Banco de Dados Modelo Entidade-Relacionamento. Frederico D. Bortoloti

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1 Banco de Dados Modelo Entidade- Frederico D. Bortoloti

2 Modelo Entidade- Proposto por Peter Chen, em 1976 Baseado na percepção do mundo real Consiste de um conjunto de objetos básicos chamados de entidades, e no relacionamento entre esses objetos Desenvolvido para facilitar o projeto de bancos de dados

3 Entidade Modelo Entidade- Objeto que existe e é distinguível dos outros objetos Ex: Ricardo Oliveira, CPF é uma entidade, ou instância de uma entidade (Pessoa) Entidades podem ser concretas (pessoa, conta, livro) ou abstratas (pedido, transação, partida de futebol) Instâncias do mesmo tipo são agrupadas sob uma mesma entidade

4 Modelo Entidade- Uma entidade é representada por um conjunto de atributos Propriedades em comum de instâncias da entidade Ex: Cliente pode ter os atributos nome, CPF, rua e cidade Cada atributo possui um domínio, que é um conjunto de valores que pode representá-lo Ex: nome domínio string(20) salario domínio numérico CPF domínio numérico no formato XXX.XXX.XXX- XX

5 Modelo Entidade- Tipos de atributos Simples É atômico Idade: numérico Nome: cadeia de caracteres Composto Contém sub-atributos que compõem o atributo Endereço: (rua, número, bairro, cidade)

6 Modelo Entidade- Tipos de Atributos Simplesmente valorados Têm um único valor para uma instância de uma entidade Ex. PESSOA: Idade Multivalorados Possuem vários valores numa instância de uma entidade Ex. PESSOA: Telefone (residencial, comercial)

7 s Modelo Entidade- Associações entre diversas entidades CLIENTE José possui a CONTA 123 EMPREGADO João trabalha no PROJETO Coroa FILME possui ATORES s binários Um relacionamento pode possuir atributos

8 Modelo Entidade- Diagrama de Entidade- Entidades: retângulos Elipses: atributos Losangos: s Linhas: ligam atributos a entidades e relacionamentos nome CPF rua data numeroconta saldo CLIENTE Conta- Cliente CONTA

9 Modelo Entidade- Um relacionamento pode ser constituído de um número maior que duas entidades não-binário Um CLIENTE possui uma CONTA em determinada AGENCIA Poucas vezes é desejável possuir um relacionamento não-binário Podem ser substituídos por um conjunto de relacionamentos binários

10 Modelo Entidade- Diagrama E-R com relacionamento ternário CLIENTE CCA CONTA AGENCIA

11 Modelo Entidade- Um relacionamento pode associar apenas uma entidade Auto-relacionamento EMPREGADO supervisiona EMPREGADO EMPREGADO SUPERVISIONA

12 Cardinalidades Modelo Entidade- Expressam o número de instâncias de entidades que podem ser associadas em um relacionamento São úteis na descrição de relacionamentos binários, ocasionalmente em relacionamentos não-binários

13 Modelo Entidade- Tipos de cardinalidade Um-para-um Um-para-muitos a1 a2 a3 b1 b2 b3 a1 a2 a3 b1 b2 b3 b4 b5

14 Modelo Entidade- Tipos de cardinalidade Muitos-para-um Muitos-para-muitos a1 a2 a3 a4 a5 b1 b2 b3 a1 a2 a3 a4 b1 b2 b3 b4

15 Representação da cardinalidade no DER CLIENTE Modelo Entidade- Conta- 1-1 Cliente 1-1 CONTA Um cliente possui uma única conta, uma conta pertence a um único cliente CLIENTE Conta- 1-1 Cliente 1-N CONTA Um cliente possui diversas contas, uma conta pertence a um único cliente

16 Representação da cardinalidade no DER CLIENTE Modelo Entidade- Conta- 1-N Cliente 1-N CONTA Um cliente possui diversas contas, uma conta pertence a diversos clientes Conta conjunta EMPREGADO 0-N 0-1 SUPERVISIONA

17 Totalidade Modelo Entidade- Uma relação é total, se toda instância participa do relacionamento É indicada pela cardinalidade 1-N Todo cliente possui uma ou mais contas 0-N Há clientes que não possuem contas 0-1 Há clientes que não possuem contas, outros possuem apenas uma conta, etc.

18 Modelo Entidade- Dependência de existência Se a existência da entidade X depende da entidade Y, X é dito dependente da entidade Y Se uma instância de Y for eliminada, suas instâncias correspondentes na entidade X também o serão Y: entidade dominante X: entidade subordinada

19 Modelo Entidade- Dependência de existência TRANSAÇÃO é dependente de CONTA Se uma conta é apagada, todas as transações referentes a ela também o devem ser Uma entidade dominante é uma entidade forte, uma entidade subordinada é uma entidade fraca CONTA 1-1 Conta- Cliente 1-N TRANSAÇÃO

20 Modelo Entidade- Superchave Conjunto de atributos que identifica unicamente uma instância de determinada entidade Ex: Na entidade cliente, o atributo CPF é suficiente para distinguir uma instância das demais CPF é uma superchave Nome não é uma superchave Todo superconjunto de uma superchave é também uma superchave (CPF, Nome) é uma superchave

21 Modelo Entidade- Chaves Uma superchave pode conter atributos desnecessários para a identificação da instância Chave Candidata Todo conjunto mínimo de atributos capazes de identificar uma instância Ex: CLIENTE: Nome, CPF, Endereço, Cidade CPF é chave candidata (Nome, Endereço) é chave candidata Chave Primária É a chave candidata escolhida pelo projetista de banco de dados como meio de identificação da entidade

22 Modelo Entidade- Uma entidade pode não ter atributos suficientes para formar uma chave primária Tal entidade é tida como fraca Geralmente são subordinadas a outras entidades A chave primária de uma entidade fraca é formada pela chave primária da entidade forte (dominante), mais os atributos discriminadores Ex: CONTA: NumeroConta, Saldo TRANSAÇÃO: NumeroTransacao, Data, Quantia, Tipo A chave primária de TRANSAÇÃO é (NumeroConta, NumeroTransacao)

23 Modelo Entidade- A indicação de uma chave primária é sublinhar os atributos que a compõem Uma chave primária pode ser Simples: formada por um único atributo Composta: formada por mais de um atributo Chaves primárias devem ser simples sempre que possível Uma chave pode possuir conteúdo significativo ou não Ex: CPF possui conteúdo significativo Número da Transação foi criado apenas para identificar a transação Um atributo criado para identificar uma entidade é chamado de surrogate

24 Modelo Entidade- Utilidade dos surrogates Ex: a chave primária da tabela departamento é sua sigla Se o departamento mudar de nome, o que acontece com os funcionários que pertencem ao departamento? Surrogates são gerados pelo SGBD, o usuário não precisa sequer percebê-los Integridade da entidade Toda instância de uma entidade deve possuir uma identificação única Uma chave não deve se repetir O valor da chave é não nulo Deve-se evitar modificações nos valores de chave primária

25 Modelo Entidade- Modelo Entidade- Estendido Especialização Generalização Agregação

26 Modelo Entidade- Especialização / Generalização Especializar é dividir uma entidade em diferentes categorias Ex: A entidade CONTA pode ser especializada em CONTA-CORRENTE e CONTA-POUPANÇA Os atributos da entidade especializada correspondem aos atributos da entidade pai (semelhanças) mais atributos adicionais CONTA: NumeroConta, Saldo CONTA-CORRENTE: NumeroConta, Saldo, Descoberto CONTA-POUPANÇA: NumeroConta, Saldo, Juros

27 Modelo Entidade- Generalização é o processo contrário à especialização Em um diagrama, a generalização é representada por um triângulo rotulado É UM ou É UMA numeroconta saldo CONTA juros ÉUMA descoberto CONTA-POUPANÇA CONTA-CORRENTE

28 Modelo Entidade- Especializações mutuamente exclusivas Um elemento da entidade de nível superior só pode pertencer a uma entidade especializada CARRO ÉUM CARRO PARTICULAR CARRO OFICIAL CARRO DE CORRIDA

29 Modelo Entidade- Especializações não mutuamente exclusivas Um elemento da entidade de nível superior pode participar de mais de uma entidade especializada FUNCIONÁRIO ÉUM ATENDENTE VENDEDOR ENTREGADOR

30 Agregação Modelo Entidade- Abstração por meio da qual relacionamentos são tratados como entidades Útil para quando seria desejado Relacionar dois relacionamentos Substituir um relacionamento ternário Ex: Um funcionário trabalha em um projeto e usa determinadas máquinas. As máquinas pertencem ao projeto

31 Modelo Entidade- id nome horas número FUNCIONÁRIO trabalho PROJETO usa MAQUINA id

32 Modelo Entidade- id nome horas número FUNCIONÁRIO trabalho PROJETO usa MAQUINA id

33 Modelo Entidade- Projeto de um esquema ER de banco de dados Uma série de decisões a serem tomadas Uso de um relacionamento ternário ou um par de relacionamentos binários Se um conceito do mundo real deve ser representado por uma entidade ou por relacionamento Usar um atributo ou uma entidade para dada informação Usar entidade forte ou fraca Usar especialização Usar agregação Não é uma ciência exata

34 Modelo Entidade- Identificação das entidades Ex: Controlar os dados dos médicos, pacientes e das consultas médicas realizadas em uma clínica Cada médico possui um ficha com seus dados pessoais. Cada paciente preenche uma ficha de cadastro com seus dados pessoais Toda consulta é registrada em um fichário próprio com informações sobre o médico, o paciente, o diagnóstico e a data da consulta

35 Modelo Entidade- Identificação das entidades Que entidades devem ser criadas? É justificável criar entidades separadas para médico e paciente, apesar de ambos terem dados pessoais a armazenar Cada um possui sua própria chave primária MÉDICO: CRM, Nome, Endereço, Telefone PACIENTE: RG, Nome, Sexo, Telefone Apesar de abstrato, consulta também pode gerar uma entidade Pode também ser representada como um relacionamento

36 Ternário x s Binários O relacionamento ternário CLIENTE, CONTA, AGÊNCIA (slide 10) poderia ser representado através de dois relacionamentos binários A favor: mais compreensível quanto às cardinalidades Contra: uma conta pode existir sem um cliente ou uma agência associada CLIENTE Modelo Entidade- 1-N 1-N 1-N contacliente CONTA contaagencia 1-1 AGÊNCIA

37 Modelo Entidade- Entidade X Uma alternativa seria representar a conta não como uma entidade, mas como um relacionamento Um cliente pode ter contas em várias agências e uma agência pode ter vários clientes Não representa vários clientes utilizando uma conta conjunta CLIENTE 1-N conta 1-N AGÊNCIA

38 Modelo Entidade- Utilização de recursos E-R Estendidos Seu uso excessivo pode introduzir complexidades desnecessárias ao projeto Agregações agrupam parte de um DER em uma única entidade É possível se referir a uma agregação sem se preocupar com seu conteúdo Uma especialização se justifica quando um atributo ou relacionamento se aplica a uma das entidades especializadas, mas não a todas Ex. negativo: Telefone residencial e comercial

39 Banco de Dados Modelo Relacional Frederico D. Bortoloti

40 Histórico Modelo Relacional Foi introduzido por Codd (1970) Tornou-se um padrão de fato para aplicações comerciais, devido a sua simplicidade e performance É um modelo formal, baseado na teoria matemática das relações Um dos SGBD's precursores que implementaram este modelo foi o System R (IBM) Baseado em seus conceitos surgiram: DB2 (IBM), SQL-DS (IBM), Oracle, Informix, Ingres, Sybase entre outros

41 Conceitos do Modelo Relacional O modelo relacional representa os dados num BD como uma coleção de tabelas (relações) Cada tabela terá um nome, que será único, e um conjunto de atributos com seus respectivos nomes e domínios Todos os valores de uma coluna são do mesmo tipo de dados

42 Conceitos do Modelo Relacional Exemplo de uma tabela de empregados de uma empresa Ex.: Empregado Matr Nome Endereço Função Salário Depart 100 Ana R. da Juçaras, 12, Alto Secretária 500,00 D1 250 Pedro R. J. Silva, 24, Calhau Engenheiro 1500,00 D1 108 André R. Itália, 33, B. Nações Técnico 950,00 D2 210 Paulo R. Pará, 98, B. Estados Engenheiro 1810,00 D2 105 Sônia R. Oliveira, 76, Alto Engenheiro 2500,00 D1

43 Conceitos do Modelo Relacional Terminologia Na terminologia de BD Relacional uma linha é chamada tupla um nome de coluna é chamado de atributo cada tabela é chamada de relação Definições Domínio: Um domínio D é um conjunto de valores atômicos. Ex.: Fone: conjunto de 10 dígitos CPF: conjunto de 7 dígitos

44 Conceitos do Modelo Relacional IdadeEmpregado: 16 idade 70 Departamentos: conjunto de departamentos de uma empresa A cada domínio está associado um tipo de dados ou formato. Ex.: Fone: (ddd) ddd-dddd onde d = {0,1,2,...,9} IdadeEmpregado: inteiro entre 16 e 70

45 Conceitos do Modelo Relacional Um esquema de relação R, denotado por R(A1,A2,...,An), é um conjunto de atributos R = {A1,A2,...,An} Cada atributo Ai é o nome de um papel realizado por algum domínio D na relação R. O grau de uma relação é o número de atributos que seu esquema contém Seja o esquema Estudante (matrícula, nome, fone, idade, curso) grau = 5

46 Conceitos do Modelo Relacional Um instante (snapshot) de relação r, do esquema R(A1, A2,...,An), denotado por r(r), é o conjunto de n-tuplas r = {t1,t2,...,tx}. Cada tupla t é uma lista ordenada de valores t = <v1,v2,...,vn> Os termos intenção para o esquema R e extensão para instante de relação são também empregados Uma instância r(r) é um subconjunto do produto cartesiano dos domínios de R r(r) (dom(a1) X dom(a2) X... X dom(an))

47 Conceitos do Modelo Relacional Características de Relações: A ordem das tuplas e dos atributos não tem importância Todo atributo possui valor atômico Cada atributo numa relação tem um nome que é único dentro da relação Todas as tuplas devem ser únicas (conjunto)

48 Conceitos do Modelo Relacional Chaves de uma Relação Valem os mesmos conceitos de superchave, chave candidata e chave primária vistos na aula anterior Convenciona-se sublinhar os atributos que compõem a chave primária. Ex.: Empregado (Matrícula, Nome, Endereço, Função, Salário)

49 Conceitos do Modelo Relacional Um mesmo atributo pode ter nomes diferentes nas diversas relações em que participa. Ex.: Empregado (Matrícula, Nome, Endereço, Função, Salário, Dep) Departamento(CodDepart, Nome, Endereço) Atributos que representam diferentes conceitos podem ter o mesmo nome Ver os atributos Nome do exemplo anterior

50 Conceitos do Modelo Relacional Restrições de Integridade Integridade de Chave Toda tupla tem um conjunto de atributos que a identifica de maneira única na relação Integridade de Entidade Nenhum valor de chave primária poderá ser NULO Integridade Referencial Uma relação pode ter um conjunto de atributos que contém valores com mesmo domínio de um conjunto de atributos que forma a chave primária de uma outra relação. Este conjunto é chamado chave estrangeira

51 Conceitos do Modelo Relacional Exemplo de Integridade Referencial Departamento CodDep Nome MatrGerent D2 Produção 210 D1 Custos 105 D5 Pessoal NULL Empregado Mat Nome Endereço Função Salário Dep 100 Ana R. Pedro I, 12, Alto Secretária 500,00 D1 250 Pedro R. J. Silva, 24,Calhau Engenheiro 1500,00 D1 108 André R. Itália, 33, Nações Técnico 950,00 D2 210 Paulo R. Pará, 98, Estados Engenheiro 1810,00 D2 105 Sônia R. Olivas, 76, Alto Engenheiro 2500,00 D1

52 Conceitos do Modelo Relacional Um conjunto de atributos de uma relação R1 é uma chave estrangeira se satisfaz às seguintes regras Os atributos da chave estrangeira têm o mesmo domínio dos atributos da chave primária de outra relação R2 Um valor da chave estrangeira numa tupla t1 de R1 possui o mesmo valor da chave primária para alguma tupla t2 em R2 ou é NULO

53 Conceitos do Modelo Relacional Uma chave estrangeira pode referenciar-se a sua própria relação (auto-relacionamento). Ex.: Empregado(matrícula,nome,salário,matr_supervisor) As restrições de integridade devem ser implementadas pelo SGBD Muitos SGBD's implementam integridade de chave e de entidade, mas não implementam integridade referencial Integridades semânticas serão estudadas no futuro. Ex.: "Nenhum empregado pode ganhar mais que seu gerente"

54 Operações de atualização em Inserção relações 1. Inserir <'102', 'André', null, 'Engenheiro', '1.980', 'D2'> É aceito sem problemas 2. Inserir <'100', 'Maria', null, 'Técnica', '950', 'D1'> Viola a restrição de integridade de chave 3. Inserir <null, 'Cecília', null, 'Engenheiro, '1.950', 'D1'> Viola restrição de integridade de entidade

55 Operações de atualização em Inserção relações 4. Inserir < 208', 'Mauro', 'Rua 4', 'Técnico', '980', 'B6'> Viola a restrição de integridade referencial O que fazer quando se detectar uma violação de integridade? Rejeitar a inserção (podendo explicar o porquê) Tentar corrigir a anomalia para depois inserir

56 Operações de atualização em Remoção relações 1. Remover da tabela empregado a tupla com matrícula = '100 Remoção aceita sem problemas 2. Remover da tabela departamento a tupla com CodDep = 'D1 Viola a regra de integridade referencial, pois existem empregados que estão alocados neste departamento

57 Operações de atualização em relações Remoção O que fazer quando uma violação ocorrer numa remoção? Rejeitar a remoção Dar o efeito cascata na remoção, removendo todas as tuplas referenciadas por aquela tupla que está sendo removida Modificar os atributos referenciados para novos valores ou nulos (caso não façam parte da chave primária) Dos três tipos de restrições de integridade discutidas, uma operação de remoção poderá violar apenas a integridade referencial

58 Operações de atualização em Modificação relações 1. Modificar o salário do empregado com matrícula= '250 Operação aceita sem problemas 2. Modificar o número do departamento da tupla de empregado com matrícula '210' para 'D1 Operação aceita sem problemas 3. Modificar o número do departamento de empregado '108' para 'D9 Viola a integridade referencial 4. Modificar a matrícula do empregado '105' para '250 Viola regra de integridade de chave

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