Banco de Dados 1. O que é banco de dados (base de dados)? PLANO DE AVALIAÇÕES

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1 LANO DE AVALIAÇÕES Banco de Dados 1 1ª A: 18 de março 2ª A: 15 de abril 3ª A: 20 e 27 de maio (50% prova + 50% trab) NAF: 03 de junho Referência bibliográfica: SILBERSCHATZ, A; KORTH, H.F.; SUDARSHAN, S. Sistema de Banco de Dados. trad 5ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, rof. Raquel Silveira 1 2 INFORAÇÕES IORTANTES Dados x Informação Grupo da disciplina: raquelsilveira.wordpress.com de contato: raquel.vsilveira@hotmail.com Resultado: édia: 1A + 2A + 3A >= 7,0 3 resença >= 75% ré-requisitos: Introdução a Informática (S1) NAF: 4,0 <= édia < 7,0 (NAF + édia) >= 5,0 2 ré-requisito para: odelagem de Dados (S4), Engenharia de Software (S4) 3 O que é dado? É uma abstração que representa alguma coisa, podendo ter valor e ser usado de diferentes formas. Isoladamente não possuem significação nenhuma. O que é informação? É a interpretação significativa dos dados e a correlação entre eles, que permite a tomada de decisões. O que é banco de dados (base de dados)? É a coleção de dados armazenados, contendo informações sobre um domínio específico (Ex.: universidade, banco, loja etc). 4 Abstração de Dados Habilidade mental que permite aos seres humanos visualizarem os problemas do mundo real com vários graus de detalhe, dependendo do contexto do problema. (J. Rumbaugh) Abstração de Dados A abstração de dados se dá em três níveis, também chamada Arquitetura Três-Esquemas: -Nível físico: O nível mais baixo de abstração, descreve como os dados estão realmente armazenados (caminho para acessar o banco de dados). - O maior benefício do banco de dados é proporcionar ao usuário uma visão abstrata dos dados, isto é, o sistema omite determinados detalhes sobre a forma de armazenamento e manutenção desses dados. 5 -Nível conceitual: Descreve a estrutura interna do banco de dados e quais dados estão armazenados e que relações existem entre eles. -Nível de view: Descreve apenas parte do banco de dados. Existe para simplificar sua interação com o sistema. 6

2 Independência de Dados Linguagens de Banco de Dados A divisão em níveis de abstração tem o objetivo de garantir as independências lógica e física de um banco de dados. -Independência física de dados: Garante que mudanças no armazenamento dos dados não repercutam na definição conceitual dos dados. -Independência lógica de dados: Capacidade de modificar o esquema lógico, sem que com isso, qualquer programa de aplicação precise ser reescrito. 7 Um sistema de banco de dados proporciona dois tipos de linguagens: - DDL (Linguagem de Definição de Dados): Específica para definir os esquemas do banco de dados; - DL (Linguagem de odelagem de Dados): Específica para expressar consultas e atualizações. 8 Linguagem de Definição de Dados (Data Definition Language DDL) -ermite especificar o esquema do banco de dados, através de um conjunto de definições de dados. -A compilação dos comandos DDL é armazenada no dicionário de dados. Um dicionário de dados contém metadados ( das relações, dos atributos de cada relação, domínio dos atributos, regras de integridade para cada relação). - Este arquivo é consultado antes que os dados sejam lidos ou modificados no sistema de bando de 9 dados. Linguagem de anipulação de Dados (Data anipulation Language DL) -O conjunto de instruções utilizado para acessar e/ou manipular os dados do banco. -A porção de uma DL que envolve resgate de informações é chamada linguagem de consulta. Embora tecnicamente incorreto, é comum utilizar os termos linguagem de consulta e linguagem de manipulação de dados como sinônimos. -Recuperação de informações; -Inserção, atualização e remoção de dados. 10 Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados - SGBD Conjunto integrado de programas que permite descrever, armazenar, manipular, interrogar e tratar o conjunto de dados que compõem o banco de dados. Exemplos: Firebird 11 Responsabilidades de um SGBD -Interação com o gerenciador de arquivos: Armazena, busca e atualiza os dados no banco de dados. -Cumprimento de integridade: Determinam se atualizações no banco de dados resultam na violação de restrições. -Cumprimento de segurança: Nem todo o usuário do banco de dados precisa ter acesso a todo banco de dados. 12

3 Responsabilidades de um SGBD Arquitetura do SGBD - Cópias de reserva ( backup ) e recuperação: A ocorrência de determinadas falhas pode comprometer a consistência do banco de dados. O SGBD deve possibilitar a realização de backups e recuperação dos dados por meio de procedimentos. - Controle de concorrência: Se diversos usuários atualizam o banco de dados concorrentemente, o SGBD deve controlar a interação entre usuários simultâneos. 13 Sistemas Centralizados -Executados sobre um único sistema computacional (localhost). -odem ser divididos conforme o modo como os computadores são usados: ono-usuário ou ultiusuário. Sistemas Cliente-Servidor -Sistemas centralizados servindo como servidores. 14 Arquitetura do SGBD Arquitetura do SGBD Sistemas aralelos - Uso de diversas CUs e discos (compartilham memória e/ou disco). - Necessitam processar milhares de transações por segundo. emória compartilhada Disco compartilhado 15 Sistemas Distribuídos - Banco de dados armazenado em diversos computadores. - Comunicação por rede. - Computadores de sistemas distribuídos são conhecidos como nós ou sites. - Distribuição física e geográfica dos dados, administração separada e intercomunicação dos sites. - Sites podem acessar uns aos outros. Site A Rede Site C Site B 16 odelo de Dados odelo de Dados -Conceitos para restrições de consistência, descrição, relações e semântica de dados. -Existem vários modelos de dados diferentes: odelo relacional: Usa uma coleção de tabelas para representar os dados e as relações entre eles. Cada tabela possui colunas e cada coluna possui um único. odelo de entidade-relacionamento: Baseado em uma percepção de um mundo real que consiste em uma coleção de objetos básicos, 17 chamados entidades, e as relações entre eles. -odelo de dados baseado em objeto: ode ser visto como extensão ao modelo E-R com noções de encapsulamento, métodos (funções) e identidade de objeto. -odelo de dados semi-estruturado: ermite a especificação dos dados em que itens de dados individuais do mesmo tipo possam ter diferentes conjuntos de atributos. Utilização de XL (Extensible arkup Language). 18

4 -odelo de dados conceitual de alto nível. -Descreve a estrutura do banco de dados. -Descreve as operações associadas para especificações de consultas e atualizações. -O modelo entidade-relacionamento é baseado na percepção do mundo real que consiste em um conjunto de objetos básicos chamados entidades nos relacionamentos entre estes objetos. 19 O ER é fundamentado em três conceitos básicos: -Entidades -Relacionamentos -Atributos Representado graficamente pelo DER (Diagrama Entidade Relacionamento). 20 Entidades Atributos -Conjunto de objetos da realidade modelada sobre os quais deseja-se manter informações no banco de dados. -Representa algo com uma existência física (curso, conceito, circulação...) Exemplo: Sistema bancário, as entidades podem ser: clientes, contas correntes, cheques, agências. Representado graficamente por um retângulo -Dado que é associado a cada ocorrência de uma entidade. -É uma característica, propriedade ou qualidade de uma entidade. -Uma entidade é representada por um conjunto de atributos. Exemplo: :, CF, telefone, endereço -Representado graficamente por uma elipse clientes contas cheques 21 CF 22 Tipos de Atributos -Simples: São indivisíveis, ou seja, contém apenas um valor (Ex.: ). -Composto: odem ser divididos em partes menores que representam atributos mais básicos com significado independentes (Ex.: endereço). -onovalorado: Único valor para cada instância (Ex.:, idade). -ultivalorado: ais de um valor para cada instância (Ex.: telefone). -Derivado: É derivado a partir do valor do outro atributo (Ex.: idade). -Chave: Conjunto de um ou mais atributos que tomados coletivamente, permite-nos identificar unicamente uma 23 instância de uma entidade (Ex.: CF). Relacionamento -Conjunto de associações entre instâncias de entidades. Exemplo: - -Representado graficamente através de um losango, ligado por linhas aos retângulos que representam as entidades que participam do relacionamento. 24

5 Cardinalidade de um Relacionamento -Relacionamentos 1:1 (um para um) Funcionário -Relacionamentos 1:N (um para muitos) N 1 -Relacionamento N:N (muitos para muitos) 1 1 gerencia N N rojetos 25 DER (Diagrama Entidade Relacionamento) Uma firma de produtos de limpeza deseja manter informações sobre a venda de seus produtos. Cada produto é caracterizado por um código único, do produto e seu preço. A firma possui informações sobre todos os seus clientes. Cada cliente é identificado por um código único (também interno a firma), o do cliente, endereço (rua, número, cidade, CE, UF), telefone, status do cliente ( bom, médio ou ruim ) e seu limite de crédito. Guarda-se igualmente a informação dos pedidos feitos pelos clientes. Cada pedido possui um número e a data da elaboração do pedido. Cada pedido pode envolver um ou vários produtos; e para cada produto, indica-se a 26 quantidade deste pedido. DER (Diagrama Entidade Relacionamento) O hospital possui um conjunto de pacientes e um conjunto de médicos. No registro dos pacientes, temos o, RG, CF, endereço e telefone. No registro dos médicos temos o, especialidade, RG, CF, CR, endereço e telefone. Cada paciente tem associado a si um prontuário (sua ficha), onde são registradas basicamente todas ocorrências, exames, consultas, medicamentos ministrados associadas a ele. Cada registro no seu prontuário, além de ter a data tem que estar relacionado a um médico, que é o responsável pela informação do RELACIONAENTO Grau de Relacionamento Representa o número de entidades que participam do relacionamento. Grau 1 (Auto-relacionamento) registro cadastrado no sistema gerencia Grau 2 (Binário) RELACIONAENTO RELACIONAENTO Entidades Fracas -Sua existência depende da existência de uma outra entidade. Funcionário gerencia -articipação total com a entidade proprietária. Grau 3 (Terciário) Fornecedor fornece eças rojeto 29 Funcionário possui Dependentes 30

6 RELACIONAENTO RELACIONAENTO Agregação -A agregação ou entidade associativa é uma abstração por meio da qual relacionamentos são tratados como entidades de nível superior. Funcionário usa áquina rojeto 31 Generalização e Especialização -Generalização: Usada para enfatizar as semelhanças entre os tipos de entidades de nível superior e ocultar suas diferenças. -Especialização: Consiste na identificação de subgrupos de entidades que são de alguma forma diferentes de outras entidades do conjunto. Conta poupança Conta é uma Conta corrente Generalização Especialização 32 RELACIONAENTO A empresa DEO é organizada em departamentos. Cada departamento tem um, um número e um empregado que gerencia o departamento. Deve-se saber a data em que um empregado iniciou como gerente de um departamento. Um departamento é especificado por sua Localização: rodução que tem horas extras ou Administração que tem um código de acesso. Um departamento controla um número de projetos, cada qual com um, um número e uma única localização. São armazenados o do empregado, matrícula, endereço e salário. Um empregado está associado a um departamento, mas pode r em diversos projetos, não necessariamente controlados pelo mesmo departamento. Deve-se saber o número de horas semanais que um empregado em cada projeto, bem como o supervisor direto de cada empregado. Cada empregado pode possuir vários dependentes, devendo-se saber, para cada dependente, o, o sexo e a data de nascimento. 33 RELACIONAENTO -O banco é organizado em agências. Cada agência está localizada em uma determinada cidade e é identificada por um. -Os clientes dos bancos são identificados pelo id_cliente. O banco armazena o do cliente, além do endereço. Os clientes podem ter contas. Um cliente pode estar associado a um determinado funcionário. -Os funcionários do banco são identificados pelo id_funcionario. É armazenado o e o telefone do funcionário, além da data de admissão do funcionário e, portanto, o tempo de serviço. -O banco oferece dois tipos de conta: conta poupança e conta corrente. As contas podem ser mantidas por mais de um cliente, e um cliente pode ter mais de uma conta. Cada conta recebe um número. O banco mantém o registro do saldo de cada conta e a data mais recente em que a conta foi acessada pelo cliente. Além disso, cada conta de poupança possui uma taxa de juros e os 34 saques são registrados para cada conta-corrente. RELACIONAENTO -Consiste em uma coleção de tabelas de s únicos. apelaria aper-art N Comércio de Artigos de apelaria aper-art Ltda Cód. Cliente: 001 Cliente: aria da Silva Cód. Vendedor: 03 Vendedor: João dos Santos Endereço: Rua dos Açores, 123 Data: 20/09/99 Cód. rod. Descrição Unidade Qtde reço Unit. reço Total Régua C 1,00 2,30 2, Estojo C 1,00 8,50 8, Clipes CX 2,00 2,00 4,00 TOTAL DA NOTA: 14, Os s fornecidos às tabelas e as suas colunas podem auxiliar na compreensão do significado dos valores armazenados em cada uma de suas linhas (registros). -Na terminologia do modelo Relacional, cada linha da tabela é chamada de tupla; a tabela é denominada relação; o da coluna é denominado atributo; e o conjunto de valores que cada atributo pode assumir em uma determinada relação, forma o domínio. 36

7 tupla Código Nome Cidade F1 aulo Sobral F2 César Tianguá F3 Carlos Itapipoca F4 atilde Fortaleza domínio relação atributo 37 -Informalmente uma relação pode ser considerada uma tabela de valores, onde cada linha desta tabela representa uma coleção de valores. -Características das Relações Não há tuplas duplicadas em uma relação. A ordem das tuplas não é relevante para diferenciar uma relação das outras. Os valores dos atributos devem ser atômicos, não sendo divisíveis em componentes. Atributos multivalorados são representados por meio de uma outra relação e atributos compostos pelos seus componentes. 38 -Como não pode haver uma tupla repetida (duplicada) em uma instância da relação, isto significa que é possível identificar cada tupla separadamente uma da outra por meio da escolha de algum atributo. -Com a definição de uma chave para a identificação na relação, esta chave será conhecida como chave primária. -Só pode haver uma única chave primária na relação. 39 Integridade dos Dados Um dos mais importantes princípios de um modelo de banco de dados é o princípio da integridade dos dados, realizado através de restrições que são condições obrigatórias impostas pelo modelo para manter a consistência dos dados. As restrições de integridade são: Integridade de domínio; Integridade de entidade; Integridade de chave; Integridade referencial; Integridade semântica. 40 Restrições de integridade Restrição de integridade de domínio: Especificam que o valor de um atributo deve obedecer a definição dos valores admitidos para a coluna, ou seja, devem pertencer ao domínio deste atributo. Restrição de integridade de entidade: Uma chave primária não pode assumir valor nulo em qualquer tupla da relação. Restrição de integridade de chave: Cada atributo da chave primária deve assumir valor Restrições de Integridade Restrição de integridade referencial: Uma tupla em uma relação que se refere a outra relação, deve se referenciar a uma tupla existente nesta relação. A chave primária numa relação A1 é chave estrangeira numa relação A único em todas as tuplas da relação. salário num_depto (FK) Nome num_depto (K) _chefe

8 Restrições de Integridade Restrição de integridade semântica: Se referem mais especificamente sobre valores ou características que determinados atributos podem assumir no contexto de uma determinada aplicação. Ex.: Um cliente não pode ter mais de três contas bancárias; o crédito não pode ultrapassar R$ , Operações sobre as relações Duas categorias: -Busca; -odificação (inserção, exclusão, atualização) Na execução das operações de modificação as restrições de integridades devem permanecer válidas. Quando uma das operações de modificação for violar as restrições, o SGBD poderá executar algumas ações para manter as restrições ou para notificar a 44 violação ocorrida. Nas operações de inserção e atualização pode ocorrer violação de: Domínio Chave Integridade de entidade Integridade referencial Na operação de exclusão pode ocorrer violação de: Integridade referencial Solução: Rejeitar; Excluir em cascata. Solução: Rejeitar; Tentar corrigir a tupla apeamento do ER para Relacional O é responsável por realizar uma representação mais conceitual dos dados de uma aplicação. Esta representação é um pouco distante da forma como realmente os elementos (entidades e relacionamentos) serão implementados. O modelo relacional fornece uma representação dos dados de forma mais próxima de como estes dados se encontrarão quando forem definidos os arquivos para o BD. 47 Regras para o mapeamento 1- Todas as entidades são mapeadas para uma relação contendo os mesmos atributos do ER. 2- ara entidade fraca é criada a relação contendo todos os seus atributos, tendo acrescido, como chave estrangeira, a chave primária da entidade forte (pai). 3- ara relacionamento 1:1, dentre as relações que mapeiam as entidades participantes escolha uma delas (a que possuir participação total) e inclua como chave estrangeira a chave primária da outra. 4- ara relacionamentos 1:N, escolha a relação que representa a entidade presente no lado N e acrescente como chave estrangeira a chave primária da entidade do lado 1 (não se aplica para entidades 48 fracas).

9 Regras para o mapeamento 5- ara relacionamentos N:N, é criado uma nova relação contendo como chaves estrangeiras as chaves primárias das entidades participantes, mais os atributos do relacionamento. 6- ara os atributos multivalorados (A), é criada uma relação R que terá como atributos os mesmos de A mais a chave primária da entidade (ou relacionamento) no qual A é atributo. Se o atributo multivalorado é composto, será incluído seus componentes. 7- ara relacionamentos triplos, o mapeamento ocorre de forma semelhante ao descrito pela regra código produtos preço quantidade número data status N N contém N pedidos contém 1 código clientes telefone limite endereço (rua, n, UF, CE) 50 data supervisiona gerencia localização número 1 N 1 1 N 1 matrícula 1 N 1 endereço salário controla possui N Dependentes horas N N rojetos data de nascimento sexo número localização horas extras rodução Administração código de acesso 51 Uma livraria mantém o cadastro de livros disponíveis para a venda. ara cada livro são armazenados código,, língua e ano em que foi escrito. ara os autores é mantido igualmente um cadastro que inclui, data de nascimento, pais de nascimento e uma breve nota biográfica. Cada livro pode ter vários autores e para um mesmo autor podem existir vários livros cadastrados. As editoras são incluídas no cadastro a partir do seu, endereço, telefone. ara um mesmo livro podem existir várias edições realizadas por editoras diferentes. Cada edição tem um código (ISBN), preço, ano, número de páginas e quantidade em estoque. Cada editora pode elaborar várias edições. 52