Bases Computacionais da Ciência

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1 BC0005 Bases Computacionais da Ciência Aula 04 Noções de Banco de Dados (Base de Dados) Santo André, junho de 2010

2 Roteiro da Aula PARTE I Parte Teórica Definições e conceitos básicos Modelo Relacional Consultas PARTE II Parte Prática Uso do programa BrOffice Base

3 Planilhas São constituídas de TABELAS simples, sendo úteis para organizar dados, fazer cálculos com esses dados e apresentar gráficos. Mas elas possuem desvantagens: Falta de recursos para manipulação de grandes quantidades de variáveis e tabelas com dados relacionados entre si Demora na busca de informação, devendo-se procurar um dado específico em todas as linhas de todas as tabelas e, por vezes, devendo-se cruzar dados entre tabelas para se obter a informação desejada. Dificuldade de desenvolver aplicações para entrada e apresentação dos dados. Ou seja, o usuário do programa deve digitar manualmente as informações nas tabelas. 3

4 Planilhas (Cont.) E, ainda, outras desvantagens: Dificuldade de garantir integridade e segurança dos dados uma vez que células desbloqueadas podem ser acessadas por qualquer usuário Dificuldade de desenvolver ambiente para acesso simultâneo de vários usuários à mesma base de dados DAÍ a necessidade de um software especializado! 4

5 Aplicações: Identificação de Pessoas Quando alguém pede visto de entrada nos EUA, um funcionário cadastra sua impressão digital e foto. Essas informações são armazenadas em grandes bancos de dados de imagens. Toda vez que alguém solicita o visto, sua foto e impressão digital são comparadas com outras presentes em outros bancos de dados, de pessoas procuradas pela justiça norte americana. O resultado dessas comparações deve ser fornecido em poucos segundos. Os bancos de dados de pessoas procuradas pela justiça dos EUA contêm milhares de registros e eles são atualizados a todo momento. Milhares de vistos são solicitados diariamente. Será que uma planilha daria conta dessa tarefa? (Não.) 5

6 Aplicações: Seqüências de DNA O DNA humano tem aproximadamente 3 bilhões de bases. O O DNA de dezenas de espécies já foi seqüenciado. O O FBI e Polícia Britânica mantém informações genéticas de milhões de pessoas. Milhares de pesquisadores acessam (consultando e atualizando) simultaneamente este tipo de informações. Será que uma planilha tem recursos que permitam a realização desse serviço? 6

7 Como implementar um Banco de Dados? Resp.: É preciso, primeiro, fazer o seu planejamento! 1º Conhecer o problema: - Quais dados serão armazenados? - Quais informações os usuários devem acessar? - Quais tarefas devem ser automatizadas? 2º Escolher o software: - Qual Sistema de Gerenciamento de Bases de Dados (SGBD)? BrOffice Base. - Quais modelos de dados ele suporta? Modelo relacional.

8 Bases de Dados Conceitos Básicos Dados = elementos de interesse coletados (números, caracteres, imagens etc.) Banco de Dados (BD) = coleção de dados potencialmente muito grande e logicamente relacionados (integrados) Sistema Gerenciador de Bancos de Dados (SGBD) = software de propósito geral facilita a definição, a criação e a manipulação do BD Exs.: Access, DB2, Oracle, BrOfficeBase, etc. Sistema de Banco de Dados (SBD) = BD + SGBD + programas aplicativos Exs.: Sistemas de BD Genômicos, Sistemas bancários, telefônicos etc. 8

9 Sistema de Banco de Dados (SBD) Usuários/Programadores SBD Consulta/Programas de Aplicações SGBD Software p/ processar consultas/programas Software p/ acessar o banco de dados Banco de Dados Objetivos: armazenar e recuperar informações com segurança, eficiência e flexibilidade 9

10 Modelo Relacional Os dados estão organizados nos bancos de dados de forma lógica. Eles estão relacionados.

11 Modelo Relacional: Exemplo de Relação Grau = 4 Tabela: Relação, conjunto de tuplas. Colunas: Atributos, determinam o grau Linhas: Tuplas, determinam a cardinalidade Campos: Valores do atributo Cardinalidade = 4

12 Modelo Relacional: Conceitos básicos BD relacional = conjunto de relações Esquema de uma relação: Especifica o nome da relação, e o nome e tipo dos atributos. Ex.: Alunos: Nome (string), idade (integer), média (real). Esquema do banco de dados: Conjunto de esquemas das relações mantidas no BD.

13 Modelo Relacional: Conceitos básicos Chave primária: Campo que identifica um registro como único na tabela Os valores não podem se repetir Estes campos não podem ficar em branco Chave primária Código Código 1 João da Silva Nome Endereço Telefone Av. Mauro Ramos, Pedro Santos Rua Lauro Linhares,

14 Modelo Relacional: Conceitos básicos Chave estrangeira - Um atributo usado para referenciar entidades de outras tabelas. Possui valores da chave primária da tabela referenciada. Vôo chave-primária de Tabela de Vôos Cia Chave-estrangeira Código chave-primária de Tabela de Cias Aéreas

15 Modelo Relacional: Entidades e Ocorrências Entidade: : Conjunto de ocorrências (Funcionários) Ocorrência: : Objeto particular da entidade (uma tupla de uma relação, relativa a um funcionário). FUNCIONÁRIOS Matrícula Nome Data Admissão 4456 João Carlos da Silva 29/04/ Sílvia de Oliveira 30/02/ Carla Martinez 14/04/92

16 Modelo Relacional Relações Relação: : Conjunto de associações entre entidades. DEPARTAMENTO LOTAÇÃO EMPREGADO Entidade PESSOA: Um conjunto de objetos classificados como pessoa. Entidade DEPARTAMENTO: Um conjunto de objetos classificados como departamento. Relação LOTAÇÃO: Um conjunto de ASSOCIAÇÕES, cada uma ligando um departamento a uma pessoa.

17 Modelo Relacional: Relação e Cardinalidade DEPARTAMENTO 1 LOTAÇÃO n EMPREGADO Uma ocorrência de departamento pode estar associada a várias ( n ) ocorrências de empregado. Departamento tem cardinalidade máxima n no relacionamento Lotação) Uma ocorrência de empregado pode estar associada a no máximo uma ( 1 ) ocorrência de departamento. Empregado tem cardinalidade máxima 1 no relacionamento Lotação

18 Bancos de Dados Consultas Bancos de dados só são úteis se pudermos realizar buscas nos dados armazenados. A busca por informações específicas no banco de dados é denominada consulta.

19 Bancos de Dados Consultas Buscar informações em um genoma hipotético: Gene Categoria Função Seqüência AAC15 Função Molecular Quebra de proteínas AGTTAGAC... BAD17 Componente Celular Membrana GATACA... ENV7 Função Molecular Ligação de proteínas DIB21 Processo Biológico Metabolismo dos Carboidratos GCCACT... ATGCAATG... HSE13 Processo Biológico Ciclo celular CGAAGT... IFI10 Processo Biológico Ciclo celular AGTTGGA... Busca: Nome e seqüência dos genes que atuam no ciclo celular Se um dado gene tem função molecular Qual gene possui a seqüência GATACA... e para que ele serve

20 Parte Prática

21 Bases de Dados Planejamento e Construção Tarefa Construa uma base de dados para um consultório médico. Por exemplo: A secretária de um médico anota os dados e informações das consultas dos pacientes numa agenda. Atualmente, o serviço é manual. Deseja-se um programa para - Armazenar dados dos pacientes e das consultas - Listar as consultas marcadas - Automatizar a entrada dos dados

22 Fases do Planejamento 1º Definição dos Dados Há duas CATEGORIAS de dados: Dados dos Pacientes TABELA PACIENTES (TPacientes) Campos: Nome, Telefone, Peso, Altura Dados das Consultas TABELA CONSULTAS (TConsMed) Campos: Data, Hora, Minuto

23 Fases do Planejamento 2º Refinamento dos Campos Juntar ou separar TABELAS Eliminar campos desnecessários Criar campos adicionais Definir campo Chave O exemplo fica assim: TPacientes: CodPac, Nome, Sobrenome, Telefone, Altura, Peso TConsMed: CodCons, Data, Hora

24 Fases do Planejamento 3º Tipos de Dados e Tamanho dos Campos No exemplo: Nome, Sobrenome = tipo texto, 50 caracteres Peso, Altura = tipo decimal, 10 dígitos CodPac, CodCons = tipo inteiro, numeração automática Data = tipo data Hora = tipo hora

25 Fases do Projeto do BD 4º Relações entre as Tabelas Relação 1:n ( um para muitos ) No exemplo, cada paciente pode ter várias (n) consultas e cada consulta envolve um único (1) paciente Necessário: incluir campo CodPac na TConsMed e estabelecer o relacionamento entre CodPac (na TPacientes) <--> CodPac (na TConsMed) 5º Definir os Formulários e 6º as Consultas necessárias (detalhado nos passos a seguir.)

26 Passos no BrOffice Base 1 Abrir o programa. (Iniciar >> BrOffice >> BrOffice.org Base) 2 Criar um banco de dados vazio, preencha as janelas do Assistente de Bancos de Dados. Na 1a. janela, assinale: e pressione Próximo. Na 2a. janela, faça as opções: e pressione Concluir. Na 3a. janela, salvar como BDaula4.

27 Passos no BrOffice Base 3 Criar uma tabela: Na janela principal do Base, clique em Tabelas e escolha Criar tabela na exibição de design: Preencha a Janela de desenho de tabelas exibida: Nome, Sobrenome: <Entrada Obrigatória>: Sim <Tamanho>: 50 Telefone: <Entrada Obrigatória>: Não <Tamanho>: 10 Peso, Altura: <Tamanho>: 10 <Decimais>: 2 CodPac: <Auto Valor>: Sim

28 Passos no BrOffice Base Na primeira coluna da linha CodPac, clique com o botão direito do mouse e definacodpac como Chave Primária. Salvar essa tabela sob o nome TPacientes Feche a janela de desenho de tabela, voltando para a janela principal

29 Passos no BrOffice Base Criar a TABELA DAS CONSULTAS MÉDICAS conforme especificado abaixo Data: <Entrada Obrigatória>: Sim Hora: <Entrada Obrigatória>: Sim <Formato>: HH:MM CodCons: <Auto Valor>: Sim CodPac: <Auto Valor> >: Não <Entrada Obrigatória>: Sim Salvar a tabela como TConsMed Feche a janela de desenho de tab tabela, voltando para a janela principal. (Caso queira voltar a fazer alterações na tabela, basta clicar com o botão direito do mouse em TConsMed e escolher <Editar>.)

30 Passos no BrOffice Base 4 Criar o relacionamento: Na janela principal, menu: <Ferramentas> <Relações> Aparece a janela de projeto de relacionamentos - Selecione TPacientes e clique em [Adicionar] - Selecione TConsMed e clique em [Adicionar] - Clique em [Fechar] - Clique no campo CodPac (da TPacientes) e arraste até o campo de mesmo nome na TConsMed Aparece o relacionamento 1:n Salvar e fechar a janela de projeto de relacionamentos

31 Passos no BrOffice Base 5 Criar um formulário: Na janela principal do Base, clique em Formulários e escolha Usar assistente para criar formulário

32 Passos no BrOffice Base Escolher TPacientes, incluir todos os campos e Avançar...

33 Passos no BrOffice Base Escolher Adicionar sub-formulário, Sub-formulário baseado em relação existente e Avançar...

34 Passos no BrOffice Base Incluir todos os campos e Concluir. Fechar a janela que aparece, voltando à janela principal. Abrir o formulário criado e entrar com alguns dados.

35 Passos no BrOffice Base 6 Criar uma consulta seguindo os passos: Consultas Criar consulta na exibição de design Selecione e adicionar a tabela desejada Preencher as células da planilha com informações sobre o que deseja encontrar. Salvar a consulta. Clicar duas vezes na consulta.

36 Consultas com SQL (tópico avançado, opcional) A linguagem SQL (Structured Query Language) Comandos em linha: Selecione todos os campos da Tabela1 SELECT * FROM Tabela1 Todos os funcionários do departamento de compras: SELECT * FROM Tabela1 WHERE Departamento='Compras'

37 Consultas com SQL A sintaxe é bastante intuitiva Linguagem simples e estruturada É mais rápido escrever uma consulta em SQL do que selecionar campos e valores de tabelas Quem tem prática escreve as consultas em poucos segundos Comandos SQL podem ser incluídos em programas de computador Uma página na internet que permite consultar os álbuns do Queen Consultas mais complexas podem ser realizadas Consultas podem envolver múltiplas tabelas Funciona em qualquer programa Gerenciador de Bancos de Dados OpenOffice Base, MySQL, SQL Server, Oracle, HSQLBD etc.

38 Exercício 1 (para Casa) a) Crie uma base de dados com informações sobre pelo menos 10 livros da sua casa (nome, autor, etc.) b) Crie um cadastro para os membros (pelo menos 4) da sua casa (nome, data de nascimento, etc). c) Considere que um quarto dos membros pegou emprestado um livro e um outro quarto pegou emprestado dois livros. d) Crie consultas para saber (1) se um certo membro está com livros e se for, quais livros, quando foram emprestados e quando devem ser devolvidos; (2) com quem está um certo livro que está ausente da prateleira e quando ele deve ser devolvido.