SISTEMAS DE BANCO DE DADOS. Prof. Adriano Pereira Maranhão

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1 SISTEMAS DE BANCO DE DADOS Prof. Adriano Pereira Maranhão 1

2 Coleção de operações usadas para manipular relações Grupos de operações Operações relacionais Seleção; projeção; junção Operações de conjunto União; interseção; diferença; produto cartesiano Operações especiais 2

3 Linguagem de consulta para bancos de dados relacionais Coleção de operadores sobre relações Desenvolvida por Codd Linguagem procedimental Operações básicas Seleção (σ) Projeção ( ) União ( ) Diferença (-) Produto cartesiano (x) Operações Unárias Operações Binárias 3

4 Operação de seleção Exemplo Considere a relação Empregado Empregado(matr, nome, ender, cpf, salário, lotação) Listar todos os empregados que ganham salário maior que 5000 Resp : σ salário>5000 (Empregado) Listar todos os empregados do departamento com código igual a 002 e que ganham salários maior que

5 Operação de Projeção Seleciona um subconjunto de atributos de uma relação Notação Ai1, Ai2,, Ain (r) r é uma relação com esquema R(A1, A2,, An) {Ai1, Ai2,, Ain} {A1, A2,, An} Projeção de R sobre os atributos Ai1, Ai2,, Ain Exemplo Listar o nome e salário de todos os funcionários 5

6 Operação de União Executa a união de duas relações compatíveis Duas relações com esquemas R(A1, A2,, An) e S(B1, B2,, Bn) são compatíveis Apresentam o mesmo número de atributos dom(ai )= dom(bi), 0<i n Notação r s 6

7 Operador de União Exemplo Considere as seguintes relações Empregado(matr, nome, ender, dt-nasc, cpf, salário, lotação) Dependente(nome-dep, data-nasc, matr-resp) Liste o nome e data de nascimento de todos os funcionários e dependentes existentes na empresa nome, dt-nasc (Empregado) nome-dep, data-nasc (Dependente) 7

8 Operação de Diferença O resultado da operação r - s é uma relação que contém todas as tuplas de r que não pertencem a s r e s são relações compatíveis Exemplo Considerando que na empresa só existam as relações Empregado e Dependente que referem-se a pessoas, execute a seguinte consulta. Listar nomes de empregados, desde que não existam dependentes com mesmo nome 8

9 Operação de Produto Cartesiano Sejam r e s relações com esquemas R(A1, A2,, An) e S(B1, B2,, Bm), respectivamente Resultado da operação r x s é uma relação T(r.A1, r.a2,, r.an, s.b1, s.b2,, s.bm) com n+m atributos cada tupla de T é uma combinação entre uma tupla de r e uma tupla de s t T v r e u s, tal que t[ai]=v[ai], 0<i n, e t[bj]=u[bj], 0<j m Se a cardinalidade de r é nr tuplas e a 9

10 Operação de Produto Cartesiano (cont.) Exemplo Sejam r e s mostradas abaixo. Calcule r x s A r B s A B C a1 b1 a1 b1 c1 a1 b2 a2 b3 c3 a2 b1 a2 b1 c4 10

11 Operação de Junção theta (theta-join) Sejam r e s relações com esquemas R(A1, A2,, An) e S(B1, B2,, Bm), respectivamente O resultado da operação junção theta entre r e s é uma relação T(r.A1, r.a2,, r.an, s.b1, s.b2,, s.bm) definida por R condição s = σ condição (r x s) cada tupla de T é uma combinação entre uma tupla de r e uma tupla de s, sempre que a combinação satisfaça condição de junção 11

12 Operação de junção theta (cont.) Exemplo Sejam r e s mostradas abaixo. Calcule T= r x r.b s.b s r s A B A B C a1 b1 a1 b1 c1 a1 b2 a2 b3 c3 a2 b1 a2 b1 c4 12

13 Operação de Junção de Igualdade (Equijoin) Operação de junção theta, cujo operador de comparação é a igualdade (=) Sejam r e s relações com esquemas R(A1, A2,, An) e S(B1, B2,, Bm), respectivamente O resultado da operação junção de igualdade entre r e s é uma relação T(r.A1, r.a2,, r.an, s.b1, s.b2,, s.bm) definida por R condição s = σ condição (r x s) 13

14 Operação de Junção de Igualdade (cont.) Exemplo Considere as relações Departamento (d) e Empregado (e) mostradas abaixo. Calcule a seguinte junção de igualdade Departamento d.cod_d =e.lotacao Empregado coddep nome ender gerente matr nome cpf salario lotacao 1 ze LOG X, RH Y, FIN Z, de di li gi

15 Operação Junção de Igualdade Exemplo: Para cada empregado, listar seu nome e o nome do departamento onde está lotado. Resp : e.nome, d.nome (Departamento =e.lotacao Empregado) d.cod_d 15

16 Operação de Junção Natural (Natural Join) Operação de junção de igualdade Todos os atributos com o mesmo nome nas duas relações participam obrigatoriamente da condição de junção Envolvidos no operador de comparação (=) Aparecem só uma vez na relação resultado Sejam r e s relações com esquemas R(A1, A2,, An, B1, B2,, Bi) e S(B1, B2,, Bi, C1, C2,, Cm), respectivamente O resultado da operação junção natural entre r e s é uma relação T(r.A1, r.a2,, r.an,b1, B2,, Bi,s.C1, s.c2,,s.cm) definida por 16

17 ÁLGREBRA RELACIONAL Operação de Junção Natural (cont.) Exemplo coddep Considere as relações Departamento (d) e Empregado (e) mostradas abaixo. Calcule a seguinte junção de igualdade Departamento nome ender gerente Empregado matr nome cpf salario cod_dep 1 ze LOG X, RH Y, FIN Z, de di li gi

18 Operação de Interseção O resultado da operação r s é uma relação que contém todas as tuplas de r e que pertencem a s r e s são relações compatíveis O resultado de r s é definido por r s= r - (r-s) Operação de divisão Sejam r e s relações com esquemas R(A1, A2,, An, B1, B2,, Bm) e S(B1, B2,, Bm), respectivamente Resultado da operação r s 18

19 Operação de Divisão Exemplo: R S R S A B C C A B a1 b1 c1 c1 a1 b3 a1 b3 c1 c2 a1 b3 c2 c3 a1 b3 c3 a2 b2 c3 Resultado da operação da divisão de s por r é definido por 19

20 Operação de Atribuição (assignment) Às vezes, é importante escrever uma expressão da álgebra relacional em diferentes partes Atribuir resultados das partes a relações temporárias Notação := Exemplo rel1 R-S (( R-S (r) x s) - R-S,S (r)) 20

21 Funções Agregadas Funções aplicadas sobre uma coleção de valores do banco de dados Sum Max Min Count Distinct 21

22 Funções Agregadas (cont.) Exemplos Considere a relação Empregado(matr, nome, ender, salário, cpf, lotação) matr é a chave primária de Empregado Encontre o número de empregados lotados no departamento 001 count( matr (σ lotação =001 (Empregado))) Encontre o maior salário da empresa max( salário (Empregado)) 22

23 Operação de Junção Externa (outer-join) Considere as seguintes relações Vendedor(matr, nome, ender, salário, cpf, lotação) Vendas(matr-vend,cod-item,quantidade, pr-venda) Considere a seguinte consulta Listar o histórico de vendas de cada vendedor Esquema do resultado Res(matr,nome,cod-item,quantidade,pr-venda) Res (Vendedor Vendas) Consulta com perda de informação Não aparecerão no resultado 23

24 Definir uma operação que evite esta perda de informação Outer join Adcionar tuplas extras ao resultado de uma junção natural Operação de outer-join (cont.) Tipos Junção externa à esquerda (left outer join) Junção externa à direita (right outer join) Junção externa completa (full outer join) left outer join 24

25 PROJETO DE BANCO DE DADOS - FASES 25

26 PROJETO DE BANCO DE DADOS - FASES 1. Análise (especificação) de requisitos Projetista de banco de dados deve realizar entrevista com usuários prospectivos do banco de dados Entender e documentar os requisitos de dados 2. Projeto conceitual Com base nos requisitos de dados Criar um esquema conceitual para o banco de dados Modelo de dados conceitual:mer,construir um DER 26

27 PROJETO DE BANCO DE DADOS - FASES 4. Projeto Físico Definir estruturas de armazenamento Como e onde devem ser armazenadas as tabelas Uma tabela em um arquivo Várias tabelas em um único arquivo Definir caminhos de acesso Definir índices Definir tipo de índice Ordenado: Primário, Secundário Hash Utilizar critérios de performance 27

28 PROJETO DE BANCO DE DADOS - FASES 5. Implementação Com base no DR definido na fase 3 e as estruturas de armazenamento e caminhos de acesso definidos na fase anterior Criar o banco de dados Expressões DDL Carregar o BD 28

29 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Mapeamento do MER para um Banco de Dados Relacional Ferramentas CASE Modelagem ER gráfica Geração automática de esquema (DDL) Algoritmo de mapeamento Sete passos 29

30 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Diagrama relacional (DR) Ferramenta gráfica utilizada para representar um esquema de banco de dados relacional A partir de um DER, pode-se construir um DR como descrito a seguir Passo 1 Para cada conjunto de entidades E, deve ser criada uma tabela como todos os atributos de E Escolher uma chave candidata para ser a chave primária da tabela 30

31 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Passo 2 Para cada relacionamento binário 1:1 entre os conjuntos de entidades E1 e E2 Escolher uma das tabelas, por exemplo E2, e incluir como chave estrangeira em E2 a chave primária da outra tabela (E1) Critério de escolha Entidade com participação total no relacionamento Atributos de relacionamentos devem ser incluídos na tabela com chave estrangeira Ex :?? 31

32 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Passo 3 Para cada relacionamento binário 1:N entre os conjuntos de entidades E1 e E2 Identificar o conjunto de entidades que participa do lado N (suponha que seja E2) Incluir como chave estrangeira na tabela E2 a chave primária da outra tabela (E1) Atributos de relacionamentos devem ser incluídos na tabela com chave estrangeira Ex:?? 32

33 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Passo 4 Para cada relacionamento binário N:N entre os conjuntos de entidades E1 e E2 Criar uma nova tabela auxiliar tab-aux para representar o relacionamento Incluir como chaves estrangeiras na tabela tab-aux as chaves primárias de E1 e E2 Estes dois atributos comporão a chave primária de tabaux Atributos de relacionamentos devem ser incluídos na tabela tab-aux Ex:?? 33

34 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Passo 5 Para relacionamento de grau maior que 2 Criar uma nova tabela auxiliar tab-aux para representar o relacionamento Incluir como chaves estrangeiras na tabela tab-aux as chaves primárias das tabelas que participam do relacionamento Estes atributos comporão a chave primária de tab-aux Ex:?? 34

35 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Passo 6 Para cada conjunto de entidades fracas F Cria uma tabela TFr com todos os atributos de F Incluir como chave estrangeira de TF a chave primária da tabela correspondentes ao conjunto de entidades fortes R A chave primária de TFr será a chave parcial de F mais a chave primária de R Ex:?? 35

36 PROJETO DE BANCO DE DADOS - MAPEAMENTO Passo 7 Para cada atributo multivalorado A de um conjunto de entidades E1 Criar uma tabela T com o atributo A Incluir como chave estrangeira em T a chave primária de E1 A chave primária de T será composta do atributo A mais a chave primária de E1 Ex:?? Como Mapear Especialização/Generalização e Agregação 36