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1 Banco de dados I

2 Conteúdo Programático Conceitos básicos Modelo entidade relacionamento Normalização

3 Bibliografia HEUSER, Carlos A. Projeto de Bancos de Dados. Sagra, (Livrotexto) MACHADO, Felipe Nery R. & ABREU, Maurício. Projeto de Banco de Dados. Editora Érica, São Paulo, 1995.

4 Conceitos básicos Dado: Um fato, alguma coisa sobre a qual uma inferência é baseada. Informação: Dado interpretado como um valor, inferência realizada Definição genérica de Banco de Dados (BD): Coleção de dados d relacionados.

5 Conceitos básicos (cont.) Propriedades implícitas de um BD: Representa aspectos do mundo real; Possui um grau de interação com eventos do mundo real; Possui um público ativamente interessado em seu conteúdo.

6 Aplicações de banco de dados Bancárias: saque, depósito. Bibliotecas: catálogo, usuários. Indústria: vendas, produção, compras Recursos Humanos: funcionários, salários. Supermercado: inventário, estoque.

7 Implementação da informática Em geral, as empresas implementam Em geral, as empresas implementam gradativamente a automação de suas funções.

8 Implementação da informática Por exemplo, vejamos o caso de uma indústria, que possua as funções abaixo: Vendas. Produção. Compras. Onde ficam os dados de produto?

9 Sistemas isolados - Dados não compartilhados Produção Vendas Compras Arquivos produção Arquivos vendas Arquivos compras produtos produtos produtos

10 Redundância de dados Um mesmo dado ocorre múltiplas vezes em locais diferenciados em um sistema computacional. Inconsistência i de dados. d

11 Como evitar redundâncias não controladas Compartilhamento de dados. Cada informação é armazenada uma única vez. Utilize o conceito de banco de dados.

12 Banco de Dados Conjunto de arquivos integrados que atendem a um conjunto de aplicações. Produção Vendas Compras Banco de Dados produtos...

13 Banco de dados - conseqüências Compartilhamento de dados tem reflexos na estrutura do software Estrutura interna dos arquivos passa a ser mais complexa. Devem atender às necessidades dos diferentes sistemas. Solução Usar sistema de gerência de banco de dados.

14 Início da programação de aplicações Programa continha todas as operações Interface de usuário. Transformações de dados e cálculos. Operações de armazenamento de dados. Tarefas de comunicação com outras sistemas e programas.

15 Evolução da programação Foram identificadas funcionalidades comuns: Exibição dos dados na interface. Gerenciadores de interface de usuário. Comunicação com processos remotos. Gerenciadores de comunicação. Manutenção de grandes repositórios compartilhados de dados. Utilização de Sistemas de Gerência de Banco De Dados (SGBDs).

16 Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD) Software que incorpora as funções de definição, recuperação e alteração de dados em um banco de dados. Facilita a criação e a manutenção de um BD. Manutenção de aplicações torna-se mais simples. Produtividade de desenvolvimento de aplicações aumenta. E l O l DB2 I SQL S Exemplos: Oracle, DB2, Ingres, SQL Server, PostgreSQL, MySQL,Informix.

17 Funcionalidade típica de um SGBD Definir banco de dados: especificar os tipos, as estruturas e as restrições para os dados a serem armazenados. Construir banco de dados: implementar o armazenamento dos dados em questão em meio controlado pelo SGBD. Manipular banco de dados: estabelecer funções para acesso aos dados d no banco tais como: inclusão, consulta, alteração.

18 Outras funcionalidades Gerenciamento do acesso concorrente por vários usuários mantendo todos os dados válidos e consistentes. Acesso concorrente necessário para o desempenho Acessos concorrentes não controlados podem levar a inconsistências Exemplo: Duas pessoas lendo um saldo e atualizando-o ao mesmo tempo Proteção e segurança, prevenindo acessos não autorizados.

19 Sistema de Banco de Dados Sistema de banco de dados: O SGBD junto aos Sistema de banco de dados: O SGBD junto aos dados propriamente ditos. Algumas vezes, inclui-se aqui as aplicações.

20 Banco de Dados simplificado Usuários/Desenvolvedores Programas das Aplicações/Consultas SGBD Software para processar as consultas/programas Software para acessar os dados armazenados s SISTEMA DE BANCO DADOS Metadados Arquivos de Dados

21 Visão geral da estrutura do sistema de banco de dados Fonte SILBERSCHATZ, KORTH & SUDARSHAN (1999, p. 18)

22 COMO ORGANIZAR OS DADOS EM UM BANCO DE DADOS?

23 Modelar... O que significa modelar? É preciso modelar? Como devemos modelar? Por que devemos modelar? Para que serve o modelo após gerado? O que deve ser representado no modelo?

24 Modelagem de Dados Estudo das informações existentes em um contexto sob observação para a construção de um modelo de representação e entendimento de tal contexto. (Machado, 2004)

25 Passos na Modelagem de dados Observar os elementos de um ambiente. Elaborar conceitos sobre estes elementos. Caracterizá-los Abstrair características. Reuni-los em conjuntos que os denominem. Representá-los. Defini-los. Manipulá-los.

26 Papel do objeto observado Objeto Qualquer coisa, pessoa, ambiente, conceito. Objeto observado: Ponto de partida para qualquer projeto de modelagem, seja ele real ou imaginário. A atividade mais complexa na modelagem é a compatibilização entre as características observadas e as reproduzidas (modeladas). d Como observar? O que devemos buscar?

27 Analogias [1] Pintura de Modelos Vivos Cada pessoa tem características próprias tais como altura, peso, feições, contornos, apesar de seguirem todas o mesmo padrão dã estético. Modelagem de Sistemas Cada ambiente com o qual nos depararmos terá suas particularidades.

28 Analogias [2] Pintura de Modelos Vivos Algumas pessoas possuem características tais como cicatrizes e manchas que podem prejudicar a estética do produto final (a pintura). Modelagem de Sistemas O ambiente pode apresentar algumas anomalias, defeitos e é tomar decisões: Reproduzi-los fielmente? Corrigi-los? i

29 Analogias [4] Pintura de Modelos Vivos Cada pintor na sala tem um ponto de vista diferente, pois estão em diferentes posições de observação. O resultado final para cada um, apesar de coerente, é diferente para cada um deles. Modelagem de Sistemas Diferentes pontos de vista de um mesmo ambiente pode nos ser apresentado. Podem existir então diferentes modelos, todavia todos deverão preservar a mesma essência do ambiente.

30 Analogias [3] Pintura de Modelos Vivos Pessoas que posam, se cansam em determinadas posturas e alteram suas posições. Modelagem de Sistemas Se o trabalho de modelagem for demorado o ambiente modelado pode se alterar.

31 Algumas considerações Devemos considerar padrões e experiências anteriores de modelagens, respeitando e observando sempre as novas particularidades observadas. 2. O posicionamento quanto a estratégia sobre qualidade e defeitos deve ser feito com a orientação do interessado no modelo a ser gerado. Mantê-los? Corrigi-los? Suprimi-los?

32 Verificar se as mudanças no objeto..ou ambiente são significativas para o resultado final e tomar a decisão: desprezar mudanças? Reiniciar a modelagem? 4. Para uma visão completa dos detalhes, duas estratégias: Agrupar pontos de vista diferentes durante os trabalhos de modelagem. Contar com mais de uma representação, em diferentes níveis, para poder transmitir melhor todos os conceitos captados.

33 Modelo Modelo é a representação abstrata e simplificada de um sistema real com a qual se pode explicar ou testar o seu comportamento, em seu todo ou em partes. (Cougo, 1997)

34 Modelos de Dados Modelos de dados são conjunto de conceitos que descrevem a estrutura lógica e física de um banco de dados. Estrutura é a forma como estes dados estão agrupados, como se relacionam e quais são as restrições que podem recair sobre eles.

35 Premissas A organização dos dados devem ser realizada da forma mais próxima da maneira como são vistos e manipulados pelas pessoas no mundo real Todos os objetos que compõem um determinado contexto e requeridos pela aplicação e pelo banco de dados devem estar precisamente representados no modelo de dados.

36 Objetivos de um modelo de dados Representar um ambiente observado. Servir de instrumento para comunicação. Favorecer o processo de verificação e validação. Capturar aspectos de relacionamento entre os objetos observados. Servir como referencial para a geração de estruturas de dados. Estabelecer conceitos únicos a partir de visões diversas.

37 Modelo de dados - conteúdo No exemplo da indústria: O modelo de dados informa: Como são armazenadas as informações sobre produtos. Para cada produto, são armazenados seu código, preço e descrição. O modelo de dados não informa: Quais os produtos que estão armazenados no banco de dados.

38 Esquema de banco de dados Para construir um modelo de dados usa-se: se: Linguagem de modelagem de dados Textual Gráfica Um modelo de dados pode ser apresentado de várias formas (texto, figura,...) Cada apresentação do modelo recebe a denominação de esquema de banco de dados.

39 Modelo de Dados - níveis de abstração Mundo Real Descrição Informal Estrutura de Dados Como visto pelo usuário Estrutura interna de Arquivos, tabelas,

40 Modelo de Dados - níveis de abstração Modelo conceitual. Abstra ação Modelo lógico. Modelo físico.

41 Abstrair...

42 O que é abstração? Abstração é o processo mental em que extraímos dos dados as propriedades que julgamos essenciais para caracterizá-los em determinado contexto. É o ato de separar mentalmente um ou mais elementos de uma totalidade complexa (coisa, representação, fato), os quais só mentalmente podem subsistir fora dessa totalidade. (cf.: Aurélio)

43 Modelo conceitual Representa conceitos próximos a como a grande maioria dos usuários percebem os dados. Capta e retrata a realidade de uma organização, processo de negócio, setor, repartição, departamento, etc. Independente da abordagem do banco de dados d que será utilizado e do tipo de SGBD.

44 Modelo conceitual Registra Estrutura dos dados como podem aparecer no banco de dados. Não registra Como estes dados estão armazenados a nível de SGBD. Não se preocupa com o modo como serão realizadas as operações de consultas e manutenção dos dados nele apresentados. Foco: Entendimento e representação de uma realidade, de um contexto.

45 Modelo conceitual Representa conceitos próximos a como a grande maioria dos usuários percebem os dados. Independente de tipo de SGBD. Registra Estrutura dos dados podem aparecer no banco de dados. Não registra Como estes dados estão armazenados a nível de SGBD.

46 Modelo Entidade-Relacionamento Modela o mundo real como uma coleção de entidades e relacionamentos Entidade: uma coisa ou objeto no mundo real que é distinguível dos outros objetos. Descrito por um conjunto de atributos. Relacionamento: uma associação entre várias entidades Técnica mais difundida de modelagem Técnica mais difundida de modelagem conceitual.

47 Modelo Entidade Relacionamento Modelo conceitual é representado através de diagrama entidade-relacionamento (DER): cidade nro-conta nome Movimen- tação rua saldo códcliente Cliente Conta

48 Modelo lógico Tem seu início após a criação do modelo conceitual. Nível de abstração visto pelo usuário do SGBD. Visão do Designer: A representação da informação de acordo com os p ç ç termos da tecnologia utilizada (relacional, hierárquica, rede ou orientada a objetos) para manipulá-los.

49 Modelo lógico Descreve as estruturas do banco de dados no formato permitido pela abordagem da tecnologia. Não considera, ainda, nenhuma característica de um SGBD específico.

50 Gráfico: Exemplos de Modelo lógico relacional l Textual: cliente( cod-cliente, cliente nome, rua, cidade). conta(nro-conta, saldo). cliente-conta(cod-cliente, conta(cod cliente, nro-conta).

51 Modelo Físico Contém detalhes de armazenamento interno de informações. Visão do Construtor: Descreve como os dados d podem ser armazenados em um meio físico. Detalhes que Não têm influencia sobre a programação de aplicações no SGBD Influenciam a performance da aplicações p p ç Usados por profissionais que fazem sintonia de performance em banco de dados

52 Exemplo de modelo físico Gráfico:

53 Linguagens Linguagem de Definição de Dados (DDL) Utilizada por projetistas para definir esquemas lógicos de BD. Linguagem de Manipulação de Dados (DML) Utilizada por programadores e usuários sofisticados para acessar o BD.

54 Linguagens Linguagem de Desenvolvimento de Aplicações Linguagem declarativa. Linguagem procedural ou algorítmica ou sequencial (C, Cobol, etc.), ou orientada a eventos (Windows). Linguagem Orientada a Objetos Linguagem para Usuários Finais Gerador de relatórios. Linguagem declarativa.

55 Modelo físico em DDL - SQL SQL Structured Query Language DDL Data Definition Language CREATE TABLE Cliente ( cod-cliente INTEGER UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT, nome VARCHAR(45) NOT NULL, rua VARCHAR(20) NULL, cidade VARCHAR(15)) NULL, PRIMARY KEY(cod-cliente) ); CREATE TABLE Cliente-Conta ( cod-cliente INTEGER UNSIGNED NOT NULL, nro-conta INTEGER UNSIGNED NOT NULL, PRIMARY KEY(cod-cliente, nro-conta), FOREIGN KEY (cod-cliente) references Cliente, FOREIGN KEY (nro-conta) references Conta ); CREATE TABLE Conta ( nro-conta INTEGER UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT, saldo FLOAT NULL, PRIMARY KEY(nro-conta) );

56 Modelo conceitual como modelo de organização Constatação: Um arquivo em computador contém informações sobre um conjunto de objetos ou entidades da organização que é atendida pelo sistema em computador.

57 Idéia fundamental do projeto de banco de dados Através da identificação das entidades que terão informações representadas no banco de dados, é possível identificar os arquivos que comporão o banco de dados

58 Modelo conceitual tem dupla interpretação Modelo da organização Define as entidades da organização que tem informações armazenadas no banco de dados. Modelo do banco de dados Define que arquivos (tabelas) farão parte do banco de dados. d

59 Projeto de banco de dados Duas fases: 1. Modelagem conceitual 2. Projeto lógico Adequado para a construção de um novo banco de dados. Caso já exista um banco de dados ou um conjunto de arquivos convencionais usar reengenharia.

60 Revisando... Um Banco de Dados deve: Ter uma boa representação do mundo real Eliminar redundância Estabelecer independência dos programas de aplicação Manter segurança e confidencialidade Ter um bom desempenho em relação a aplicações Proporcionar facilidade de consultas

61 Comparativo

62 Revisando... O que se espera de um SGBD? Permitir usuários criarem seus BDs e especificarem seus esquemas Permitir consultas e atualizações Suportar o armazenamento de grandes quantidades de dados de forma segura Controlar o acesso de muitos usuários ao mesmo tempo

63 Revisando... Arquitetura de um SGBD Modificações no Esquema Consultas Alterações Processador de Consultas Gerenc. de Armazenamento Gerenc. de Transações Metadados Dados

64 Funcionalidades dos SGBDs Controle de redundância Compartilhamento de dados Concorrência Reconstrução Acesso Controlado

65 Funcionalidades dos SGBDs Segurança Restrições de integridade Gerência de armazenamento de dados

66 Pessoas Envolvidas DBA (Administrador de Banco de Dados) Definição do esquema Autoriza os acessos ao BD. Coordena e monitora o uso do SGBD. Especificação de regras de integridade

67 Pessoas Envolvidas Projetista de BD Projeta os Esquemas Conceitual, Externo e Lógico do BD. Analista de Sistemas Especifica programas que acessam o BD (programas de aplicação ou aplicativos). Programador de Aplicações Implementa aplicativos.

68 Pessoas Envolvidas Usuários Finais Casuais: utilizam esporadicamente o SGBD, utilizando menus, formulários, etc. Usuários Paramétricos: utilizam freqüentemente o SGBD, fornecendo parâmetros para a execução de aplicativos. Usuários Sofisticados: programam suas próprias consultas, utilizando linguagens declarativas, de nível muito alto

69 Quando não usar BDs? O banco de dados e as aplicações são simples, bem definidas e não se espera mudanças no projeto; a necessidade de processamento em tempo real de certas aplicações, que são terrivelmente prejudicadas pela sobrecarga causada pelo uso de um SGBD; não haverá múltiplo acesso ao banco de dados.

70 Por hoje é só... "As pessoas que vencem neste mundo são as que procuram as circunstâncias de que precisam e, quando não as encontram, as criam. (Bernard Shaw)

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