MC536 Bancos de Dados: Teoria e Prática

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1 Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Instituto de Computação - IC MC536 Bancos de Dados: Teoria e Prática Aula #3 : MER e MER Estendido Profs. Anderson Rocha e André Santanchè Campinas, 1 de Agosto de 2012 Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 1/44

2 Conteúdo do curso 1. Introdução: arquitetura de banco de dados. 2. Modelos de dados: modelagem e abstrações. 3. : modelo entidade-relacionamento (ER) básico e estendido. 4. Modelo relacional: definições e formalização. 5. Mapeamento do modelo ER para o modelo relacional. 6. Dependências funcionais e normalização. 7. Linguagens de definição e de manipulação de dados. Álgebra relacional; Cálculo relacional. 8. Processamento de consultas. 9. Controle de concorrência. 10. Mecanismos de proteção e recuperação. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 2/44

3 Modelagem de dados usando o modelo ER O modelo Entidade/Relacionamento (ER) é um modelo de dados conceitual de alto nível. Utilizado para o projeto conceitual dos dados. Precisa de informações das especificações das operações básicas feitas pelos usuários finais Especificação de requisitos. Criado em 1976 por Peter Chen. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 3/44

4 Abordagem Entidade-Relacionamento Modelo de dados é representado através de um modelo entidade-relacionamento (MER). MER é representado graficamente por um diagrama de entidade-relacionamento (DER). Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 4/44

5 Conceitos básicos do modelo ER (1) Conceito Definição Símbolo Entidade São conjuntos de instâncias, objetos da realidade modelada. Relacionamento São ações que interagem com as entidades. São características comuns às Atributos instâncias que formam entidades/relacionamentos. Restrição imposta às entidades e aos relacionamentos, onde todas as Totalidade instâncias de 1 entidade têm que estar relacionadas a instâncias da outra entidade envolvida no relacionamento Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 5/44

6 Conceitos básicos do modelo ER (2) Entidades são objetos ou coisas do mundo real que possuem uma existência independente e são de interesse para uma determinada aplicação. Atributos são propriedades usadas para descrever uma entidade/relacionamento. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 6/44

7 Conceitos básicos do modelo ER (3) Figura: Entidade Livros, é composta pelos atributos Código, Título e Idioma. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 7/44

8 Atributos (1) Simples: geralmente é só um conjunto de caracteres. Compostos: formado pelo conjunto de n atributos simples. Exemplo: Endereço = rua + número + bairro. Figura: Atributo composto. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 8/44

9 Atributos (2) Monovalorados: cada atributo possui uma instância. Multivalorados: um atributo pode possuir n instâncias, por exemplo um livro que possui várias edições. Neste caso, edições seria um atributo multivalorado de livros. Exemplo: Figura: Atributo multivalorado. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 9/44

10 Atributos (3) Armazenados-básicos: são os atributos comuns desenhados explicitamente no modelo ER). Derivados: não são armazenados no BD, possuem valores calculados quando necessário e são representados por linha tracejada. Exemplo: lucro da venda de um livro pode ser calculado já que existem os valores de preço de venda e de custo. Figura: Atributo derivado. Cada atributo de um tipo de entidade possui um conjunto de valores, ou domínio. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 10/44

11 Atributo Identificador (Chave) (1) Atributo (ou combinação de atributos) que identifica univocamente uma instância de entidade. Atributo identificador pode ser composto. Uma entidade pode tem mais de um atributo identificador. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 11/44

12 Atributo Identificador (Chave) (2) Figura: Atributos identificadores. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 12/44

13 Atributo Identificador (Chave) (3) O conceito de chave foi introduzido por Peter Chen em 1976, com o motivo de identificar uma instância. Porém a chave deve ser vista de forma mais ampla, como uma restrição de integridade. Para o conceito de chave deve-se entender que a instância é única. O valor de um atributo que é chave não pode se repetir dentro do conjunto de todas as instâncias da entidade. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 13/44

14 Relacionamento (1) Um relacionamento é uma associação entre duas ou mais entidades distintas (ou instâncias da entidade), com um determinado significado. Exemplo: Empregado João Trabalha Em Departamento Pesquisa. Um tipo de relacionamento R entre n tipos de entidades e 1, e 2,..., e n define um conjunto de associações entre entidades desse tipo. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 14/44

15 Auto-Relacionamento Relacionamento entre instâncias da mesma entidade. Instâncias participam com papéis diferentes. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 15/44

16 Grau de relacionamento (1) O grau de um relacionamento é o número de entidades participantes 1. Unários; 2. Binários; 3. Ternários. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 16/44

17 Grau de relacionamento (2) Figura: Relacionamento unário. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 17/44

18 Grau de relacionamento (3) Figura: Relacionamento binário. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 18/44

19 Grau de relacionamento (4) Figura: Relacionamento ternário. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 19/44

20 Relacionamento Mais do que um relacionamento pode existir entre as mesmas entidades. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 20/44

21 Restrições sobre tipos de relacionamento (1) Relação de cardinalidade especifica o número de instâncias de um tipo de relacionamento que uma entidade pode participar. Pode ser: 1 para 1 (1:1), 1 para n (1:n), n para 1 (n:1) ou n para n (n:n). Relação de participação especifica se a existência das entidades dependem de ela estar associada ou não a outra entidade. Pode ser chamada de obrigatória (total) ou opcional (parcial). Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 21/44

22 Restrições sobre tipos de relacionamento (2) CARDINALIDADE + PARTICIPAÇÃO = RESTRIÇÕES ESTRUTURAIS. As restrições estruturais definem como as entidades serão representadas, ou seja, a participação mínima e máxima das instâncias dos tipos de entidades nos relacionamentos. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 22/44

23 Cardinalidade máxima Um-para-um (1:1). Um-para-muitos (1:N) ou muitos-para-um (N:1). Muitos-para-muitos (N:M). Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 23/44

24 Relacionamento N : 1 Figura: Relacionamento N : 1. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 24/44

25 Relacionamento N : M Figura: Relacionamento N : M. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 25/44

26 Cardinalidade mínima (1) Também chamada de restrição de participação ou restrição de dependência de existência. Zero (participação opcional, existência não dependente) Associação opcional. Um ou muitos (participação obrigatória, existência dependente) Associação obrigatória. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 26/44

27 Cardinalidade mínima (2) Especificada em cada participação de uma entidade E em um relacionamento R. Especifica que cada entidade e E se relaciona com no mínimo min e no máximo max instâncias do relacionamento em R. Padrão (sem restrição): min = 0, max = n. Deve ter min max, min 0, max 1. Derivada do conhecimento do domínio da aplicação. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 27/44

28 Cardinalidade mínima (3) Figura: Exemplo de cardinalidade mínima e máxima. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 28/44

29 Cardinalidade mínima (3) Figura: Exemplo de cardinalidade mínima e máxima. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 29/44

30 Entidade Associativa (1) Tipo de entidade que associa instâncias de um ou mais tipos de entidades e contém atributos que são peculiares para o relacionamento. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 30/44

31 Entidade Associativa (2) Como identificar? Relacionamento do tipo N : M; A entidade associativa tem significado independente; Tem um ou mais atributos; Participa de um ou mais relacionamentos independentemente das entidades do relacionamento associado. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 31/44

32 Entidade Associativa (3) Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 32/44

33 Entidade Associativa (4) Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 33/44

34 Exercícios (1) Uma pequena locadora de vídeos possui cerca de fitas de vídeo, cujo empréstimo deve ser controlado. Cada fita possui um número. Para cada filme, é necessário saber seu título e sua categoria (comédia, drama, aventura,... ). Cada filme recebe um identificador próprio. Para cada fita é controlado que filme ela contém. Para cada filme há pelo menos uma fita, e cada fita contém somente um filme. Alguns poucos filmes necessitam duas fitas. Os clientes podem desejar encontrar os filmes estrelados pelo seu ator predileto. Por isso, é necessário manter a informação dos atores que atuam em cada filme. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 34/44

35 Exercícios (2) Nem todo filme possui atores considerados estrelas. Os clientes, às vezes, desejam receber referências de determinado ator, tais como o nome real, a data de nascimento, etc. A locadora possui muitos clientes cadastrados. Somente clientes cadastrados podem alugar fitas. Para cada cliente é necessário saber seu pré-nome e seu sobrenome, seu telefone e seu endereço. Cada cliente recebe um número de associado. Desejamos saber quais fitas estão locadas por um dado cliente. Um cliente pode locar várias fitas ao mesmo tempo. Não são mantidos registros históricos de aluguéis. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 35/44

36 Solução Figura: Uma solução possível para o problema da videolocadora. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 36/44

37 MER estendido Inclui todos os conceitos do MER básico. Conceitos adicionais 1. Subclasses/Superclasses; 2. Especialização/Generalização; 3. Herança de atributos; 4. Agregação Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 37/44

38 Subclasses e superclasses Uma entidade pode ter subgrupos adicionais de suas entidades. Uma entidade que é membro de uma subclasse herda todos os atributos e relacionamentos da entidade superclasse. Processos de Especialização e Generalização. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 38/44

39 Restrição de não-sobreposição Conhecida como Disjointness Constraint. Especifica que as subclasses da especialização sejam disjuntas Uma entidade pode ser um membro de no máximo uma subclasse da especialização; Representação: d no diagrama EER. Se não é disjunto, há sobreposição A mesma instância pode ser membro de mais de uma subclasse da especialização; Representação: o no diagrama EER. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 39/44

40 Restrição de Completude Conhecida como Completeness Constraint. Total Especifica que toda instância na superclasse deve ser membro de alguma subclasse; Representação: t no diagrama EER. Parcial Permite que uma entidade não pertença a nenhuma das subclasses; Representação: p no diagrama EER. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 40/44

41 Generalização Figura: Exemplo de generalização. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 41/44

42 Agregação Agrega duas ou mais entidades em conceito (entidade) de mais alto nível. Figura: Exemplo de agregação. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 42/44

43 Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 43/44

44 Dúvidas? Figura: O pensador - Auguste Rodin. Anderson Rocha Arquitetura de Banco de Dados 44/44

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