Fundamentos de Banco de Dados e Modelagem de Dados

Transcrição

1 Abril Universidade Federal de Mato Grosso Instituto de Computação Pós Graduação Lato Sensu em Banco de Dados Fundamentos de Banco de Dados e Modelagem de Dados Prof. Dr. Josiel Maimone de Figueiredo josiel@ic.ufmt.br

2 Pós Graduação Lato Sensu em Banco de Dados Disciplina: Fundamentos de Banco de Dados e Modelagem de Dados Aula 4 Modelagem de Dados com Modelo Relacional Abril 2015

3 Tópicos Conceitos básicos O que é Modelagem Lógica Modelo Relacional Mapeamento: Conceitual para Lógica MER Modelo Relacional Exemplos Exercícios

4 O que é Modelagem Arquitetura de Banco de Dados Visão Conceitual MER ou UML Aplicação Conexão Lógica Modelo Relacional SGBD Física

5 O que é Modelagem Visão Conceitual Para implementar os sistemas temos de Aplicação Conexão SGBD Lógica usar uma linguagem de programação é preciso modelar a manipulação dos dados pela linguagem Diagrama de Classes Física

6 O que é Modelagem Visão Conceitual Para armazenar os dados temos de Aplicação Conexão SGBD Lógica Física usar um SGBD é preciso modelar conforme modelo de dados do SGBD Modelo Relacional Modelo Relacional-Objeto Modelo Orientado a Objetos

7 O que é Modelagem Visão Aplicação Conexão Conceitual Lógica É preciso transformar os dados da aplicação para permitir o armazenamento Modelo de Persistência mapeamento entre modelos SGBD Física

8 Artefatos [Amber2001]

9 Modelo Relacional Edgar Codd Pai do Modelo Relacional IBM San Jose Em 1970, Codd publicou: A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. Um modelo formal, baseado na teoria matemática dos conjuntos 9

10 Histórico Modelo Relacional Primeiras implementações System R IBM Criou linguagem SEQUEL Ingres Berkeley Michael Stonebraker Eugene Wong Principais produtos: 10

11 Conceitos do Modelo Relacional Trabalha somente com Relações ou Tabelas O conceito de relação permite representar: uma entidade um relacionamento Esquema Relacional conjunto de relações semanticamente ligadas por seus domínios de definição 11

12 Conceitos do Modelo Relacional Uma Relação é composta por: Um nome que deve ser único no mesmo esquema Um conjunto de tuplas (ou registros ou linhas) que ocorrem em qualquer ordem Um conjunto de atributos (ou campos ou colunas) cada atributo possui um domínio cada atributo possui valor atômico dom(a i ) o número de atributos é o grau da relação um subconjunto dos atributos deve possuir a propriedade de identificar a tupla atributo chave 12

13 Conceitos do Modelo Relacional Tipos de atributos chave Super-chave conjunto de atributos que identifica uma tupla. Chave candidata ou secundária conjunto minimal de atributos que mantem a propriedade de identificação da tupla. Chave primária (pk) chave candidata escolhida para ser utilizada identificador. Chave estrangeira (fk) um campo cujo valor referencia uma chave (primária ou secundária). 13

14 Conceitos Modelo do Relacional Modelo Relacional Chave Primária Atributos PILOTO Num-cad Nome CPF Endereço 0101 João Recife Tuplas 0035 José São Paulo Pedro Recife Chave Candidata 14

15 Modelo Relacional Restrições de Integridade: Integridade de Entidade o valor da chave não pode ser nulo Integridade de Unicidade da Chave em uma relação o valor da chave tem de ser mantido único k(a i )=k(a j ) i=j Integridade Referencial uma chave estrangeira só pode assumir um valor existente na chave primária que é referenciada fk(a) = pk(a) ou fk(a) = nulo 15

16 Conceitos do Modelo Relacional Modelo Relacional ESTRUTURAS OPERADORES RESTRIÇÕES Relação Atributo Domínio Chave Primária Chave Estrangeira União Interseção Diferença Seleção Projeção Junção Divisão Integridade de: Domínio Entidade Referencial 16

17 Apesar de certas equivalências entre os Modelos Conceituais (MER ou UML) com o Modelo Relacional o processo de mapeamento pode gerar, para um mesmo Modelo Conceitual, vários Modelos s

18 Entidade para cada entidade gera-se uma tabela equivalente A chave da entidade é chave da tabela. Ex: nome Paciente idade Paciente = {nome, idade}

19 Entidade para cada entidade gera-se uma tabela equivalente. a chave da entidade é chave da tabela. atributos monovalorados geram campos equivalentes. Ex: nome Paciente peso Paciente = {nome, peso}

20 Entidade atributos multivalorados 1º caso gera-se um campo para cada ocorrência 2º caso gera-se uma tabela para o campo Ex: Paciente nome atributo2 telefone Paciente = {nome, tel1,tel2, tel3} Paciente = {nome} Telefone = {nome, tel}

21 Entidade atributos compostos 1º caso gera-se um campo para cada subatributo 2º caso gera-se uma tabela para o campo Ex: nome Paciente endereço rua bairro peso Paciente = {nome, peso, rua,bairro,cidade, uf} cidade uf Paciente = {nome, peso} Endereço = {nome, rua,bairro,cidade, uf}

22 Entidade atributos derivados caso o processamento para gerar o valor do atributo seja complexo, então seu valor é armazenado em um campo equivalente senão o valor é obtido em tempo de execução. Ex: Paciente datanascimento idade Paciente = {nome, datanascimento}

23 Relacionamento O mapeamento depende do tipo da cardinalidade ou multiplicidade.

24 Relacionamento Muitos para Muitos Gera-se uma nova tabela que equivale ao relacionamento e sua chave é composta pelas chaves das entidades. Ex: Aluno N Cursou M Disciplina cod nome num nome Aluno = {cod, nome} Disciplina= {num, nome} Cursou= {numdisciplina, codaluno}

25 Relacionamento Um para Muitos gera-se uma chave estrangeira na tabela que equivale ao lado 1. Ex: Aluno N Faz 1 Curso cod nome num nome Aluno = {cod, nome, curso} Curso= {num, nome}

26 Relacionamento Um para Um Ex: gera-se uma chave estrangeira em alguma das tabelas sugere-se a que possui menor cardinalidade a que possui participação total Pessoa 1 Possui 1 Carro cod nome placa modelo Pessoa = {cod, nome} Carro= {placa, modelo,dono}

27 Relacionamento Quando possui atributos, eles acompanham a chave estrangeira Ex: nota freq Aluno N Cursou M Disciplina cod nome num nome Aluno = {cod, nome} Disciplina= {num, nome} Cursou= {numdisciplina, codaluno, nota, freq}

28 Relacionamento grau > 2 Gera-se uma nova tabela cuja chave é composta pelas chaves das entidades participantes do relacionamento Ex: Cliente compra Funcionário Produto Compra= {codcliente, codproduto, codfuncionario}

29 Entidade Fraca A tabela equivalente à entidade fraca tem a chave composta pela chave dela mesma mais a chave da entidade forte. Ex: Disciplina possui Turma num hora Turma= {num, coddisciplina, hora}

30 Generalização / Especialização 1º caso: Ex: cria-se uma tabela para cada entidade. a chave das especializações é uma chave estrangeira da generalização. Pessoa cod nome Pessoa = {cod, nome} Cliente= {cod, datanasc} Cliente Funcionário Funcionario= {cod, salario} datanasc salario

31 Generalização / Especialização 2º caso: Ex: cria-se uma tabela para cada especialização. todos os atributos da generalização são replicados nas especializações. Pessoa cod nome Cliente= {cod, nome, datanasc} Cliente Funcionário Funcionario= {cod, nome, salario} datanasc salario

32 Generalização / Especialização 3º caso: Ex: cria-se uma tabela para a generalização com atributos booleanos representando as instâncias das especializações. Pessoa cod nome Pessoa = {cod, nome, datanasc, salario, cliente, funcionario} Cliente Funcionário datanasc salario

33 Generalização / Especialização 4º caso: Ex: cria-se uma tabela para a generalização com um atributo informando o tipo da instância. Pessoa cod nome Pessoa = {cod, nome, datanasc, salario, tipo} Cliente Funcionário datanasc salario

34 Abstração de Agregação 1º caso os atributos do relacionamento podem ser levados para a agregação O relacionamento não é mapeado Cria-se uma nova tabela cuja chave é composta pelas chaves das entidades Consulta data Paciente atende Médico Consulta= {codpaciente, codmedico, data}

35 Abstração de Agregação 2º caso os atributos do relacionamento não podem ser levados para a agregação O relacionamento é mapeado também Cria-se uma nova tabela cuja chave é composta pelas chaves das entidades Aula livrotexto data Professor ministra Disciplina Aula= {codprofessor, coddisciplina, data} Ministra = {codprofessor, coddisciplina, livrotexto}

36 Peça = {cod, nome, fabricante} Exercício 1) Para o mapeamento da Generalização para o Relacional comente: todos os mapeamentos servem para todos os tipos de cobertura? Qual tem melhor desempenho? 2) Para as tabelas a seguir gere um possível MER Cliente = {códigocliente, nomecliente, telefone,numcarro} Funcionário={código,nome,especialidade,telefone} Conserto={codFuncionário,codCarro,dataConserto,descrição} Carro={códigoCarro,modelo,anoFabricação,fabricante} UsouPeça={codFunc,codCarro,dataConserto, codpeça, qtde}