Chaves. Chaves. O modelo relacional implementa dois conhecidos conceitos de chaves, como veremos a seguir:

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1 Chaves 1 Chaves CONCEITO DE CHAVE: determina o conceito de item de busca, ou seja, um dado que será empregado nas consultas à base de dados. É um conceito lógico da aplicação (chave primária e chave estrangeira). Podemos dizer que um campo é chave se ele for passível de ser utilizado para recuperar linhas de uma tabela. Geralmente todos os campos de uma tabela são chaves, mas o modelo relacional solicita que sejam definidas quais são as principais chaves de uma tabela. O modelo relacional implementa dois conhecidos conceitos de chaves, como veremos a seguir: 2 1

2 Chaves CHAVE PRIMÁRIA (Primary Key): É o atributo de uma tabela que identifica univocamente uma tupla. O conceito de chave primária está ligada à própria concepção do modelo relacional. Os dados estão organizados sob a forma de tabelas bidimensionais, com linhas e colunas, e o princípio nos conduz a termos uma forma de identificar uma única linha da tabela através de um identificador único em valor. Observação: Recomenda-se que toda tabela relacional deve possuir este identificador denominado chave primária. 3 Chaves CHAVE ESTRANGEIRA (Foreign Key): As chaves estrangeiras constituem-se em um dos conceitos de importância vital no contexto do modelo relacional, pois são os elos de ligação entre as tabelas. Quando dizemos que duas tabelas possuem colunas comuns, devemos observar que provavelmente esta coluna em uma das tabelas constituem-se de uma chave primária. Na outra tabela, esta coluna comum irá caracterizar-se então com o que denominamos de Chave Estrangeira. É na realidade uma referência lógica de uma tabela à outra. Observação: Não existe limitação quanto ao número de chaves estrangeiras que pode existir em uma tabela. 4 2

3 Chaves A ilustração a seguir mostra um exemplo de referência lógica por chave estrangeira: FUNCIONÁRIO Matricula Nome Departamento 1234 José 10 Chave Estrangeira 5678 Maria 15 DEPARTAMENTO Chave Primária Número Nome 10 Pessoal 15 Compras 5 Chaves REGRAS DE INTEGRIDADE DO MODELO RELACIONAL Em função dos conceitos de chave primária e chave estrangeira, Codd elaborou duas regras de integridade de dados do modelo relacional, que foram chamadas de: Regra de Integridade de Identidade (ou entidade) Regra de Integridade de Referencial As regras de integridade do modelo relacional representam a garantia de que as tabelas guardam informações compatíveis. São, portanto, de extrema importância para a confiabilidade das informações do banco de dados. 6 3

4 Chaves Regra de Integridade de Identidade: Esta restrição refere-se aos valores das chaves primárias. Se a chave primária, por definição, identifica uma e somente uma ocorrência de uma tabela, ela não poderá ter valor NULO (NULL) porque nulo é um valor que não identifica nada e sim representa a informação desconhecida. Regra de Integridade de Referencial: Se uma determinada tabela A possui uma chave estrangeira que é chave primária de uma tabela B, então ela deve: Ser igual a um valor de chave primária existente na tabela B; ou Ser totalmente nula (NULL). Isto significa dizer que uma ligação lógica está desativada. Conclui-se então que não pode existir na chave estrangeira, um valor que não exista na tabela na qual ela é chave primária. 7 Índices 8 4

5 Índices Índices: Constituem estruturas de dados (arquivos) adicionais àquela contendo os registros de dados. Provêm caminhos de acesso alternativo aos registros. Provêm caminhos de acesso alternativo aos registros sem afetar a disposição física dos registros no arquivo. Um índice acelera a recuperação de registro baseada no campo de indexação. 9 Índices Vantagens dos Índices: a) Acesso mais rápido ao registro quando a procura é sobre campo indexado. b) O arquivo de índice é menor do que o arquivo de dados, gerando também menos I/O (Input/Output: Entrada e Saída) durante o processamento. Desvantagens: a) Inclusão, alteração e exclusão de dados ficam mais lentas. b) É necessário mais espaço para armazenamento. Como vimos, um índice é, portanto, um recurso físico que visa otimizar a recuperação de uma informação através do método de acesso. Seu objetivo principal está relacionado com a performance de um sistema. 10 5

6 Índices Como um índice é implementado no BD: Um índice é um ponteiro para os dados em uma tabela. Um índice em um banco de dados é muito semelhante a um índice no final de um livro. Exemplo: se desejarmos referenciar todas as páginas em um livro que discute um determinado assunto, primeiro consultamos um índice que lista todos os tópicos alfabeticamente e depois consultamos um ou mais números de páginas específicos. Um índice em um banco de dados funciona da mesma maneira no sentido de que uma consulta é apontada para localização física exata dos dados em uma tabela. 11 Índices Armazenamento e propósito do índice Um índice é armazenado separadamente da tabela para qual o índice foi criado. Os índices podem ser criados ou deletados sem influenciar os dados. Contudo, uma vez deletados, o desempenho da recuperação de dados pode tornar-se lento. Comportamento de um banco de dados que não utiliza índices: Quando um banco de dados não utiliza um índice, ele está realizando o que geralmente é chamado de varredura completa da tabela, ou pesquisa seqüencial. Seria o mesmo que folhear um livro página por página. 12 6

7 Índices Tipos de índices: Índice Primário: Um índice primário é construído sobre o campo chave de classificação de um arquivo ordenado de registros. Lembrando que: campo chave é o campo usado para ordenar fisicamente os registros do arquivo no disco, e cada registro deve possuir um único valor para o campo. Índice de Cluster: É construído sobre um campo de ordenação que não é um campo chave e, por isso, diversos registros no arquivo podem ter o mesmo valor para este campo. Índice Primário: Diz respeito a uma tabela com dois campos: a) Um dos campos que corresponde à chave primária do arquivo de dados; b) Outro campo representando o ponteiro para um determinado endereço do disco. 13 Índices Exemplo de como um índice primário funciona Quando um índice é criado, ele registra a localização de valores em uma tabela que está associada com a coluna indexada. As entradas são adicionadas ao arquivo de índice sempre que novos dados forem adicionados à tabela. Quando uma consulta é executada contra o banco de dados e uma condição para essa consulta é especificada em uma coluna que está indexada, o índice é inicialmente pesquisado para que possa retornar a localização exata dos dados na tabela. I N D I C E Dados Localização Souza 6 Oliveira 2 Oliveira 8 Pereira 5 Silva 1 Silva 3 Silva 7 Carvalho 4 Localização Dados 1 Silva 2 Oliveira 3 Silva 4 Carvalho 5 Pereira 6 Souza 7 Silva 8 Oliveira T A B E L A 14 7

8 Índices Índice de Cluster: Temos que lembrar que um campo de indexação não é necessariamente um campo chave. Podemos indexar campos que contenham valores repetidos. Quando fazemos isso, chamamos estes campos de campos de agrupamento. O objetivo é agruparmos blocos de informações com o objetivo de obter um resultado que contemple vários registros associados à uma única informação. 15 Índices Bons e maus candidatos para índices: Para escolher um bom índice, devemos examinar as consultas e operações que desejamos fazer: Bons andidatos para índice: -Atributos da Primary Key; -Atributos usados em junções (chaves estrangeiras); -Atributos usados na cláusula WHERE (escolher aqueles usados em mais consultas ou nas consultas consideradas críticas); -Atributos usados na ordenação do resultado da consulta. Maus candidatos para índice: -Atributos com alta taxa de atualização; -Atributos com poucos valores distintos. 16 8

9 Índices Observações Gerais sobre os Índices Como vimos, é possível existir diferentes estruturas de armazenamento, cada qual adequada para requisitos específicos. É comum termos diversos índices definidos sobre um mesmo arquivo, cada qual com diferentes propósitos. No entanto, se o arquivo acabar tendo muitos índices, a manutenção dos índices torna-se cara. Portanto, precisamos usar o bom senso. 17 2ª e 3ª Formas Normais 18 9

10 Normalização Primeira forma normal: A 1FN diz que: cada ocorrência da chave primária deve corresponder a uma e somente uma informação de cada atributo, ou seja, a entidade não deve conter grupos repetitivos (multivalorados). 19 Normalização 2ª Forma Normal (2FN): Para atender a segunda forma normal, as entidades devem estar na primeira forma normal e não conter dependências funcionais. Considera-se que existem dependências funcionais quando o valor de um atributo determina o valor de outros. Estão lembrados do conceito de dependência funcional? Existem três tipos: Dependência total Dependência parcial Dependência transitiva 20 10

11 Normalização 1) Dependência Total Quando um atributo ou conjunto de atributos dependem totalmente de uma chave primária concatenada e não parte dela. Exemplo: o atributo avaliação depende totalmente da chave composto por matricula_aluno + código_curso. 2) Dependência Parcial Ocorre quando o atributo só depende de parte da chave primária concatenada, e não dela como um todo. Exemplo: atributo descrição_do_curso depende parcialmente da chave matricula_aluno + código_curso, pois depende somente do atributo código_curso. 21 Normalização 3) Dependência Transitiva Quando um atributo ou conjunto de atributos de A depende de outro atributo que não pertence a chave primária, mas é dependente funcional desta. Exemplo: Entidade Pedido possui os atributos Endereço, Cidade, UF, CGC e IE que são dependentes transitivos do atributo Cliente. N Pedido Prazo Ent. Cliente Endereço Cidade UF CGC IE Dependência transitiva Portanto, a 2ª forma normal se aplica a entidades com chave composta (chave primária composta de um ou mais atributos) e consiste em retirar delas os atributos que são funcionalmente dependentes da parte da chave

12 Normalização Reconhece-se uma entidade na 2ª forma normal quando todos os atributos comuns são completamente dependentes do atributo chave. Como aplicar a 2ª Forma Normal: Devemos observar se alguma entidade possui chave primária concatenada, e para aquelas que satisfizeram essa condição, analisar se existe algum atributo ou conjunto de atributos com dependência parcial em relação a algum elemento da chave primária concatenada. 23 Normalização A aplicação da 2FN sobre as entidades observadas irão gerar novas entidades que herdarão a chave parcial e todos os atributos que dependem desta chave parcial, ou seja, uma entidade para estar na 2FN não pode ter atributos com dependência parcial em relação à chave primária

13 Normalização Exemplo: ITEM-DE-PEDIDO N Pedido Código do Produto Quantidade Unidade Descrição Valor Unitário Chave Primária Concatenada Dependem de forma parcial do Código do Produto, que faz parte da chave primária Após aplicar a 2FN, será criada a seguinte entidade, tendo o código do produto como chave primária: PRODUTO Código do Produto Unidade Descrição Valor Unitário Representação no ER: Pedido 1 N Item de Pedido N 1 Produto 25 Normalização 3ª Forma Normal (3FN): A terceira forma normal refere-se a atributos com dependência funcional transitiva, ou seja, quando existem atributos comuns que são funcionalmente dependentes de outros atributos comuns. N Pedido Prazo Ent. Cliente Endereço Cidade UF CGC IE Dependem de um atributo que não é chave primária Dependência transitiva 26 13

14 Normalização Aplicação da 3ª Forma Normal: Uma entidade está na 3FN se nenhum de seus atributos possui dependência transitiva em relação a outro atributo da entidade que não participe da chave primária, ou seja, não exista nenhum atributo intermediário entre a chave primária e o próprio atributo observado. Ao retirarmos a dependência transitiva devemos criar uma nova entidade que contenha os atributos que dependem transitivamente de outro e a sua chave primária é o atributo que causou essa dependência. 27 Normalização Exemplo: PEDIDO N Pedido Prazo de Entrega Cod.Cliente Codigo Vendedor Nome do Vendedor Chave Primária Depende transitivamente do Código do Vendedor, que NÃO pertence à chave primária Aplicando a 3FN, devemos criar a entidade VENDEDOR, da seguinte forma: PRODUTO Código do Vendedor Nome do Vendedor 28 14