Banco de Dados I. Aula 17 - Prof. Bruno Moreno 08/11/2011

Transcrição

1 Banco de Dados I Aula 17 - Prof. Bruno Moreno 08/11/2011

2 Plano de Aula Visões em SQL Normalização Motivação Definição Formas Normais

3 Banco de Dados I VISÕES

4 Visões É uma tabela única derivada de outra(s) tabela(s) Pode derivada de uma tabela ou de outra visão Uma visão não existe de forma física É uma tabela virtual Tuplas de uma visão não são armazenadas no banco de dados Algumas atualizações não são possíveis em visões

5 Visões São utilizadas para simplificação de consultas complexas Visões podem ser utilizadas para especificar uma relação que é composta por junções de tabelas e que é consultada freqüentemente Em vez de formula sempre a junção, utiliza-se a visão São utilizadas para mecanismos de autorização e segurança Comando CREATE VIEW

6 Visões Exemplo (1) CREATE VIEW TRABALHA_EM1 AS SELECT PNOME, UNOME, PJNOME, HORAS FROM FUNCIONARIO, PROJETO, TRABALHA_EM WHERE CPF = ECPF AND PNO = PNUMERO; Exemplo (2) CREATE VIEW DEPT_INFO(DEPT_NOME, NO_EMPS, TOTAL_SAL) AS SELECT DNOME, COUNT(*), SUM(SALARIO) FROM DEPARTAMENTO, FUNCIONARIO WHERE DNUMERO = DNO GROUP BY DNOME;

7 Visões Pode-se utilizar as consultas com SELECT para as visões previamente definidas. SELECT PNOME, UNOME FROM TRABALHA_EM1 WHERE PJNOME = ProjetoX

8 Visões Visões são sempre atualizadas! Ao modificar-se tuplas das tabelas básicas (que compõem uma visão) A visão reflete essas alterações automaticamente Uma visão não é realizada no instante de sua definição Uma visão é realizada ao especificar uma consulta sobre ela É uma responsabilidade do SGBD a garantia de que a visão é atualizada

9 Visões Exclusão de visões DROP VIEW <nome da visão> DROP VIEW TRABALHA_EM1;

10 Implementação de uma visão Existem duas abordagens de implementação pelo SGBD (1) Transformar a consulta de visão em uma consulta de tabelas básicas SELECT PNOME, UNOME FROM TRABALHA_EM1 WHERE PJNOME = ProjetoX SELECT PNOME, UNOME FROM FUNCIONARIO, PROJETO, TRABALHA_EM WHERE CPF = ECPF AND PNO = PNUMERO AND PJNOME = ProjetoX Ineficiente para visões formadas por consultas complexas

11 Implementação de uma visão Existem duas abordagens de implementação pelo SGBD (2) Materialização da visão Uma tabela temporária é criada fisicamente a partir da primeira consulta utilizando-se a visão O SGBD deve garantir técnicas suficientes para atualização das visões materializadas SGBDs utilizam a variável do tempo para desconstruir tabelas temporárias que não estão sendo utilizadas

12 Banco de Dados I NORMALIZAÇÃO

13 Normalização - Motivação Qualidade de um projeto de BD Semântica de atributos bem definida Redução de valores redundantes nas tuplas Redução de valores null nas tuplas

14 Normalização - Motivação (1) Semântica de atributos bem definida Atributos de um esquema devem produzir uma semântica fiel em relação ao mundo real Se o modelo conceitual for construído cuidadosamente, seguindo a sistemática do mapeamento para as relações A semântica correta é mantida de forma bem definida

15 Normalização - Motivação Modele sempre um esquema de relação de modo que seja fácil explicar seu significado. Normalização

16 Normalização - Motivação Exemplo de esquemas pobres semanticamente Um esquema pobre pode gerar informações redundantes e anomalias de atualizações

17 Normalização - Motivação (2) Redução de valores redundantes nas tuplas Um esquema pobre pode gerar informações redundantes e anomalias de atualizações

18 Normalização - Motivação Qual o melhor esquema a utilizar: (1) apenas FUNC_DEP ou (2) FUNCIONARIO e DEPARTAMENTO? FUNCIONARIO FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa José /01/1971 Rua C 1 Pesquisa Pedro /01/1974 Rua D 2 Adm Rute /01/1973 Rua E 2 Adm DEPARTAMENTO Atributos são repetidos ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO João /01/1970 Rua A 1 DNUMERO DNOME DGERCPF Maria /02/1975 Rua B 1 1 Pesquisa Adm José /01/1971 Rua C 1 Informações sobre cada Pedro /01/1974 Rua D 2 departamento só aparecem Rute /01/1973 Rua E 2 uma vez. Só o número do departamento é repetido.

19 Normalização - Motivação Relações como FUNC_DEP geram anomalias de atualização FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa José /01/1971 Rua C 1 Pesquisa Pedro /01/1974 Rua D 2 Adm Rute /01/1973 Rua E 2 Adm Essas anomalias se dividem em três tipos: (1)Anomalias de inserção (2)Anomalias de exclusão (3)Anomalias de atualização

20 Normalização - Motivação Relações como FUNC_DEP geram anomalias de atualização FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa José /01/1971 Rua C 1 Pesquisa Pedro /01/1974 Rua D 2 Adm Rute /01/1973 Rua E 2 Adm Anomalias de Inserção Ao inserir um funcionário (que é de um departamento), qual a garantia que os dados do departamentos serão inseridos de forma consistente?

21 Normalização - Motivação Relações como FUNC_DEP geram anomalias de atualização FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa José /01/1971 Rua C 1 Pesquisa Pedro /01/1974 Rua D 2 Adm Rute /01/1973 Rua E 2 Adm Anomalias de Inserção Como inserir um novo departamento que não tem nenhum funcionário ainda?

22 Normalização - Motivação Relações como FUNC_DEP geram anomalias de atualização FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa José /01/1971 Rua C 1 Pesquisa Pedro /01/1974 Rua D 2 Adm Rute /01/1973 Rua E 2 Adm Anomalias de Exclusão Ao excluir o último empregado de um departamento, informações sobre aquele departamento serão perdidas.

23 Normalização - Motivação Relações como FUNC_DEP geram anomalias de atualização FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa José /01/1971 Rua C 1 Pesquisa Pedro /01/1974 Rua D 2 Adm Rute /01/1973 Rua E 2 Adm Anomalias de Atualização Ao mudar o nome de um departamento, deve-se garantir que esse nome será atualizado para todos os funcionários.

24 Normalização - Motivação Modele esquemas de relações básicas de forma que nenhuma anomalia possa ocorrer nas relações Normalização

25 Normalização - Motivação (3) Redução de valores null nas tuplas Há relações gordas que possuem atributos que raramente são utilizados Isso causa desperdício de espaço de armazenamento Gera problemas de entendimento sobre o significado dos atributos Evite, sempre que possível, colocar atributos em uma relação básica cujo valores freqüentemente podem ser nulls

26 Normalização - Motivação (3) Redução de valores null nas tuplas Há relações gordas que possuem atributos que raramente são utilizados Isso causa desperdício de espaço de armazenamento Gera problemas de entendimento sobre o significado dos atributos Geralmente opta-se por criar uma nova relação para os atributos com nulls frequentes (Ex. Escritório de Empregado) Normalização

27 Normalização Definição Técnica de analise e organização de dados que visa determinar a melhor composição para uma estrutura de dados Principais objetivos Eliminar anomalias de atualização Minimizar redundâncias e conseqüentes riscos de inconsistências Decomposição Modelo Relacional Normalização

28 Normalização Definição Converte progressivamente uma tabela em tabelas de grau e cardinalidade menores até que pouca ou nenhuma redundância de dados exista Se a normalização for bem sucedida O espaço de armazenamento dos dados diminui A tabela pode ser atualizada com maior eficiência

29 Formas Normais É uma regra que deve ser obedecida por uma tabela para que ela seja considerada bem projetada. 1ª FN 2ª FN 3ª FN FN de Boyce-Codd 4ª FN

30 Formas Normais É uma regra que deve ser obedecida por uma tabela para que ela seja considerada bem projetada. 1ª FN 2ª FN 3ª FN FN de Boyce-Codd 4ª FN Principais!

31 Normalização 1ª FORMA NORMAL

32 1ª Forma Normal Uma tabela encontra-se na 1ª FN quando ela não contém tabelas aninhadas, atributos multivalorados e compostos ATOMICIDADE

33 1ª Forma Normal Atributos de uma relação devem conter apenas valores atômicos Exemplo de tabela não normalizada DEPARTAMENTO CodDept Nome CPF_Ger Localização 1 Vendas 123 {João Pessoa, Rio Tinto} 2 Marketing 222 {João Pessoa, Rio Tinto, Mamanguape} 3 Finanças 333 Rio Tinto Atributos não atômicos

34 1ª Forma Normal Atributos de uma relação devem conter apenas valores atômicos Exemplo de tabela não normalizada ALUNO Matricula Nome CPF Telefone 10 José João Manuel Josué Atributos não atômicos

35 1ª Forma Normal Passar para 1ª FN A tabela resultante do processo deve conter apenas atributos atômicos Tabela original possui atributos multivalorados Cria-se duas relações Relação 1- Possui todos atributos atômicos da relação original Relação 2- Possui atributos multivalorados distribuídos de forma atômica. PK é composta por PK original e atributo que era multivalorado

36 1ª Forma Normal Exemplo (1): atributos multivalorados DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO CodDept Nome CPF_Ger Localização 1 Vendas 123 {João Pessoa, Rio Tinto} 2 Marketing 222 {João Pessoa, Rio Tinto, Mamanguape} 3 Finanças 333 Rio Tinto CodDept Nome CPF_Ger 1 Vendas Marketing Finanças 333 DEPT_LOC CodDept Localização 1 João Pessoa 1 Rio Tinto 2 João Pessoa 2 Rio Tinto 3 Mamanguape 3 Rio Tinto

37 1ª Forma Normal Passar para 1ª FN A tabela resultante do processo deve conter apenas atributos atômicos Tabela original possui atributos compostos Remove-se atributos compostos da relação original Cria-se uma nova relação composta por uma PK combinada pela chave parcial e com a PK da relação original

38 1ª Forma Normal Exemplo (2): atributos multivalorados compostos EMP_PROJ PROJETOS CPF NOME PNUMERO HORAS João Maria José Pedro Paulo

39 1ª Forma Normal Exemplo (2): atributos multivalorados compostos CPF NOME 123 João 456 Maria 789 José 111 Pedro 222 Paulo CPF PNUMERO HORAS

40 1ª Forma Normal Exemplo (3) DISCIPLINA Código Carga H. Salas inf L512 L520 inf L520 Não normalizada DISCIPLINA Código Carga H. inf inf Normalizada... DISC_SALAS Código inf1731 inf1731 inf1732 Salas L512 L520 L520

41 1ª Forma Normal Exemplo (4) PILOTO Num_cad Nome CPF Salário Diplomas 0010 José ,00 (D1,D2) 0015 João ,00 (D3) 0020 Manuel ,00 (D1,D2,D4) 0018 José ,00 (D2) Não normalizada Num_cad Nome CPF Salário 0010 José , João , Manuel , José ,00 Num_cad Diploma 0010 D D D D D D D2

42 1ª Forma Normal Exemplo (5) ALUNO Matricula Nome CPF Telefone 10 José João Manuel Não normalizada 25 Josué Matricula Nome CPF 10 José João Manuel 789 Matrícula DDD Numero Josué

44 2ª Forma Normal Uma tabela encontra-se na 2ª FN quando, além de estar na 1ª FN, não contém dependências funcionais parciais. Todo atributo não-chave é plenamente dependente da chave primária Existe uma DF Plena entre um atributo X e um conjunto de atributos Y quando X depende de Y para sua existência Um atributo A (ou uma coleção de atributos) é a chave primária de uma relação R, se Todos atributos de R são funcionalmente dependentes de A Nenhum atributo de R pode ser dependente apenas de um subconjunto de A

45 2ª Forma Normal Uma tabela encontra-se na 2ª FN quando, além de estar na 1ª FN, não contém dependências funcionais parciais. Dependência Funcional Uma coluna C2 depende funcionalmente de C1 quando, para qualquer tupla, para cada valor de C1, aparece o mesmo valor de C2 Exemplo: Categoria Salário Nome Categoria Salário João Vendedor Maria Caixa José Vendedor Rute Caixa 2.000

46 2ª Forma Normal Uma tabela encontra-se na 2ª FN quando, além de estar na 1ª FN, não contém dependências funcionais parciais. Dependência Funcional Parcial Ocorre quando uma coluna depende apenas de parte de uma chave primária composta Tabelas cujas chaves primárias NÃO são compostas e estão na 1FN também se encontram na 2FN

47 2ª Forma Normal Exemplo 1 de tabela não normalizada Dependência parcial PROJ_EMP CodProj CodEmp Nome Categoria Salario DataIni Horas João ,00 03/01/ Maria ,00 21/11/ José ,00 15/02/ Joana ,00 12/02/ Pedro ,00 08/03/ Rute ,00 09/01/ Paulo ,00 10/03/01 12

48 2ª Forma Normal Exemplo 2 de tabela não normalizada Dependência parcial Dependência parcial PILOTO Num_cad Nome CPF Salário Diploma Descrição 10 José ,00 D1 Helicópteros 10 José ,00 D2 Jato 15 Maria ,00 D3 Bi-motor 20 João ,00 D1 Helicópteros 20 João ,00 D2 Jato 20 João ,00 D4 Concorde 18 Paulo ,00 D2 Jato

49 2ª Forma Normal Como corrigir? Move-se os atributos não chave que dependem apenas de parte da chave primária para outra tabela. A PK da nova tabela é constituída pela parte da chave primária da tabela original e pelos atributos que dependem dessa chave

50 2ª Forma Normal Para passar para a 2ª FN ProjEmp ( CodProj, CodEmp, Nome, Cat, Sal, DataIni, Horas ) ProjEmp (CodProj, CodEmp, DataIni, Horas) Emp (CodEmp, Nome, Cat, Sal)

51 2ª Forma Normal Para passar para a 2ª FN Piloto ( Num_cad, Nome, CPF, Salário, Diploma, Descrição) Piloto (Num_cad, Nome, CPF, Salário) Diploma (Cod_Diploma, Descrição) Formação ( Num_cad, Diploma)

52 2ª Forma Normal PILOTO Num_cad Nome CPF Salário Diploma Descrição 10 José ,00 D1 Helicópteros 10 José ,00 D2 Jato 15 Maria ,00 D3 Bi-motor 20 João ,00 D1 Helicópteros 20 João ,00 D2 Jato 20 João ,00 D4 Concorde 18 Paulo ,00 D2 Jato

53 2ª Forma Normal PILOTO Num_cad Nome CPF Salário 10 José ,00 15 Maria ,00 20 João ,00 18 Paulo ,00 DIPLOMA Cod_Diploma D1 D2 D3 D4 Descrição Helicópteros Jato Bi-motor Concorde FORMAÇÃO Num_cad Diploma 10 D1 10 D2 15 D3 20 D1 20 D2 20 D4 18 D2

55 3ª Forma Normal Uma relação está na 3ª Forma Normal (3NF) se ela está na 2NF e nenhum atributo nãochave é transitivamente dependente da chave primária Dependência Transitiva Ocorre quando um atributo Y depende de um atributo X e um atributo Z depende de Y Conseqüentemente, Z depende de X X Y Z

56 3ª Forma Normal Uma relação está na 3ª Forma Normal (3NF) se ela está na 2NF e nenhum atributo nãochave é transitivamente dependente da chave primária Dependência Transitiva (Exemplo 1) FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa Rute /01/1973 Rua E 2 Adm CPF DNUMERO DNUMERO DGERCPF DNUMERO não é PK nem subconjunto de PK!

57 3ª Forma Normal Uma relação está na 3ª Forma Normal (3NF) se ela está na 2NF e nenhum atributo nãochave é transitivamente dependente da chave primária Dependência Transitiva (Exemplo 2) AVIÃO NO_AV TIPO CAPACIDADE LOCAL 101 A João Pessoa 104 B Recife 105 DC João Pessoa 103 B Natal 110 B João Pessoa NO_AV TIPO TIPO CAPACIDADE

58 3ª Forma Normal Todo atributo não chave depende diretamente da chave primária Uma dependência funcional transitiva ou indireta acontece quando uma coluna não chave primária depende funcionalmente de outra coluna ou combinação de colunas não chave primária.

59 3ª Forma Normal Como corrigir? FUNC_DEP1 Para cada determinante que não é PK, remover da relação os atributos que dependem dele para criar uma nova relação onde o determinante será a PK FUNC_DEP ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO DNOME DGERCPF João /01/1970 Rua A 1 Pesquisa Maria /02/1975 Rua B 1 Pesquisa Rute /01/1973 Rua E 2 Adm ENOME CPF DATANASC ENDERECO DNUMERO João /01/1970 Rua A 1 Maria /02/1975 Rua B 1 Rute /01/1973 Rua E 2 DEPARTAMENTO DNUMERO DNOME DGERCPF 1 Pesquisa Pesquisa Adm

60 3ª Forma Normal Como corrigir? AVIÃO Para cada determinante que não é PK, remover da relação os atributos que dependem dele para criar uma nova relação onde o determinante será a PK NO_AV TIPO CAPACIDADE LOCAL 101 A João Pessoa 104 B Recife 105 DC João Pessoa 103 B Natal 110 B João Pessoa TIPO_AV TIPO AVIÃO1 CAPACIDADE A B DC NO_AV TIPO LOCAL 101 A320 João Pessoa 104 B727 Recife 105 DC10 João Pessoa 103 B727 Natal 110 B727 João Pessoa

61 Projeto: 4ª iteração: esquema normalizado e com consultas pré-definidas As consultas precisam ser descritas - SELECT, INSERT, DELETE, UPDATE - VISÕES - JUNÇÕES INTERNAS E EXTERNAS

62 Freqüência! 08/11/2011