina é ministrada por um único professor.

63 Exercício 03 Uma administradora de condomínios deseja construir um sistema para gerenciamento de edifícios. Para cada edifício é necessário armazenar o endereço, a data de construção e a data da última vistoria. Cada edifício possui vários apartamentos. Cada apartamento tem um número e área. Em cada apartamento vivem várias pessoas. As pessoas possuem nome, CPF, data de nascimento e sexo.

64 Exercício 04 Construa um diagrama E-R para uma companhia de seguros de automóveis com um conjunto de clientes, onde cada um possui um certo número de carros. Os dados do cliente são nome, RG, CPF, endereço e telefone. Do carro deve-se armazenar a placa, código do RENAVAM, fabricante, modelo, e ano. Associado a cada carro há um histórico de ocorrências. Um carro podem possuir várias ocorrências ou nenhuma. Cada ocorrência deve ter uma data, local e descrição.

65 Exercício 05 Uma empresa de agenciamento de mão-de-obra pretende informatizar o seu cadastro de profissionais. Candidatos a empregos temporários, objetivando construir um banco de dados onde possa manter os dados cadastrais dos profissionais e seus contratos temporários com as empresas clientes. O profissional é identificado por um número de controle e, além dessa informação, ficam registrados o seu nome, endereço, nascimento e profissão. Os contratos de mão-de-obra temporária são feitos individualmente (um contrato para cada profissional). Com as empresas clientes, cada contrato é identificado por um número único e nele são registrados a empresa contratante, a vigência do contrato (data de início e de término) e o valor pago por hora trabalhada. As empresas clientes são identificadas por um CNPJ e possuem um nome e endereço.

66 Exercício 06 A fim de gerenciar as vendas em uma loja, os seguintes requisitos devem ser atendidos pela modelagem de dados: Pedidos são efetuadas por um vendedor em um determinado momento (indicado por uma data). Vendedores possuem matrícula, nome, endereço, telefone, salário base e cpf. Clientes são cadastrados com seu nome, cpf, identidade, endereço e telefone. Clientes podem possuir até três telefones. Os pedidos envolvem produtos, sendo que para cada pedido a quantidade vendida do produto deve ser registrada. Produtos possuem código, descrição, preço e quantidade em estoque.

67 Exercício 07 Uma empresa requer armazenar os dados de seus clientes. Esses clientes são proprietários de bens, esses bens podem ser ou móveis. As informações requeridas para o cliente sã0: nome, sexo, e telefone. Cada proprietário deve ter cadastrado pelo menos um endereço para comunicação e cada endereço deve ter o seu logradouro, cidade, estado e o cep. Cada bem possui um nome e um valor de mercado. Bens do tipo imóvel possuem RGI (registro geral de imóveis). Bens do tipo móvel possuem CRLV(certificado de registro e licenciamento de veículo).

68 Exercício 08 A gravadora de discos deseja criar um catálogo de todos os cd s já gravados por ela. Após a entrevista você chegou as seguintes conclusões: Um CD possui um título e diversas músicas; Toda música possui um título e uma duração; Uma música pode ter sido composta por um ou mais compositores; Uma música pode ser interpretada por um ou mais cantores; Existem cantores que também são compositores (e vice-versa);

69 Exercício 09 Uma construtora desenvolve projetos de grande porte. Esta empresa está organizada em departamentos, sendo que cada projeto é sempre coordenado por um departamento. Os departamentos possuem empregados que podem ser chefes. Embora um empregado pertença sempre a um departamento, ele pode ser alocado a projetos de outros departamentos.

70 Exercício 10 Para o Sistema de Vídeo Locadora, temos as primeiras respostas baseadas na entrevista: Tem cadastro de clientes e diferencia clientes Vips; Os clientes VIPS terão informações adicionais como: conta bancária, banco e agência, pois seus pagamentos podem ser debitados diretamente da conta. Os filmes são separados por Categorias como: terror, romance, ação, suspense, etc. E cada filme possui apenas uma Categoria; Além da Categoria, os filmes também terão seus Atores cadastrados. Lembrando que um filme pode ter vários atores. O cliente pode emprestar/locar quantos filmes quiser; A empresa também quer sabe seus fornecedores de Filmes, caso precise trocar por defeitos.

71 Exercício 11 Sistema de Vendas de medicamentos. As informações baseadas na entrevista são as seguintes: O sistema vende medicamentos somente para clientes cadastrados; O fornecedor do medicamento pode fornecer vários itens, assim como um medicamento pode ser fornecido por vários fornecedores; Os fornecedores que fornecem os anti-depressivos deverão ter informações adicionais, como inscrição na vigilancia sanitária e validade da inscrição. Os medicamentos estão separados por Grupos, tipo: analgésicos, anti-depressivos, etc O sistema faz apenas vendas desses medicamentos cadastrados. A venda tem que ter pelo menos um item, assim como pode ter vários itens.

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