A Linguagem de Modelagem Unificada

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1 A Linguagem de Modelagem Unificada Modelagem de Dados 1 UML (Unified Modeling Language Linguagem de Modelagem Unificada) foi desenvolvida originalmente como uma notação gráfica para descrever projetos de software em um estilo orientado a objeto. A comunidade de desenvolvimento de software orientada a objeto criou a UML para atender necessidades especiais de descrição de projeto de software orientado a objeto. UML tornou-se um padrão para o projeto de sistemas digitais em geral. Foi estendida, com algumas modificações, para ser uma notação popular para descrever projetos de banco de dados. UML oferece muito das mesmas capacidades como o modelo E/ R. UML também oferece a capacidade de tratar conjuntos de entidades como classes reais, com métodos, bem como dados. Comparação entre as terminologias UML e E/R. UML Modelo E/R Classe Conjunto de Entidades Associação Relacionamento Binário Associação de Classe Atributos em um Relacionamento Agregação Relacionamento muitos-para-um Composição Relacionamento muitos-para-um com integrigade referencial Diagramas de classe Uma classe em UML é semelhante a uma entidade definida no modelo de E/R. A classe é um descritor para um conjunto de objetos que compartilham alguns atributos e/ou operações. Nós conceitualizamos classes de objetos em nossa vida todos os dias. Por exemplo, um carro tem atributos, por exemplo, um número de identificação do veículo (chassis) e quilometragem. Um carro também tem operações, por exemplo, acelerar e frear. Todos os carros têm esses atributos e operações. Carros individualmente diferem nos detalhes. Um carro tem um valor para o chassi e quilometragem. Carros individuais são objetos que são instâncias da classe Carro. Classes e objetos são um meio natural de conceitualizarmos o mundo ao nosso redor. Os conceitos de classes e objetos são também os paradigmas que formam o fundamento da programação orientada a objeto. Há uma correspondência próxima entre diagramas de classe em UML e diagramas E/R. É possível conceitualizar uma tabela de um banco de dados como uma classe. As colunas na tabela são os atributos, e as linhas são os objetos daquela classe. Por exemplo, nós podemos ter uma tabela chamada Carro com colunas chamadas chassi e quilometragem. Cada linha na tabela teria valores para essas colunas, representando um carro individualmente.

2 2 A Linguagem de Modelagem Unificada Quanto aos conjuntos de entidades, podemos declarar uma chave para uma classe UML. Para isso, seguimos cada atributo na chave pelo PK letras, de pé para "chave primária." Associações Vários tipos de relacionamentos podem existir entre classes. Um relacionamento binário entre as classes é chamado de uma associação. A associação é um conjunto de pares de objetos, um de cada uma das classes que se conecta.. A forma mais genérica de associação é desenhar com uma linha conectando duas classes. Por exemplo, na figura abaixo há uma associação entre a classe Carro e a classe Motorista. Cada associação tem restrições sobre o número de objetos a partir de cada uma das suas classes que podem ser ligados a um objecto da outra classe. Indicamos essas restrições por um rótulo da forma m.. n em cada extremidade. O significado deste rótulo é que cada objeto na outra extremidade está ligado a, pelo menos, m, e na maioria dos n objetos a este fim. Além disso: O * em lugar de N, tal como em m.. *, significa "infinito." Isto é, não há nenhum limite superior. O * sozinho, em lugar de m.. n, representa o intervalo de 0.. *, isto é, nenhuma restrição em tudo sobre o número de objetos. Se não houver nenhum rótulo em toda a extremidade de uma aresta de associação, em seguida, o rótulo é considerado como sendo um 1.. 1, isto é, "exatamente um". Auto-associações ou associação reflexiva Associação reflexiva não é um termo definido em UML, é um termo que vem do modelo ER. Associação reflexiva se refere uma classe para si mesma. Uma associação pode ter ambas as extremidades em uma mesma classe; uma associação desse tipo é chamado de auto-associação. Para distinguir os dois papéis desempenhados por uma classe em uma auto-associação, nós damos a associação de dois nomes, um para cada extremidade.

3 Modelagem de Dados 3 Classes de associação Uma associação binária é uma relação entre duas classes. A relação ternária na figura abaixo é um exemplo de uma associação n-ária uma associação que se relaciona com três ou mais classes. Podemos anexar atributos para uma associação de muitas maneiras. Em UML, criamos uma nova classe, chamada de associação de classe, e anexamos-la ao meio da associação. A associação de classe tem seu próprio nome, mas seus atributos podem ser pensados como atributos da associação a que se atribui. Subclasses em UML Qualquer classe UML pode ter uma hierarquia de subclasses abaixo dele. A chave primária vem da raiz da hierarquia, assim como com E/R hierarquias. UML permite a uma classe C ter quatro tipos diferentes de subclasses abaixo dela, dependendo de nossas escolhas de resposta a duas questões: 1. Completa contra parcial. É cada objeto na classe C um membro de alguma subclasse? Se assim for, as subclasses são completas, caso contrário, elas são parcial ou incompleta. 2. Disjunta contra sobreposição. São subclasses disjuntas (um objeto não pode estar em duas das subclasses)? Se um objeto pode estar em duas ou mais das subclasses, então as subclasses são ditas sobrepostas. Generalização é outro tipo de relacionamento. Uma superclasse é uma generalização de uma subclasse. Especialização é o relacionamento oposto da generalização. Uma subclasse é uma especialização da superclasse. O relacionamento de generalização no UML é escrito com uma seta vazada apontando da subclasse para a superclasse generalizada. Agregações e composições Existem duas notações especiais para associações muitos para um cujas implicações são bastante sutis. Em certo sentido, eles refletem o estilo orientado a objeto de programação, onde é comum para uma classe ter referências a outras classes entre os seus atributos. Em outro sentido, estas notações especiais são realmente estipulações sobre como o diagrama deve ser convertido para as relações.

4 4 A Linguagem de Modelagem Unificada Alguns tipos de associações, como agregação e composição, são muito comuns. Agregação indica parte de associações, onde as partes têm uma existência independente. Por exemplo, um Carro pode ser parte de um Acervo de Carros. O Carro também pode existir por si próprio, independente de um Acervo de Carros. Outro diferencial da agregação é que a parte pode ser compartilhada com vários objetos. Por exemplo, um Carro pode pertencer a mais que um Acervo de Carro. A associação de agregação é indicada com um losango oco anexado a classe que tem as partes. A figura abaixo indica que um Acervo de Carro agrega Carros. Composição é outra parte de associação, onde as partes são estritamente próprias, não compartilhadas. Por exemplo, uma Estrutura é parte de um único carro. A notação para composição é uma associação adornada com um losango preto sólido ligado a classe que possui as partes. A figura abaixo indica que uma Estrutura é parte da composição de um Carro. Exercícios 1. Complete os desenhos abaixo que representam os relacionamentos indicados: FORNECEDOR PRODUTO FORNECEDOR (N) : N PRODUTO (fornece) DEPARTAMENTO FUNCIONÁRIO DEPARTAMENTO 1 : N FUNCIONÁRIO (aloca) ROTATIVA TIPO PAPEL ROTATIVA (N) : N TIPO PAPEL (imprime) 2. A partir das indicações dos relacionamentos, construa o desenho do modelo de dados indicando o nome dos relacionamentos no desenho: ALUNO (N) : N DISCIPLINA (cursa) DISCIPLINA N : 1 PROFESSOR (é_ministrada) ALUNO N : 1 CURSO (está_inscrito) DISCIPLINA (N) : (N) LIVRO (utiliza) 3. O acervo iconográfico é composto de ícones de diferentes tipos, tais como fotos, slides, cromos, negativos. Os ícones são identificados recebendo um código único, portanto não há dois ícones com o mesmo código, e são classificados por assunto tais como ecologia, esporte, astronomia, trânsito, gastronomia, etc. Um ícone nunca pode ser classificado em dois assuntos, somente em um, sempre é escolhido um assunto preferencial. O analista de sistemas responsável pelo desenvolvimento do modelo de dados encontrou três entidades: ASSUNTO para retratar as classificações possíveis de um ícone: ecologia, trânsito, etc.; ÍCONE para retratar cada um dos ícones identificados: ícone 1.115, ícone 1876, etc.; TIPO ÍCONE para retratar o tipo de ícone: slide, cromo, etc.

5 Modelagem de Dados 5 a) A partir dessas considerações desenhe o modelo de dados que retrate a realidade descrita. b) Desenhe a seguir os relacionamentos do modelo que você criou. 4. Desenhe E / R diagramas para as seguintes situações envolvendo conjuntos de entidades fracas. Em cada caso, as chaves para indicar conjuntos de entidades. a) Define as entidade cursos e departamentos. Um curso é ministrado por um departamento exclusivo, mas o seu único atributo é o seu número. Diferentes departamentos podem oferecer cursos com o mesmo número. Cada departamento tem um nome exclusivo. b) Entidade define campeonatos, equipes e jogadores. Nomes dos campeonatos são únicos. Nenhum campeonato tem duas equipes com o mesmo nome. Nenhum time tem dois jogadores com o mesmo número. No entanto, pode haver jogadores com o mesmo número em equipes diferentes, e pode haver equipes com o mesmo nome em campeonatos diferentes. 5. Estruture um modelo de banco de dados para um banco, incluindo informações sobre os clientes e suas contas. Informações sobre um cliente incluem seu nome, endereço, telefone e número do CPF. Contas têm números, tipos (por exemplo, poupança, verificação) e saldo. Registre também o cliente (s) que possui uma conta. Desenhe o diagrama E/R para este banco de dados. 6. Dê um diagrama E/R para um banco de dados que registre informações sobre as equipes, jogadores, e seus torcedores, incluindo: a) Para cada equipe, o seu nome, seus jogadores, o capitão da equipe (um dos seus jogadores), e as cores do seu uniforme. b) Para cada jogador, o seu nome. c) Para cada torcedor, seu nome, times favoritos, os jogadores favoritos, e cor favorita. Lembre-se que um conjunto de cores não é um tipo de atributo adequado para as equipes. Como você pode contornar esta restrição? 7. Estruture um modelo de banco de dados de genealogia com um conjunto de entidades: as pessoas. As informações para gravar sobre pessoas, inclui o seu nome (um atributo), sua mãe, pai e filhos. Inclua os seguintes tipos especiais de pessoas: a) Femininas b) Masculinas c) As pessoas que são pais. Você pode querer distinguir outros tipos de pessoas também, assim os relacionamentos conectam subclasses apropriadas de pessoas. 8. Estruture um modelo de banco de dados adequado para um arquivista de universidade. Este banco de dados deve incluir informações sobre os alunos, departamentos, professores, cursos, quais os alunos estão matriculados em que cursos, que professores estão ensinando em quais cursos, notas de alunos, da TA para um curso (TA são estudantes), que cursos um departamento oferece, bem como quaisquer outras informações que considerem adequadas. 9. O funcionário está dedicado a um departamento, têm vários ou nenhum dependente, pode ou não autorizar a assinatura de um contrato e é, algumas vezes, responsável por um bem patrimonial da organização. Um contrato pode ser autorizado por mais de um funcionário, porém todo bem patrimonial só pode ter um responsável. a) Quais as entidades encontradas na situação acima? b) Construa o provável modelo de dados que retrate esta realidade. c) Indique as entidades onde deverão estar os atributos abaixo: ATRIBUTO ENTIDADE

6 6 A Linguagem de Modelagem Unificada id_bem_patrimonial nm_departamento dt_inicio_validade_contrato cd_matricula_funcionario 10. Como você representar a relação de 3 vias de contratos entre filmes, estrelas e estúdios em UML? Bibliografia Database Modeling and Design: Logical Design Toby Teorey, Sam Lightstone, Tom Nadeau, H. V. Jagadish USA: Elsevier, 2011 Dabase Systems: The Complete Book 2ª edição Hector Garcia-Molina, Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom USA: Pearson Prentice Hall, 2008