MATA60 BANCO DE DADOS Aula 5- Modelo Relacional. Prof. Daniela Barreiro Claro

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1 MATA60 BANCO DE DADOS Aula 5- Modelo Relacional Prof. Daniela Barreiro Claro

2 Agenda Histórico Modelo em Redes e Hierárquico Modelo Relacional Restrições de Integridade Chaves FORMAS - UFBA 2 de X

3 Histórico dos Modelos Sistema de Arquivos BD em Rede BD Hierárquico BD Relacional

4 Histórico dos Modelos Modelo de dados uma coleção de conceitos que são usados para descrever a estrutura de um banco de dados, isto é, dados, relacionamentos, semântica e restrições; Esquema Descrição de um BD; Metadados Conjunto de esquemas e restrições de um BD; Instância - É o conjunto de dados armazenados no BD em um determinado instante (base de dados).

5 Histórico dos Modelos Modelos conceituais (modelos semânticos) Descrevem a realidade observada Exemplos: Modelo E-R, diagrama de classes UML Modelos lógicos Também chamados de modelos de implementação. Nível de abstração inferior ao modelo conceitual. Podem ser classificados como:. modelos lógicos baseados em objetos;. modelos lógicos baseados em registros; O banco de dados ZIM é o único modelo lógico associado ao modelo conceitual E-R;

6 Histórico dos Modelos Modelo de rede Baseado em redes Modelo baseado em listas invertidas. Exemplo: ADABAS Modelo hierárquico Baseado na estrutura de árvore Modelo Relacional - Introduzido por Codd em A estrutura de dados é uma relação Modelos OO Exemplo: O2 e Jasmine Modelos Objeto-Relacional - Exemplo: Oracle 8i

7 Histórico dos Modelos

8 Modelo Hierárquico Desenvolvido na década de 60 para gerir grande quantidade de dados em projetos de manufatura Representada por uma árvore de ponta cabeça Segmento é análogo ao registro Conjunto de relacionamentos 1-para-N entre os segmentos

9 Modelo Hierárquico

10 Modelo Hierárquico Base para os modelos atuais Desvantagens do modelo hierárquico: Implementação complexa Difícil de gerenciar Falta independência estrutural Ausência do relacionamento tipo 1:N Sem padrões de implementação

11 Exemplo de um BD Hierárquico Departamento 21 Pessoal Financeiro Técnico 144 Empregado 032 J Silva M Reis C Melo R Pinto R Silva V Simão J Neves 640

12 Modelo em Redes Desenvolvido para representar relacionamentos complexos de dados de modo mais eficaz. Aumenta desempenho do banco de dados Impõe um padrão de banco de dados Conference on Data Systems Languages (CODASYL) criou o DBTG Database Task Group (DBTG): Ambiente definido para facilitar o desenvolvimento de banco de dados

13 Modelo em Redes Esquema Organização conceitual de todo o banco de dados na visão do administrador. Sub-esquema Visão parcial dos dados pelos programas Linguagem de gestão de dados (DML) Define o ambiente em que os dados são manipulados

14 Modelo em Redes Possui similiaridades com o modelo Registro pode ter mais de um pai Coleção de registros usando o tipo de relacionamento 1:N Possui dois tipos de registros Proprietário Equivalente aos pais no modelo hierárquico Membro Equivalente aos filhos no modelo hierárquico

15 Modelo em Redes

16 Modelo em Redes Desvantagens do modelo Rede Complexo Falta de ferramenta de consultas ad hoc Mudança estrutural no banco de dados pode gerar problemas em todos os programas.

17 Exemplo de um BD de Rede Departamento 21 Pessoal 142 Empregado 032 J Silva M Reis C Melo Financeiro R Silva R Pinto Técnico V Simão J Neves 640

18 Modelo Relacional Desenvolvido por E. F. Codd (IBM) em1970 Tabela (relações) Matriz consiste de linha/coluna. Cada linha na relação é chamada de tupla. Considerado impraticável em Modelo conceitualmente simples, mas usa intensivamente o processamento do computador.

19 Modelo Relacional O modelo relacional representa um banco de dados como um conjunto de relações Informalmente, uma relação é uma tabela de valores, onde cada linha representa uma coleção de dados relacionados Cada linha de uma tabela representa um fato que tipicamente corresponde a uma entidade ou relacionamento do mundo real

20 Modelo Relacional Representação do BD como uma coleção de RELAÇÕES Entidade(tipo Entidade)=relação Instância de uma entidade (entidades)=tupla Relação atributos Empregado CPF NOME TEL Endereço Prof. Daniela Barreiro Claro 859 Daniela 3241 Rua I 675 Pedro 3455 Rua H 20 tupl as

21 Modelo Relacional Esquema de relação Descreve a relação R(A 1,A 2,...,A n ), onde: R Nome da relação A i Nome de um atributo n Grau da relação Cada Atributo A i é o nome de um papel desempenhado por algum domínio D no Esquema da relação R Exemplo: Estudante(matricula, nome, telresidencial, endereço, idade, CR)

22 Modelo Relacional Relação r(r) Conjunto de tuplas: r = {t 1,t 2,..., t m } Cada tupla é uma lista ordenada de valores: t = <v 1,v 2,..., v n >

23 A Relação As tuplas de uma relação não são ordenadas Daniela Claro Rua H, null 9.50 Registros em um arquivo são ordenados de acordo com a posição em que são armazenados no disco

24 A Relação Uma tupla é uma lista ordenada de valores O valor de cada atributo em uma tupla é atômico Atributos compostos e multivalorados não são permitidos O valor especial null é utilizado para representar valores não conhecidos ou não aplicáveis a uma determinada tupla

25 Restrições de Integridade Restrições de domínio Especificam que o valor de cada atributo A de uma relação deve ser um valor atômico do domínio dom(a) Restrições de chave Por definição todas as tuplas são distintas Um conjunto de atributos SK de um esquema de relação R tal que, para duas tuplas quaisquer t 1 e t 2 de r(r), t 1 [SK] t 2 [SK] é uma super-chave de R Super-chave default: todos os atributos Uma chave de R é uma super-chave com a propriedade adicional de que nenhum de seus subconjuntos também seja uma super-chave de R {SSN,Name,Age} = super-chave; {SSN} = chave

26 Restrições de Integridade Restrições de chave Um esquema de relação pode ter mais de uma chave chaves candidatas Dentre as chaves candidatas de um esquema de relação, uma delas é indicada como chave primária e as demais constituem as chaves alternativas

27 Restrições de Integridade Restrições em valores null Especifica se a um atributo é permitido ter valores null Exemplo. Todo Estudante deve ter um nome válido, não-null

28 Esquema de um BD Relacional

29 Restrições de Integridade Além das restrições de domínio e de chave as seguintes restrições de integridade são parte do modelo relacional: Restrição de integridade de entidade Nenhum componente de uma chave primária pode ser nulo

30 Restrições de Integridade Restrição de integridade referencial Usada para manter a consistência entre tuplas de duas relações Uma tupla em uma relação que se refere a outra relação deve referenciar uma tupla existente nesta outra relação Aparecem devido aos relacionamentos entre entidades Seja FK um conjunto de atributos de um esquema de relação R 1 definido sobre o mesmo domínio dos atributos da chave primária PK de outro esquema R 2. Então, para qualquer tupla t 1 de R 1 : t 1 [FK] = t 2 [PK], onde t 2 é uma tupla de R 2 ou t 1 [FK] é nulo

31 Restrições de integridade referencial

32 Restrições de Integridade A restrição de integridade referencial pode ser expressa pela notação R 1 [FK] R 2 [PK], onde PK é a chave primária de R 2 e FK é a chave estrangeira de R 1 Exemplos: EMPLOYEE[DNO] DEPARTMENT[DNUMBER] WORKS_ON[ESSN] EMPLOYEE[SSN] WORKS_ON[PNO] PROJECT[PNUMBER]

33 Instância de um BD Relacional Houston

34 Instância de um BD Relacional

35 Opções de Exclusão da RIR A cada RIR R 1 [FK] R 2 [PK] é possível associar uma opção de remoção que especifica como a remoção de uma tupla de R 2 é executada em relação a R 1 As opções de remoção possíveis são: bloqueio propagação substituição por nulos Notação: onde op {b, p, n} op R 1 [FK] R 2 [PK],

36 n b b b p b p b Restrições de integridade referencial com opções de remoção

37 Operações sobre Relações As operações sobre um BD relacional podem ser classificadas em: Operações de recuperação (consulta) Operações de atualização Operações de atualização (sobre tuplas): Inserção (insert) Remoção (delete) Modificação (modify)

38 Operações sobre Relações Operações de atualização Restrições de integridade não podem ser violadas Inserção Restrição de Dominio: valor fora do dominio Restrição de Chave: valor ja existe Restrição de integridade de entidade: se chave for null Restrição de integridade referencial: se chave estrangeira referencia tupla inexistente Ação default: rejeitar inserção (com explicação)

39 Operações sobre Relações Operações de atualização Restrições de integridade não podem ser violadas Remoção Restrição de integridade referencial: tupla deletada é referenciada por chaves estrangeiras Ação default: rejeitar inserção (com explicação) Segunda opção: propagar remoção de tuplas que violem uma restrição de integridade referencial Terceira Opção: Modificar o valor da chave estrangeira para nulo

40 Operações sobre Relações Operações de atualização Restrições de integridade não podem ser violadas Modificação Modificar o valor de um atributo que nao e chave primaria ou estrangeira não causa problemas (se o valor for do domínio, e, se for null, que este valor seja permitido) Modificar a chave primaria e igual a remover uma tupla e inserir outra Modificar chave estrangeira: SGBD deve verificar se novo valor do atributo referencia tupla existente

41 Resumindo... Restrição de Domínio O valor de cada atributo deve ser um valor atômico Restrição de chaves e valores nulos Duas tuplas distintas não podem ter valores idênticos para todos os atributos da chave Chave Primária=atributo-chave, Chaves candidatas Se um atributo tiver que ter um valor ele será definido como NOT NULL Restrição de Integridade de Entidade Nenhum valor de chave primária pode ser NULL 41

42 Resumindo... Restrição de Integridade Referencial É classificada entre duas relações Mantém a consistência entre tuplas nas duas relações Cada tupla em uma relação que faz referência a outra relação deve-se referir a uma tupla existente nessa relação Chave estrangeira é o atributo da relação R1 que se refere à chave primaria de R2 Prof. Daniela Barreiro Claro 42 Q

43 Disciplina: MATA60 (2016.1) Semantic Formalisms and Applications Research Group Facebook: /formasresearchgroup Twitter: /formasresearch FORMAS - UFBA