Banco de Dados I Módulo III: Linguagens de Consulta. (Aula 1) Clodis Boscarioli

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1 Banco de Dados I 2007 Módulo III: Linguagens de Consulta (Aula 1) Clodis Boscarioli

2 Conteúdo do Módulo: Linguagens de Consulta Formais Álgebra Relacional; Cálculo Relacional de Tupla; Cálculo Relacional de Domínio; Linguagens de Consulta Comerciais SQL (Structured Query Language); QBE (Query by Example).

3 Agenda: Álgebra Relacional; Operadores Fundamentais; Operadores Adicionais;

4 Introdução Linguagem de consulta procedural (o usuário descreve os passos que devem ser executados para obter uma informação). As linguagens de consulta formais ilustram as técnicas fundamentais para extração de dados em um BD. Conjunto de operações que tomam como entrada uma ou duas relações produzindo como resultado uma nova relação. Uma seqüência de operações da álgebra relacional forma uma expressão em álgebra relacional cujo resultado também será uma relação. Esta relação representa o resultado de uma consulta ao BD. É utilizada como base para implementar e otimizar consultas em SGBD relacionais.

5 Exemplo: Relação empréstimo nome-agência Downtown Redwood Perryridge Downtown Mianus Round Hill Perryridge número_empréstimo total Esquema Agente_empréstimo: nome_cliente, nome_bancário e número_empréstimo. Esquema Cliente: nome-cliente, rua, cidade Esquema Conta: número_conta, nome_cliente, saldo

6 Select Operação unária Seleciona tuplas que satisfaçam um predicado Denotada pela letra grega σ (sigma minúsculo) Exemplo: Selecione (ou encontre) todas as tuplas da relação empréstimo, cuja agência é Perryridge σ nome_agência = Perryridge (empréstimo) nome_agência número_empréstimo total Perryridge Perryridge

7 Exemplos: Encontre todas as tuplas cujos totais são superiores a reais. σ total > 1200 (empréstimo) Encontre as tuplas que contenham empréstimos acima de reais, feitos na agência Perryridge. σ total > 1200 nome_agência = Perryridge (empréstimo) Todos os clientes que tenham o mesmo nome de seu agente bancário. σ nome_cliente = nome_agente (agente_cliente)

8 Considere o esquema Empregado: SSN, Pnome, Minicial, Unome, DataNasc, Endereço, Sexo, Salario, SuperSSN, DNO Selecione as tuplas de EMPREGADO cujo departamento é 4, ou aquelas com salário superior a : σ DNO=4 (EMPREGADO) σ salario > (EMPREGADO) σ DNO=4 salario > (EMPREGADO) Selecione as tuplas de todos os empregados que trabalham no departamento 4 e recebem acima de , ou trabalham no departamento 5 e recebem acima de σ (DNO=4 AND salario > 25000) OR (DNO=5 AND salario > 30000) (EMPREGADO) σ (DNO=4 salario > 25000) (DNO=5 salario > 30000) (EMPREGADO)

9 Observe que a operação de SELEÇÃO é comutativa: σ <cond1> (σ <cond2> (R)) = σ <cond2> (σ <cond1> (R)) Sempre é possível combinar uma propagação de operações de SELEÇÃO dentro de uma única operação de SELEÇÃO, com uma condição conjuntiva (AND), isto é: σ <cond1> (σ <cond2> (... (σ <condn> (R))...)) = σ <cond1> AND <cond2> AND... AND <condn> (R) Uma seqüência de SELEÇÃO pode ser aplicada em qualquer ordem.

10 Project Operação unária. Denotada pela legra grega π (pi minúsculo). Retorna parte da relação deixando de fora os atributos que não foram solicitados. As linhas em duplicidade são eliminadas. Os atributos que desejamos no resultado, listamos de forma subscrita em π.

11 Exemplo: Listar todos os números de empréstimos e totais desses empréstimos π número_empréstimo, total (empréstimo) número-empréstimo total

12 Outro exemplo: Lista o primeiro e o último nome e o salário de cada empregado: π Unome, Pnome, Salário (EMPREGADO) O resultado da operação de PROJEÇÃO tem apenas os atributos especificados na <lista de atributos>, na mesma ordem em que eles aparecem na lista. O número de tuplas em uma relação resultante de uma operação de PROJEÇÃO é sempre menor ou igual ao número de tuplas em R. Se a lista escolhida for uma superchave de R, isto é, incluir alguma das chaves de R, a relação resultante terá o mesmo número de tuplas que R.

13 π <lista1> (π <lista2> (R)) =π<lista1> (R) Se a <lista 2> contiver os atributos da <lista1>; do contrário, a expressão do lado esquedro será incorreta. Também note que a comutatividade não se aplica na PROJEÇÃO.

14 Encontre os clientes que moram em Harrison. π nome_cliente (σ cidade = Harrison (cliente)) Encontre os saldos dos empréstimos feitos na agência Perryridge. π saldo (σ nome_agência = Perryridge (empréstimo))

15 Operação Adicional Designação (RENAME Navathe) Denotada pelo símbolo. A aplicação de uma designação não resulta em uma relação mas associa o resultado de uma expressão ao uma variável do tipo relação. Temp1 π R-S (r) Temp2 Temp1 x π R-V (s)

16 Operação Adicional Deps_Emps σ DNO=4 (EMPREGADO) Resultados π Pnome, Unome, Salario (Deps_Emps) TEMP σ DNO=4 (EMPREGADO) R(Primeironome, Ultimonome, Salario) π Pnome, Unome, Salario (TEMP) Pode-se renomear atributos, veremos mais à frente.

17 Union Operação binária Realiza a união de duas relações Requisitos: as relações envolvidas na operação devem ser compatíveis. As relações envolvidas devem possuir o mesmo número de atributos Os domínios do i-ésimo atributo de uma relação e o i-ésimo atributo da outra relação devem ser os mesmos para todo i. Denotada pelo símbolo.

18 Encontre o nome de todos os clientes do banco que tenham uma conta ou um empréstimo ou ambos. Para encontrar todos os clientes com um empréstimo no banco: π nome_cliente (devedor) Para encontrar todos os clientes com uma conta no banco: π nome_cliente (depositante) Unindo as duas consultas acima em uma: π nome_cliente (devedor) π nome_cliente (depositante)

19 Originalmente existiam sete devedores e seis depositantes. Note que o resultado dessa consulta é uma relação com dez tuplas. Esta diferença se deve ao fato de alguns clientes serem devedores e depositantes. Os valores repetidos são eliminados. nome-cliente Johnson Smith Hayes Turner Jones Lindsay Jackson Curry Williams Adams

20 Diferença entre conjuntos Operação binária. Denotada pelo símbolo -. Permite encontrar as tuplas que estão em uma relação mas não estão em outra. A expressão r s resulta na relação que contém as tuplas que estão em r mas não estão em s. Exemplo: Encontre todos os clientes do banco que possuem conta mas não possuem empréstimos. π nome_cliente (depositante) -π nome_cliente (devedor) nome-cliente Johnson Turner Lindsay

21 Produto Cartesiano Operação binária. Denotada pelo símbolo x (r x s). Permite combinar informações de duas relações quaisquer. Renomear para diferenciar: desde que um mesmo nome de atributo pode aparecer tanto em r quanto em s, é preciso estabelecer um modo de diferenciá-los na relação resultante. Para isso pode-se anexar o nome da relação ao atributo que a ela pertence. Exemplo: devedor x empréstimo (devedor.nome_cliente, devedor.número_empréstimo, empréstimo.nome_agência, empréstimo.nome_cliente, empréstimo.total) ou (nome_cliente, devedor.número_empréstimo, nome_agência, empréstimo.número_empréstimo, total)

22 O Produto Cartesiano apresenta problemas quando as relações tem mesmo nome, quando se quer fazer o produto de uma relação com ela mesma ou quando o produto cartesiano está envolvido com a relação resultante de expressões. A operação rename resolve estes problemas. O produto cartesiano permite combinar duas relações construindo uma tupla da relação resultante por meio de cada par de tuplas possível: uma da relação r e outra da relação s. Exemplo: encontre os nomes de todos os clientes que tenham um empréstimo na agência Perryridge. σ nome_agência = Perryridge (devedor X empréstimo) σ devedor.número_empréstimo = empréstimo.número_empréstimo (σ nome_agência = Perryridge (devedor X empréstimo)) π nome_cliente (σ devedor.número_empréstimo = empréstimo.número_empréstimo (σ nome_agência = Perryridge (devedor X empréstimo)))

23 Rename (atributos) Operação unária O resultado de uma expressão em álgebra relacional não possui um nome que possa ser usado para referenciá-lo. O operador rename permite dar nomes a eles. É representado pela letra grega ρ (rô minúsculo) ρ X (E) Onde x é o nome do resultado da expressão E. Exemplo: Encontre o saldo mais alto em uma conta do banco.

24 Estratégia: Encontrar os saldos menores do que outros saldos: π conta.saldo (σ conta.saldo < outros.saldo (conta x ρ outros (conta))) Subtrair este resultado da relação onde se encontram todos os saldos. π saldo (conta) -π conta.saldo (σ conta.saldo < outros.saldo (conta x ρ outros (conta)))

25 Encontre os nomes de todos os clientes que moram na mesma rua e na mesma cidade que Smith. Estratégia: Obter a rua e a cidade de Smith π rua_cliente, cidade_cliente (σ nome_cliente = Smith (cliente)) Comparar as ruas dos demais clientes com a rua de Smith para terminar a consulta. π cliente.nome-cliente (σ cliente.rua_cliente = Smith.rua cliente.cidade_cliente = Smith.cidade (cliente X ρ Smith(rua,cidade) (π rua_cliente, cidade_cliente (σ nome_cliente = Smith (cliente)))))

26 Operações Adicionais Interseção Operação binária Permite encontrar as dados que pertencem à duas relações. Denotada pelo símbolo Exemplo: encontre todos os clientes que possuam contas e também possuam empréstimos. π nome_cliente (devedor) π nome_cliente (depositante)

27 Propriedades da União/Interseção/Diferença Tanto a União quanto a Interseção são operações comutativas: R S = S R R S = S R Tanto União quanto Interseção podem ser tratadas como operações n-árias aplicáveis a qualquer número de relações, porque ambas são operações associativas, isto é: R ( S T ) = (R S) T (R S) T = R ( S T) A operação de Diferença não é comutativa: R S <> S - R

28 Operações Adicionais Junção Natural Operação binária Simplifica as expressões que envolvem um produto cartesiano seguido de uma seleção quanto à igualdade dos atributos comuns. Denotada pelo símbolo x. Encontre os nomes dos clientes que possuam um empréstimo no banco e o total de cada empréstimo. π nome_cliente, empréstimo.número_empréstimo, total (σ devedor.número_empréstimo = empréstimo.número_empréstimo (devedor x empréstimo)) π nome_cliente, número_empréstimo, total (devedor x empréstimo)

29 Operações Adicionais Exemplos: Encontre os nomes de todas as agências com clientes que tenham contas no banco e morem em Harrison. π nome_agência ( σ cliente_cidade = Harrison (cliente x conta x depositante)) Encontre todos os clientes que tenham empréstimo e conta no banco. π nome_cliente (devedor x depositante) Obs: se as duas relações envolvidas em uma junção natural não têm atributos em comum, então a junção natural produz um resultado igual ao produzido pelo produto cartesiano.

30 Operações Adicionais A forma geral da operação de junção de duas relações R(A 1, A 2,..., A n ) e S(B 1, B 2,..., B n ) é: R X <condição de junção> S Uma operação de junção com tal condição geral é chamada THETA JOIN. Tuplas cujos atributos de junção são nulos não aparecem no resultado. EQUIJOIN: junção onde somente operadores de comparação = são utilizados. NATURAL JOIN: requer que os dois atributos de junção tenha o mesmo nome em ambas relações.

31 Referências Bibliográficas Sistemas de Banco de Dados. (Cap. 3) Abraham Silberchatz, Henry F. Korth e S. Sudarshan. 3ª Edição. Makron Books, Sistemas de Banco de Dados. (Cap. 6) Ramez Elsmari e Shamkant B. Navathe. 4ª Edição. Editora Pearson Addison Wesley, 2005.