Roteiro 1- Conceitos de bancos de dados

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1 Rteir 1- Cnceits de bancs de dads Objetivs: Detalhar cnceits gerais sbre bancs de dads, bancs de dads relacinais e rientads a bjets; Explrar diferentes tips de bancs de dads existentes na atualidade; Ferramentas necessárias Navegadr, Bibligrafias de livrs da faculdade. Intrduçã Desde a antiguidade, hmem tem prcurad transmitir e dcumentar seu cnheciment, bjets e fats da vida real. Nas cavernas pré-históricas, fram encntrads desenhs de animais, caçadas e cenas d ctidian. Pr mei de símbls que representavam bjets e animais, s habitantes daquelas cavernas eternizavam a sua realidade. O hmem evluiu e sua técnica de representar a realidade pr intermédi de mdels também mudu. Bancs de dads e sistemas de banc de dads sã um cmpnente essencial da vida na sciedade mderna, send facilmente encntrads atividades n ctidian human que envlvem alguma iteraçã cm um banc de dads, cm ir a um banc para depsitar u retirar funds, realizar reservas em htéis, acessar catálg de uma bibliteca virtual, e demais atividades. As interações citadas pdem ser chamadas de aplicações de bancs de dads tradicinais, em que a mair parte da infrmaçã armazenada e acessada é textual u numérica. Cm avanç da tecnlgia alguns nvs tips de infrmações fram também necessitand de aramazenament cm pr exempl Bancs de dads Multimídia, Sistemas de Infrmações Gegráficas (GIS), Sistemas de Data Warehusing, etc. Além diss, técnicas de pesquisa de banc de dads estã send aplicadas à Wrld Wide Web para melhrar a busca pr infrmações necessárias feita pels usuáris que utilizam a internet. A definiçã de banc cnhecida é que um Banc de dads é uma cleçã de dads relacinads. Dads sã fats cnhecids que pdem ser registrads e pssuem significad explícit. Dads pdem ser númers de telefne, endereçs, cidades, enfim, dads que pssuem algum significad implícit. Um banc de dads pde ter qualquer tamanh e cmplexidade, vist que existem infrmações diferentes para situações diferentes cm, pr exempl, um banc de dads para uma lista de nmes e endereçs, uma bibliteca cm mei milhã de entradas rganizadas pr categrias até banc de registr de cntribuintes da Receita Federal para mnitrar frmuláris de impst de renda preenchids pels cntribuintes, cm aprximadamente 100 milhões de cntribuintes. Tda esta infrmaçã precisa ser rganizada e gerenciada de md que s usuáris pssam cnsultar, recuperar e atualizar s dads, quand necessári. Um Sistema Gerenciadr de Banc de dads (SGBD Database Management System) é uma cleçã de prgramas que permite as usuáris criar e manter um banc de dads. Dis tips imprtantes de bancs de dads que pdem ser destacads sã s bancs de dads Relacinais e s Orientads a bjet. Banc de dads Relacinal: representa banc de dads cm uma cleçã de relações, nde cada relaçã pde ser cmparada a uma tabela de valres. Cada linha da tabela representa uma cleçã de valres de dads relacinads. Os nmes da tabela e da cluna sã usads para utilizads para ajudar a interpretar significad ds valres em cada linha. Nrmalmente, cada linha também recebe nme de tupla, cabeçalh de uma cluna é chamad de atribut e a tabela é chamada de relaçã. Banc de dads Orientad a Objet: Cnhecids cm BDO (Banc de dads de Objet), fram prpsts para atender a necessidades de aplicações mais cmplexas, cntend transações de mair duraçã, definiçã de perações fra d padrã e também para atender algumas necessidades dessas aplicações. Este tip de banc de dads tem uma vantagem as bancs relacinais pel fat de ser ttalmente cmpatível cm as definições de dads em linguagens rientadas a bjets cm C++ u Java. Pág 10

2 Tarefas de atividade 1: 1) Cmplete a seguir a tabela cntend s seguintes cnceits: Cnceit Descriçã Dads Banc de dads SGBD Sistema de banc de dads Catálg de banc de dads Independência entre dads e prgramas Visã d usuári DBA Usuári final Transaçã prgramada Sistema de banc de dads dedutiv Objet persistente Metadads Aplicaçã para prcessament de transaçã 2) Quais sã as respnsabilidades d DBA e ds prjetistas de banc de dads? 3) Explique s diferentes tips de usuáris finais de bancs de dads. Detalhe 2 atividades de cada um. 4) Explique as diferenças entre sistemas de banc de dads e sistemas de recuperaçã de infrmações. 5) Pesquise 3 bancs de dads através da internet e classifique-s cm banc de dads relacinal u rientad a bjet, detalhand URL da página principal de cada banc de dads, e para quais tips de aplicações mesm pde ser utilizad. Referências Elmasri, Navathe Sistemas de banc de dads 6ª Ediçã; Apstila - Prjet de Banc de Dads, Campinas - Mng DB - Mysql - PstgreSQL - Oracle - Apache Cassandra - Artig 10 cisas que precisams saber sbre bancs de dads NOSQL - Bancs de dads NOSQL - Pág 11

3 Rteir 2 Cnceits Gerais Objetivs: UC Prjet de Banc de Dads Explrar cnceits gerais de bancs de dads; Arquitetura de bancs de dads: esquemas, categrias de mdels de dads, linguagens e interfaces d banc de dads; Mdelagem de bancs de dads prjets: cnceitual, lógic e físic; Classificaçã ds sistemas gerenciadres de bancs de dads; Utilizar wrkbench para realizar a mdelagem de bancs de dads. Ferramentas necessárias Navegadr, Bibligrafias de livrs da faculdade. Intrduçã Este rteir explra cnceits sbre SGBDs necessáris para entendiment, us e prjet de Bancs de dads. Também explra a instalaçã de algumas ferramentas que serã utilizadas pela unidade curricular a lng d semestre. Arquitetura de Bancs de dads A arquitetura ds SGBDs tem evluíd desde s primeirs sistemas mnlítics, ns quais td sftware GBD era um sistema altamente integrad, até s mais mderns, que têm um prjet mdular, cm arquitetura cliente/servidr. Geralmente em arquiteturas básicas Cliente/Servidr a funcinalidade d sistema é distribuída entre dis tips de móduls: O módul cliente: que nrmalmente é prjetad para executar em uma estaçã de trabalh u cmputadr pessal ferecend interaçã a usuári através de interfaces amigáveis baseadas em menus e indicações visuais. O módul servidr: respnsável pel armazenament ds dads, acess, pesquisa e utras funções. Mdels de dads, esquemas e instâncias Em bancs de dads é cmum us da abrdagem ferecend algum nível de abstraçã de dads. Ist significa que estams suprimind detalhes da rganizaçã e armazenament ds dads, destacand recurss essenciais para um melhr cnheciment desses dads. Um mdel de dads significa uma cleçã de cnceits que pdem ser utilizads para descrever a estrutura de um banc de dads e ferece meis para alcançar a abstraçã desejada. Existem s mdels de dads de alt nível u cnceitual e mdels de dads de baix nível u físics. Mdels de dads de alt nível u cnceitual: ferecem cnceits que sã próxims a mdel cm mits usuáris percebem s dads. Geralmente estes mdels utilizam cnceits cm entidades, atributs e relacinaments. Destes cnceits básics pdems destacar: Entidade: representa um bjet u cnceit d mund real, cm um funcinári u um prjet d minimund (situaçã ampla para um prjet de banc de dads) que é descrit n banc de dads. Em mdelagens simples, pde-se cmparar a nmenclatura entidade à tabela. Atribut: representa alguma prpriedade, cm nme u salári d funcinári. Relacinament: representa uma assciaçã entre uma u entidades, pr exempl, um relacinament trabalha-em entre um funcinári e um prjet. Mdels de dads de baix nível u físics: ferecem cnceits que descrevem s detalhes de cm s dads sã armazenads n cmputadr, cstumam ser vltads para especialistas de cmputadres. Descrevem armazenament ds dads cm arquivs n cmputadr, cm infrmações n frmat de registr, rdenações de registr e caminhs de acess. Pág 14

4 Esquemas Em bancs de dads é imprtante distinguir entre a descriçã d banc de dads e própri banc de dads. A descriçã é chamad esquema de banc de dads (squema database), que é especificad durante prjet de banc de dads e nã se espera que mude cm frequência. Em alguns sftwares utilizads na mdelagem de bancs de dads cstuma utilizar a nmenclatura squema para definir a descriçã de tds s elements que cmpõem banc de dads. Os dads em um banc de dads armazenads em um determinad mment n temp sã chamads de estad u instante d banc de dads u ainda sã chamads de cnjunt atual de instâncias u crrências n banc de dads. O estad d banc de dads é alterad pel simples fat de alteraçã das infrmações cnstantes, cm a inserçã de um nv registr u alteraçã de uma infrmaçã de um registr. O SGBD é parcialmente respnsável para garantir estad de um banc de dads cm válid, u seja, que satisfaça as descrições e restrições especificadas n esquema, também chamads de Metadads. O esquema de um banc de dads às vezes é chamad de intençã e estad de extensã d esquema. Linguagens e interfaces d banc de dads Um SGBD necessita ferecer linguagens e interfaces aprpriadas para cada categria de usuári. Quand um prjet de banc de dads é finalizad e um SGBD é esclhid para implementá-l, primeir pass é especificar esquemas cnceituais e interns para banc de dads e quaisquer mapeaments entre s dis. Em muits cass nã há uma separaçã estrita entre de níveis, entã é utilizada uma linguagem chamada de Linguagem de Definiçã de Dads (Data Definitin Language DDL), e é utilizada pel DBA e prjetistas de banc de dads para definir s dis esquemas. Em SGBDs que mantêm a separaçã entre nível cnceitual e intern, a DDL é utilizada apenas para especificar esquema cnceitual, neste cas, esquema intern d SGBD é definid cm us da Linguagem de Definiçã de Armazenament (Strage Definitin Language SDL). Na mairia ds bancs de dads relacinais nã existe linguagem que utilize SDL. Na realidade s SGBDs relacinais acabam utilizand ttalmente a DDL para definir quaisquer tips de esquemas, e fazem us da linguagem SQL para a realizaçã destas tarefas. Após a definiçã de bancs de dads é necessária a utilizaçã de alg para pder manipular s seus dads, neste cas entra em açã a Linguagem de Manipulaçã de dads (Data Manipulatin Language DML) para estas finalidades, a manipulaçã inclui tarefas de recuperaçã, inserçã, exclusã e mdificaçã ds dads. O mair exempl de linguagem de banc de dads é a linguagem de banc de dads SQL, que representa uma cmbinaçã de DDL, DML e VDL, bem cm as instruções para especificaçã de restrições e demais funcinalidades inerentes de bancs de dads. O ambiente d sistema de banc de dads Um SGBD cnsiste em um sftware cmplex, e para pder explrar seus cmpnentes é necessári representa-l em um diagrama estendid capaz de separar as suas funcinalidades e detalhes de sua implementaçã. Pág 15

5 O banc de dads e catálg d SGBD geralmente sã armazenads em disc. O seu acess é cntrlad pel sistema peracinal (SO) que escalna a leitura/escrita em disc. Um gerenciadr de dads armazenads cntrla acess às infrmações d SGBD, tant para catálg quant para banc de dads. O cmpiladr DDL prcessa as definições de esquema especificadas e armazena as descrições ds esquemas n catálg d SGBD. Uma interface de cnsulta interativa é utilizada pr usuáris casuais d banc de dads, esta interaçã é realizada através de cnsultas analisadas e validadas pr um cmpiladr de cnsulta, e um timizadr de cnsulta é respnsável, cm própri nme diz, pr timizar a cnsulta realizada através de prcediments interns e direcinads a prcessadr de dads em temp de execuçã, nã visíveis a usuári d banc de dads. O pré-cmpiladr é respnsável pr extrair cmands DML de um prgrama de aplicaçã escrit em linguagem de prgramaçã hspedeira (java, C++, PHP), estes cmands sã enviads a cmpiladr DML para serem cmpilads em códig bjet para acess a banc de dads. Pág 16

6 O restante d prgrama é enviad a cmpiladr da linguagem hspedeira, s códigs bjet para cmands DML sã ligads frmand uma transaçã prgramada. Cada execuçã n banc é cnsiderada uma transaçã prgramada. Na parte inferir é encntrad prcessadr de banc de dads em temp de execuçã, respnsável pr executar cmands privilegiads, plans de cnsultas executáveis e transações prgramadas cm parâmetrs em temp e execuçã, trabalhand em cnjunt cm catálg d sistema. Ferramentas, ambientes de aplicaçã e facilidades de cmunicações Nrmalmente, para um prjet de banc de dads é necessári us de ferramentas que facilitem seu planejament, manutençã e implementaçã psterir. Sã utilizadas nrmalmente diversas ferramentas CASE (utilizadas na engenharia de sftware) na fase de prjet ds sistemas de bancs de dads. O SGBD também precisa realizar a interface cm sftware de cmunicações, cuja funçã é permitir que s usuáris em lcais remts d sistema de banc de dads acessem banc de dads pr mei de terminais de cmputadr, estações de trabalh u cmputadres pessais. Alguns SGBD s frnecem ferramentas nativas para realizar seu cntrle e/u manutençã de cnfigurações e infrmações de seus bancs de dads, mas existem também algumas ferramentas que pdem auxiliar n prjet e manutençã de mdels de bancs de dads cm pr exempl a ferramenta Wrkbench ( Classificaçã de Sistemas gerenciadres de bancs de dads Váris critéris sã nrmalmente utilizads para classificar s SGBDs; O primeir é mdel de dads n qual SGBD é basead. O principal mdel de dads utilizad cmercialmente é mdel de dads relacinal. O mdel de dads de bjet fi implementad em alguns sistemas cmerciais, mas nã tem seu us generalizad. Os SBDs relacinais estã evluind cntinuamente e incrprand muits ds cnceits que fram desenvlvids ns bancs de dads de bjet, criand uma nva classe chamada de SGBDs bjet-relacinal. Desta frma, primeir critéri é de classificar bancs de dads pel seu mdel de dads: relacinais, bjet, bjet-relacinal, entre utrs. O segund critéri utilizad é númer de usuáris d banc: mnusuári e multiusuári. O terceir critéri é númer de lcais sbre s quais banc de dads está distribuíd: Centralizad: se s dads estiverem armazenads em um únic cmputadr; Distribuíd: nde pde ter banc de dads real e sftware de SGBD distribuíds pr váris lcais, cnectads pr uma rede de cmputadres. Ainda assim, dividids em: Hmgênes: utilizand mesm sftware SGBD em tds s lcais; Hetergênes: utilizad um sftware SGBD diferente em cada lcal. O quart critéri é cust: vist que existem SGBDs de códig abert e prprietáris, prém sempre que se desejar funções avançadas para administraçã u manutençã de grandes quantidade de dads, prcessament paralel, replicaçã, distribuiçã, capacidade móvel, etc, sã parâmetrs que sempre levam em cnsideraçã a adçã de bancs de dads prfissinais à um cust pelas funcinalidades. Pág 17

7 Tarefas: Execute as tarefas teóricas a seguir: 1) Definir s seguintes terms: Cnceit Descriçã Mdel de dads Esquema de banc de dads Esquema cnceitual DDL DML Linguagem Hspedeira Estad de banc de dads Classificaçã de SGBD s 2) Quais sã s critéris utilizads para a classificaçã de um banc de dads? Na sua piniã, qual pde ser cnsiderad um critéri principal, tente explicar. 3) Pesquise 3 ferramentas CASE que pdem ser utilizadas para desenvlviment de prjets de banc de dads u também para utras tarefas de manutençã/prjet/administraçã. Adicine s seus endereçs de web e duas funcinalidades que cada uma permite realizar em um banc de dads. Execute as tarefas teóricas a seguir: 4) Abra sftware Dia e realize a mdelagem cnceitual de um banc de dads para cntrlar veículs que alugam espaç pr temp determinad em um estacinament. O banc de dads deve armazenar s dads ds veículs que pdem ser mts, carrs, caminhões e bicicletas, e também s dads ds clientes que fizeram a lcaçã d espaç. Nmeie arquiv da mdelagem cm rteir2-mdelagem-estacinament. Referências Capítul 2: Elmasri, Navathe Sistemas de banc de dads 6ª Ediçã; Mysql Wrkbench, dispnível em Material dispnibilizad em aula; Pág 18

8 Rteir 3 Mdelagem relacinal Objetivs: Explrar cnceits sbre: Mdelagem de bancs de dads prjets: cnceitual, lógic e físic; Cnceits sbre mdel relacinal: tuplas, atribut, entidades, relacinaments; Ferramentas necessárias Navegadr, Dia, Bibligrafias de livrs da faculdade. Intrduçã Este rteir tem cm bjetiv explrar as prpriedades da elabraçã de mdelagens para bancs de dads baseads n esquema relacinal. Serã explradas as prpriedades de relacinaments vltads para as situaçã 1:1, 1:N e N:N, cm mair fc nestes dis últims. Quand é realizada uma atividade de levantament de dads, estams efetivamente identificand entidades u classes de dads. Em um cntext nã cnhecid de negóci é cmum analista ter dificuldade em determinar quais sã as entidades cmpnentes d sistema prpst. É cmum entã, a tentar efetivar uma mdelagem de um sistema, prjetista d banc tentar encntrar qual será a principal entidade de um sistema, lg é necessári utilizarms alguns recurss: Generalizaçã: Cnsiste em uma abstraçã de um cnjunt de cmpnentes, u seja, utilizar uma classe genérica de dads que pde estar incrprand implicitamente diversas utras classes de dads. Ex: Em uma mdelagem de um banc de dads para uma clínica médica, a entidade médic é na realidade uma generalizaçã para diversas classes de médics cm pediatras, cardilgistas, neurlgista, etc. Desta frma, se fsse analisad superficialmente, seria pssível definir entidades para cada uma destas classes de dads. Figura 1 - Generalizaçã da Classe Médic Cm regra geral, quand frem encntradas entidades que pssuem mesm cnjunt de atributs para descrevê-las, pdems generalizá-las em uma única entidade, mantend sua identidade de subcnjunt através da inserçã de um atribut qualificadr para as crrências de cada uma. Especializaçã: Quand visualizarms a qualificaçã pr atributs que permitirá identificar um grup, uma classe dentr da classe genérica é denminada de Especializaçã. A Visã de Dads na especializaçã é a definiçã de um subcnjunt pertinente a uma entidade através da representaçã efetiva n diagrama de entidades e relacinaments, de frma a permitir entendiment da frmaçã ds dads existentes na realidade. Naturalmente s subgrups que fram identificads gerarã sempre um atribut que qualificará a tds (Generalizaçã), e cas fsse aplicad de frma inversa em uma lcadra de filmes, teríams a seguinte descriçã: Pág 19

9 Figura 2 - Especializaçã Lcadra de Filmes OBSERVAÇÃO: É necessári estar atent a executar prjet cnceitual, pis existem cass em que terems entidades diversas cm nmes distints, mas que na realidade pdem ser generalizadas em uma única, já que cnceitualmente refere-se a um macr bjet, que pr generalizaçã pde absrvê-las integralmente. Exempls: Itens Srvete de limã, maracujá, chclate, mrang, etc Pedid suspens, pedid atendid, pedid pendente Alun suspens, alun trancad, alun cncluíd Generalizaçã Sabr Pedid Situaçã Relacinaments Um relacinament cnsiste em um cnjunt de assciações entre entidades. Um relacinament é express cm us de um verb que pssa identificar a relaçã entre as duas entidades. Pssuem a sua representaçã cm as entidades em um lsang, seus atributs cm uma elipse e cm arestas ligand as entidades a este lsang (que é própri relacinament). N interir d lsang é inserid um verb que explicite fat ( event) que é relacinament. Exempls: Pessas mram em apartaments; Os apartaments frmam cndmínis; Os cndmínis lcalizam-se em ruas, u avenidas; As avenidas e ruas estã em uma cidade; Figura 3 - Cmpnentes de um E-R Estes relacinaments pderiam ser expresss pel diagrama a seguir: Pág 20

10 Figura 4 - Relacinaments send expresss Um cnjunt de relacinaments é uma cleçã de crrências das entidades relacinadas e verb que é utilizad intern a lsang dá a semântica (real significad) a relacinament que será efetuad. Os relacinaments pssuem dis grandes grups, dividids em: Relacinaments Cndicinais: relacinaments que pssuem uma cndiçã, uma qualificaçã para crrerem. Sejam dis elements A e B, pdems afirmar que nem tds s elements de uma entidade A estã ligads cm elements da entidade B. Relacinaments Incndicinais: relacinaments que nã pssuem cndiçã caracterizam-se pr serem brigatóris, u seja, tds s elements de uma entidade estã brigatriamente relacinads cm um element, n mínim, da utra entidade. Vejams alguns exempls: Grau d Relacinament (Cardinalidade) Figura 5 - Representaçã de Relacinaments Cnsiste n númer de crrências de uma entidade que está assciada cm crrências de utra entidade. Pdems ter três situações de graus de relacinaments, descritas a seguir: Relacinament de Um-para-Um: Neste grau de relacinament, cada element de uma entidade relacina-se cm um e smente um element de utra entidade. O relacinament deve ser lid ns dis sentids em que ele se efetua. Lg terems n cas de uma entidade apenas uma única relaçã ns dis sentids. Relacinament de Um-para-Muits: É mais cmum n mund real, send que denminams de relacinament básic entre entidades, entretant pssui características específicas, quant a sentid de leitura ds fats e sua interpretaçã. Um element da entidade A relacina-se cm muits elements da entidade B, mas cada element da entidade B smente pde estar relacinad a um element da entidade A. OBSERVAÇÃO: Este tip de relacinament pde causar dúvidas quant à sua interpretaçã, pis quand lid ns dis sentids resultará em um relacinament de cardinalidade 1:1. Pr ist, cm regra geral deve se tmar que um Pág 21

11 relacinament é d tip Um-para-Muits quand um sentid de leitura ds fats ns apresenta este grau e sentid pst apresenta brigatriamente grau Um-para-Um, ex: Observand gráfic acima, lems: Um departament lta um u váris funcináris. Um funcinári lta smente um departament. Relacinament de Muits-para-Muits: Este tip de relacinament crre quand uma entidade A está assciada a qualquer quantidade de entidades de B e uma entidade de B está assciada a qualquer quantidade de entidades de A. Ex: Seja uma Entidade estudante e uma entidade Unidade Curricular, pdems visualizar a assciaçã cm relacinament Cursa. Figura 6 - Diagrama E-R estudante Analisand este relacinament: Um estudante cursa várias unidades, mas alguns estudantes temprariamente pdem estar cursand smente uma, u nenhuma unidade. Uma unidade é cursada pr váris estudantes, mas eventualmente pdems ter uma unidade que nã pssua nenhum estudante cursand-a, u smente um. Neste cas, pr haver pcinalidades, caracteriza um relacinament cndicinal. O tip de relacinament d exempl anterir caracteriza-se cm um aspect bastante peculiar, mesm pssui atributs. Ist quer dizer que relacinament pssui dads que sã inerentes a fat e nã às entidades. É apresentad a seguir a estrutura das entidades envlvidas, e s atributs que sã inerentes a própri relacinament, u seja, identificam u qualificam relacinament: ENTIDADE ATRIBUTOS RELACIONAMENTOS Estudante Nme d estudante Cm Unidade 1:N Matrícula d estudante Unidade Códig da Unidade Nme da Unidade Cm Estudante 1:N RELACIONAMENTO Cursa ATRIBUTOS Data da Matrícula Turma Pág 22

12 Tarefas: 1. Defina s seguintes terms: Cnceit Descriçã Entidade Atribut Chave primária Relacinament Generalizaçã Especializaçã Execute as tarefas práticas a seguir: 2. Crie a mdelagem cnceitual da seguinte situaçã: 1) Elabrar uma mdelagem de banc de dads para um supermercad que cntrle estque de prduts existentes. A mdelagem deve permitir que sejam cntrladas as seguintes características: a. A infrmaçã sbre tip de prdut (eletrônics, vestuári, laticínis, carnes, pães e massas, bebidas, higiene, utrs). b. A infrmaçã d frnecedr de cada prdut e preç de cmpra; c. A infrmaçã da nta-fiscal de cmpra ds prduts registrand funcinári que recebeu a carga, data e hra de recebiment e númer da nta; 2) Salvar esquema de mdelagem cm rteir3-mdelagem-cnceitual-supermercad; 3. Em seguida transfrme a mdelagem cnceitual para a mdelagem física utilizand wrkbench e detalhand as infrmações ds camps para armazenament cm nme rteir3-mdelagem-fisica-supermercad ; Referências 1) Após cncluir a mdelagem faça a cnexã a banc de dads e aplique a frward-enginner; 2) Salve também arquiv.sql gerad pel wrkbench; Capítul 3: Elmasri, Navathe Sistemas de banc de dads 6ª Ediçã; Material dispnibilizad em aula; Pág 23

13 Rteir 4 - Mdel Relacinal (parte 2) Objetivs: UC Prjet de Banc de Dads Detalhar s cnceits sbre entidades e relacinaments n mdel cnceitual ER; Detalhar as etapas da mdelagem cnceitual e física; Executar levantament de requisits para desenvlviment da mdelagem de bancs de dads; Ferramentas necessárias sftware Dia, sftware Wrkbench, Bibligrafias de livrs da faculdade. Intrduçã Este rteir tem cm bjetiv explrar as prpriedades da elabraçã de mdelagens para bancs de dads baseads n esquema relacinal. Serã incluíds cnceits cmplementares necessáris à mdelagem e representaçã visual de elements e um detalhament sbre as prpriedades de relacinaments. Uma técnica tradicinal e ainda muit utilizada para realizar prjets de banc de dads é cncentrar nas estruturas e restrições de banc de dads durante seu prjet cnceitual. A mdelagem d mdel Entidade-Relacinament (ER) é um mdel de dads cnceitual de alt nível e s seus cnceits sã amplamente utilizads atualmente. O mdel relacinal representa banc de dads cm uma cleçã de relações. Cada relaçã é semelhante a uma tabela de valres, e cada linha representa uma cleçã de valres de dads relacinads. Uma linha representa um fat que nrmalmente crrespnde a uma entidade u relacinament d mund real. Os nmes da tabela e de cluna sã usads para ajudar a interpretar significad ds valres em cada linha. De maneira frmal, uma linha é chamada de tupla, um cabeçalh é chamad de atribut e a tabela é chamada de relaçã. O tip de dad que descreve s tips de valres que pdem aparecer em uma cluna é representad pr um dmíni de valres pssíveis. Dmínis: cnsiste em um cnjunt de valres atômics (indivisíveis). Alguns exempls de dmínis sã: Numers_telefne_nacinal: cnjunt de númers de telefne cm dez dígits válids n Brasil; Cadastr_pessa_física: cnjunt de númers d CPF cm nze dígits. Ns dmínis um tip de dad u frmat é especificad, n cas de númers de telefne pde ser declarad cm uma sequência de caracteres na frma (dd)-dddd-dddd, nde cada d é um dígit numéric (decimal) e s dis primeirs dígits frmam um códig códig de área de telefne válid. Pde-se cncluir entã que um dmíni recebe um nme, tip de dad e frmat. Valres Atômics: cada valr em uma tupla é um valr atômic (nã pde ser decmpst), ele nã é divisível em cmpnentes dentr da estrutura d mdel relacinal básic. Nã sã permitids atributs cmpsts u multivalrads. Ist leva a uma regra adtada em mdelagem relacinal chamada de 1ª frma nrmal, vista mais adiante. Valres NULLS: sã utilizads para representar valres que pde ser descnhecids u nã se aplicam a uma tupla.em mdelagens relacinais é evitad us de valres NULLS, devid a causarem prblemas futurs em cmparações cm utrs valres. Ex: se duas entidades de pessa pssuírem endereç NULL nã significa que pssuem mesm endereç. Para a elabraçã de um prjet de banc de dads sã necessárias algumas etapas: Levantament u análise de requisits: nde s prjetistas entrevistam s usuáris esperads para entenderem e dcumentarem s requisits de dads. Nesta etapa surgem duas necessidades também cnhecidas da engenharia d sftware: s requisits de dads e s requisits funcinais da aplicaçã. O resultad diss tud é a criaçã da mdelagem cnceitual. Prjet Cnceitual: cnsiste em uma descriçã ds requisits de dads ds usuáris e inclui detalhes ds tips de entidade, relacinaments e restrições, tds expresss utilizand cnceits da mdelagem de alt nível. Cm nã trata de detalhes de implementaçã, estes cnceits sã mais fáceis de entender e pdem ser utilizads para a cmunicaçã cm usuáris nã técnics. Pág 24

14 Prjet Lógic u mapeament d mdel de dads: cnsiste na real implementaçã d banc de dads utilizand um SGBD cmercial. Este mapeament geralmente é autmatizad u semiautmatizad em ferramentas de prjet de bancs de dads. Prjet Físic: nde sã detalhadas as estruturas de armazenament internas, rganizações de índices, caminhs de acess e parâmetrs físics d prjet para s arquivs d banc de dads. Sã prjetadas e implementadas perações cm transações que bedecerã a especificações de transaçã de alt nível, u seja, na descriçã d minimund juntamente cm s requisits funcinais. Entidades e atributs: Cnceits O mdel ER descreve s dads cm entidades, relacinaments e atributs. Relembrand estes cnceits: Atributs: prpriedades específicas que descrevem uma entidade. Ex: a entidade funcinári é descrita cm s atributs nme, idade, endereç, salári e carg. Existem tips de atributs envlvids n mdel ER que ajudam a realizar a mdelagem: Atribut cmpsts versus simples (atômics): Atributs cmpsts sã atributs que pdem ser dividids em partes menres, representand atributs mais básics, cm significads independentes, Ex: lgradur: que pde ser subdividid em Cidade, Estad e Cep. Atributs simples sã atributs indivisíveis (atômics), Ex: CPF de uma pessa. Atributs cmpsts pdem ajudar em mdelagens nde nã é necessári especificar subcmpnentes de atributs. Atributs de valr únic versus multivalrads: Atributs de valr únic sã s que pssuem apenas um únic valr para uma entidade em particular, Ex: idade. Atributs multivalrads pdem assumir diverss valres em determinadas situações, Ex: frmaçã_academica. Atributs armazenads verss derivads: em alguns cass, dis(u mais) valres de atributs estã relacinads. Cm exempl sejam s atributs idade e data_nasciment. Sabe-se que idade pde ser calculada através da data atual e d valr da data de nasciment de uma pessa, neste cas atribut idade é cnsiderad um atribut derivad d atribut data_nasciment e data_nasciment é atribut armazenad. Figura 7 - Atribut cmpst Entidade: cnsiste em alg n mund real cm uma existência independente, um bjet cm uma existência física (pessa, carr, funcinári), u um bjet cm uma existência cnceitual (empresa, carg, curs). Tip de entidade: define uma cleçã de entidades que têm s mesms atributs. Cada tip de entidade é descrit pr seu nme e atributs. A cleçã de entidades de determinad tip é agrupada em um cnjunt de entidades, que é chamad de extensã d tip de entidade. Atributs-chave u chave: cnsiste em uma restriçã de exclusividade sbre s atributs. Sã atributs cujs valres sã distints para cada entidade individual n cnjunt de entidades e sã utilizads para identificar cada entidade de maneira exclusiva. Na ntaçã de diagramas ER cada atribut-chave tem seu nme sublinhad dentr da val que representa um atribut. Alguns tips de entidade pssuem mais de um atribut-chave, Ex: um camp registr, de um veícul. Pág 25

15 Figura 8 - atribut chave representad n diagrama ER OBSERVAÇÃO: Um tip de entidade pde nã ter chave e, neste cas, é chamad de tip de entidade fraca. Em ntaçã de diagrama nã há cnceit de chave primária, se dis atributs frem sublinhads separadamente, entã cada um é uma chave pr si só, bservada de frma cmpsta n diagrama. Cnceits cmplementares sbre relacinaments Na mdelagem cnceitual é natural que alguns atributs de entidades sejam, na realidade, relacinaments implícits. Sempre que um atribut de um tip de entidade se refere a utr tip de entidade, existe algum relacinament. Ex: um atribut gerente de uma entidade DEPARTAMENTO refere-se a um funcinári que gerencia departament; um atribut departament_gerenciadr de uma entidade PROJETO refere-se a departament que cntrla prjet; um atribut supervisr de uma entidade FUNCIONARIO refere-se a utr funcinári (aquele que supervisina esse funcinári); atribut departament de FUNCIONARIO refere-se a departament para qual funcinári trabalha, e assim pr diante. N mdel ER, essas referências nã devem ser representadas cm atributs, mas cm relacinaments. À medida que prjet é refinad estes atributs sã cnvertids em relacinaments entre s tips de entidades. Já fram detalhads que relacinaments utilizam nmes de funçã. Cada tip de entidade que participa de um relacinament desempenha nele uma funçã em particular. O nme da funçã significa a funçã que uma entidade participante d tip de entidade desempenha e é sempre identificad cm verbs cm trabalha_para, pr exempl. Restrições de relacinaments: cnsistem em restrições que limitam as cmbinações de entidades que pdem participar n cnjunt de relacinaments crrespndente. As restrições sã determinadas cm base na situaçã d minimund e sã divididas em dis tips: razã de cardinalidade e participaçã. Razã de cardinalidade: especifica númer máxim de instâncias de relacinament em que uma entidade pde participar, e as razões de cardinalidade pssíveis sã 1:1, 1:N, N:1 e N:N. Participaçã: especifica se uma entidade depende dela estar relacinada a utra entidade pr mei d tip de relacinament. Esta restriçã especifica númer mínim de instâncias de relacinament em que cada entidade pde participar, e é também cnhecida cm Cardinalidade Mínima. Existem s tips de restrições de participaçã ttal e parcial. Seja exempl cm as entidades FUNCIONARIO e DEPARTAMENTO e s relacinaments TRABALHA_PARA e GERENCIA Ttal: quand um atribut d relacinament deve participar sempre d relacinament, criand uma cndiçã de existência. Ex: um funcinári sempre trabalha para um departament. Parcial: quand um atribut d relacinament nem sempre é esperad de participar em tdas as instâncias d relacinament. Uma parte d cnjunt de entidades está relacinada a utra. Ex: nem sempre um funcinári deverá gerenciar um departament. Pág 26

16 Ns diagramas ER, a participaçã ttal (u dependência de existência) é exibida cm uma linha dupla que cnecta tip de entidade participante a relacinament, enquant a participaçã parcial é representada pr uma linha simples. Cm n exempl a seguir: Figura 9 - Relacinament cm participaçã ttal de departament Figura 10 - Relacinament cm participaçã parcial Ns relacinaments é muit cmum a geraçã de entidades que nã pssuem atributs-chave própris, recebend nme de tip de entidade fraca. Entidades relacinadas a um tip de entidade fraca sã identificadas pr estarem relacinadas a entidades específicas de utr tip em cmbinaçã cm um de seus valres de atribut, recebend nme de tip de entidade de identificaçã u prprietári (entidade pai u dminante) e relacinament que relacina um tip de entidade fraca a seu prprietári de relacinament de identificaçã d tip de entidade fraca. Ex: Pr exempl, cnsidere tip de entidade DEPENDENTE, relacinad a EMPREGADO, que é usad para representar s dependentes de cada empregad através d relacinament 1:N.Os atributs de DEPENDENTE sã Nme (apenas primeir nme d dependente),datanasc, Sex e Relaçã cm empregad (espsa, marid, filh, sgra, etc.). Dis dependentes de empregads distints pdem ter s mesms valres para s atributs, mesm assim eles ainda serã entidades distintas. Os dependentes serã identificads cm entidades distintas após a determinaçã da entidade empregad cm a qual cada um está relacinad. OBSERVAÇÃO: um tip de entidade fraca sempre tem uma restriçã de participaçã ttal (dependência de existência) cm relaçã a seu relacinament de identificaçã pr nã pder ser identificada sem uma entidade prprietária. Em diagramas ER, tant um tip de entidade fraca quant seu relacinament sã identificads a delimitar suas caixas de lsangs cm linhas duplas. Pág 27

17 Exempl geral de mdelagem ER Cnceitual: Figura 11 - mdelagem de cmpanhia: exempl A Tabela 1 apresenta asa principais figuras que representam s elements em uma mdelagem cnceitual: Símbl Significad Entidade Entidade fraca Relacinament Relacinament de identificaçã Atribut Atribut-chave Atribut multivalrad Atribut cmpst Atribut derivad Participaçã ttal de E2 em R Pág 28

18 Razã de cardinalidade 1: N para E1: E2 em R Tabela 1 - representaçã de elements para mdelagme cnceitual Tarefas: 1) Defina s seguintes terms: Cnceit Descriçã Valr de atribut Instância de relacinament Atribut multivalrad Atribut-chave Valres atômics Atributs derivads 2) O que é uma funçã de participaçã? Qual a imprtância d us de nmes em relacinaments? 3) Dê 4 exempls de atributs multivalrads; 4) Realizar a elabraçã da mdelagem de um banc de dads cnsiderand s temas sugerids. As etapas de elabraçã devem seguir s seguintes passs: a. Definir uma dupla para desenvlviment das tarefas. Os nmes cmpnentes da dupla deverã ser registrads para avaliaçã d rteir. b. Esclher um tema, dispnível em para ser explrad em um prjet de um banc de dads. Realizar levantament ds requisits para as perações realizadas para as perações efetuadas n tema esclhid. c. Obedecer as etapas de tarefas de acrd cm arquiv dispnível em d. Desenvlver a mdelagem cnceitual n sftware dia, identificand as entidades participantes da mdelagem, s atributs que farã partes delas, detalhand quais serã s atributs-chave e em seguida criar s relacinaments entre as entidades. Ns relacinaments detalhe s tips de relaçã que irã cmpr a mdelagem (ttal u parcial). e. Criar n Micrsft wrd a simulaçã ds armazenaments ds dads nas tabelas que fram criadas. f. Desenvlver n wrkbench a mdelagem física e efetuar a Frward engineer para a criaçã das tabelas n mysql. g. N wrkbench acessar painel de query database e criar script.sql para a inserçã e listagem de tds s dads em tdas as tabelas d banc criad. Sugestões de temas: Cntrle de Fabricaçã de srvetes em Srveteria; Imbiliária: cntrle de aluguéis de imóveis; Pág 29

19 Sistema acadêmic: gerenciament de aulas e frequência; Hspital: cntrle de dads de cirurgias em Pacientes; Lja de Ferragem: cntrle de estque; Acadêmic: cntrle de aulas ministradas pr prfessres; Supermercad: cntrle de escalas de hrári de funcináris; Administradra de Cndmíni: cntrle de pagaments de cndmíni e pagaments de funcináris d cndmíni; Venda de equipaments de infrmática: tips de equipaments, nta fiscal de venda e clientes; Fábrica de Bebidas: insums para fabricaçã das bebidas, matéria-prima, equipaments; Transprtadra: cntrle de rtas percrridas pr veículs; Cntrle de Prjets de empresa de desenvlviment; Empresa de Pedágis: cntrle de pagaments ds pedágis pr veículs; Fábrica de Veículs: cntrle de fabricaçã ds veículs, cntrle de peças; Cntrle de Embarques de Aerprt; Cntrle de vendas de entradas de um teatr; Vendas de carnes de um açugue; Cntrle de Cemitéri: cntrle de jazigs, cremaçã, aluguéis e jazigs perpétus. Cntrle Farmacêutic: Cntrle de venda de medicaments, estque de remédis, tip de tarja de medicaments. Cntrle da CEASA: recebiment de frutas, tips de frutas, empregads, caminhões e carregaments. Oficina Mecânica: cntrle de atendiments a clientes e repars em veículs; Salã de Beleza: cntrle de crtes, estque de prduts, cntrle de prfissinais e de atendiments; Cntrle de Plícia: cntrle de suspeits, crimes, investigadres e perações pliciais. Clínica Médica cnveniada: cntrle de atendiment de prfissinais, lista de espera de pacientes, funcináris. Cntrle de events: tips de events, cntrle de fts, prfissinais, lcais e clientes. Cntrle de vendas de Pneus: cntrle de atendiments, marcas e detalhes das características ds pneus, pneus para tips de veículs diferentes; Cntrle de Academia: cntrle de mensalidades de aluns, equipaments, aulas ministradas e cntrle de equipaments; Referências Capítul 7: Elmasri, Navathe Sistemas de banc de dads 6ª Ediçã; Intrduçã a Banc de dads, Osvald Katar Tkai, dispnível em Material dispnibilizad em aula; Pág 30

20 Rteir 5: Mapeament para Relacinal Objetivs: Detalhar s passs para a realizaçã d mapeament d ER e EER para relacinal; Realizar prática de mapeament de camps multivalrads, relacinaments 1xn e nxn; Ferramentas necessárias Navegadr, Dia, Wrkbench, Bibligrafias de livrs da faculdade. Intrduçã Este rteir tem cm bjetiv detalhar e executar s passs para que seja pssível implementar um banc de dads mdelad em frmat cnceitual para frmat a ser utilizad realmente em implementações físicas. Muitas ferramentas utilizam diagramas ER u variações para desenvlver um esquema graficamente, e depis cnvertem de maneira autmática em um esquema de banc de dads relacinal na DDL de um SGBD relacinal específic. Existem algumas etapas a serem seguidas para a realizaçã d mapeament d esquema cnceitual para Relacinal que serã descrits utilizand esquema relacinal empresa descrit a seguir: Figura 12 - Mdelagem cnceitual de empresa Pág 31