FUNDAMENTOS DE BANCO DE DADOS

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1 SUMÁRIO 1 ITRODUÇÃO A BACO DE DADOS... 3 FUDAMETOS DE BACO DE DADOS (otas de Aula Parte I) por Rafael Port da Rocha 2 ABORDAGES DE BACO DE DADOS O MODELO ETIDADE-RELACIOAMETO BIBLIOGRAFIA Rafael Port da Rocha - otas de Aula 1 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 2

2 1 ITRODUÇÃO A BACO DE DADOS Enfoque convencional Aplicações isoladas Dados não integrados Dados projetados para atender a uma aplicação específica Múltiplas versões de um mesmo dado ocorrem repetidas nos arquivos das várias aplicações (redundância) ão há controle da redundância dos dados nas várias aplicações Ex.: sistemas que armazenam dados em arquivos Redundância não controlada Informações Conflitantes Inconsistência dos dados Sistema de Vendas Sistema de Produção Sistema de Estoque Baixa qualidade de dados (integridade) Arquivos Arquivos Arquivos Produtos Produtos Produtos Problemas do enfoque convencional Ocorrência de em dados inconsistentes (dados que representam mesmas entidades de formas conflitantes), devido à falta de controle da redundância Baixa qualidade (integridade) dos dados, devido à inconsistência Baixa disponibilidade dos dados, devido à falta de integração e aos isolamento dos dados (divididos em diferentes arquivos e com formados de dados) Dificuldades no acesso a dados (consultas feitas via programas) Enfoque de banco de dados Dados que pertencem a uma comunidade de usuários são definidos uma única vez em um banco de dados único A base de dados é mantida de forma centralizada, sendo disponibilizada para múltiplas aplicações Várias aplicações são desenvolvidas para manipular os dados da BD O BD é acessado de forma simultânea por várias aplicações Conceito de Uma coleção de dados interrelacionados, armazenados com redundância controlada; os dados são armazenados de forma serem independentes dos programas que os usam; uma abordagem comum e controlada é utilizada para adicionar novos dados, bem como para modificar e buscar dados existentes [James Martin] Banco de dados = base de dados = database Rafael Port da Rocha - otas de Aula 3 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 4

3 Sistema de Vendas Sistema de Produção Sistema de Estoque Sistema de Gerência de (SGBD) Evolução do enfoque de BD através da definição de um gerenciador de base de dados atua como intermediário entre as aplicações e a base de dados, auxiliando na definição, carga, manipulação, atualização e manutenção da BD. BD Produtos Sistema de Vendas Sistema de Produção Sistema de Estoque Características do enfoque de BD BD estabelece ligações semânticas entre os dados (integração) BD elimina redundâncias desnecessárias (redundância controlada) BD possibilita compartilhamento dos dados ovos problemas decorrentes da abordagem de BD Complexidade na definição das estruturas dos dados do BD, que devem atender à diferentes necessidades/aplicações Manter integridade do BD, isto é, garantir que os dados a serem manipulados por várias aplicações se mantenham de forma consistente (ex.: evitar a inserção de dados repetidos, evitar a exclusão de um dado que é referenciado por outro dado da BD, etc.) Implementar controle de acesso concorrente a dados (ex.: quando duas aplicações lêem e atualizam um mesmo dado) Controlar o acesso a dados (ex.: determinados usuários somente podem acessar determinados dados da BD) Reconstruir o banco de dados após alguma falha, mantendo a sua integridade (segurança de funcionamento) Sistema de Gerência de Base de Dados BD Rafael Port da Rocha - otas de Aula 5 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 6

4 Um SGBD é responsável por: manter a integridade do banco de dados, a partir de um conjunto definido de restrições de integridade controlar o acesso de usuários ao banco de dados (segurança), a partir de autorizações de acesso a usuários do banco de dado (controlar qual usuário pode realizar qual operação sobre qual dado) controlar acesso concorrente a dados, quando múltiplos usuários acessam e atualizam o BD simultaneamente recuperar a BD após falhas, mantendo sua integridade (segurança de funcionamento) Modelo de dados É a descrição das estruturas dos dados da BD É um conjunto de ferramentas conceituais usadas para a descrição de dados, relacionamentos entre dados, semântica de dados e regras de consistência [Sil]. BD = dados + descrição de dados Dicionário de dados (catálogo): conjunto de arquivos que armazena o modelo de dados Modelos de dados de envolvidos em um SGBD Modelo conceitual: É uma descrição abstrata das estruturas dos dados da base de dados, desenvolvida em uma linguagem independente da linguagem de descrição de modelo do SGBD ormalmente é desenvolvido em uma linguagem gráfica, para facilitar sua interpretação É usado no processo de definição da BD (modelagem), onde o modelo da BD é extraído através de processo de análise dos dados, que é feito através de entrevistas com usuários, identificação de documentos utilizados, fluxos, etc. Modelo lógico: Descrição das estruturas dos dados da BD na forma que estes dados são visto pelos usuários do SGBD. Corresponde a representação do modelo conceitual na linguagem de descrição de modelo do SGBD ão contém detalhes físicos do armazenamento dos dados Modelo físico: descrição das estruturas dos dados da BD na forma com que estes dados são armazenados internamente pelo SGBD Arquitetura em três níveis para um SGBD: estruturada níveis de abstração de dados, proporcionando independência de dados ível externo: Apresenta uma visão abstrata de uma porção do modelo de dados lógico da BD, definida para um determinado grupo de usuários (visão de grupos de usuários) Representa os dados da BD no modelo externo, que é uma restrição ao modelo lógico da BD ível lógico: Apresenta uma visão do BD representada no modelo de dados lógico ível físico: Apresenta a visão de armazenamento dos dados da BD Independência de dados em um SGBD Lógica: imunidade das aplicações á mudanças na organização dos dados. O modelo lógico pode ser modificado sem que os programas tenham que ser modificados. Física: imunidade das aplicações da mudanças na estrutura de armazenamento e estratégia de acesso a dados. Parâmetros físicos de armazenamento dos dados podem ser alterados sem que as aplicações tenham que ser modificadas. Rafael Port da Rocha - otas de Aula 7 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 8

5 Externo1 ível Lógico ível Físico dados Externo2 dados armazenados Externo3 descreve descreve Modelo Conceitual Modelo Lógico Modelo Físico Tipos de pessoas envolvidas em um SGBD Usuários finais de BD: usuários que acessam a base de dados através de suas linguagens e interfaces Administrador do BD (DBA): responsável pelos modelos lógico (cria o esquema do modelo lógico) e físico, coordena acessos ao BD (definindo usuários, privilégios, monitora a performance e sintoniza a BD Projetista de BD: constrói o modelo conceitual da BD Analista: define e projeta aplicações sobre a BD, usando os seus modelos conceitual e lógico. Programador: implementa aplicações projetadas por analistas acessando o BD através de seu modelo lógico Linguagens de SGBD Linguagem de manipulação de dados (Data Manipulation Language - DML): linguagem para manipular os dados da BD (selecionar dados, alterar dados, inserir dados e remover dados) Linguagem de definição de dados (Data Definition Language - DDL): linguagem que permite a definição da estrutura dos dados a serem armazenados na BD, isto é, é a linguagem que permite a definição dos modelos lógico e externo da BD (envolve definição das estruturas de armazenamento, especificação de restrições de integridade, autorizações, modificação do modelo, etc.) Interfaces de um SGBD Interfaces de acesso a dados: interfaces através das quais programas de aplicação executam comandos de manipulação da BD, definidos na linguagem de manipulação de dados (DML) Embutida: conjunto de instruções que, embutidas em um programa de aplicação, permitem a execução de comandos na linguagem de manipulação de dados e a manipulação dos resultados desses comandos (resultados de consultas à BD) Chamada: conjunto de funções que são chamadas por um programa de aplicação que permitem a execução de comandos na linguagem de manipulação de dados e a manipulação dos resultados desses comandos (resultados de consultas a BD) Interface de definição de BD: interface através da qual o modelo de dados é definido, utilizando comandos definidos na linguagem de definição de dados (DDL) Interfaces de utilitários: interfaces que auxiliam a administração do SGBD (cópia, reconstrução, inicialização, carga, etc.) Rafael Port da Rocha - otas de Aula 9 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 10

6 Estrutura de um SGBD Processador de consultas Gerenciador de armazenamento Estruturas de armazenamento Programa de Aplicação DML Interface Acesso a Dados Projetista de BD DDL Interface de Definição de BD Adm. de BD DML etc. Interface de Utilitários Processador de Consultas (traduzir, otimizar, preparar, executar consultas) Gerenciador de Armazenamento (gerenciadores de transação, arquivos, memória) 2 ABORDAGES DE BACO DE DADOS SGBDs são classificados nas seguintes abordagens, correspondendo a diferentes tipos de modelos lógicos Abordagens históricas: hierárquica e rede Abordagens atuais: relacional (amplamente utilizada), orientada a objetos e relacional orientada a objetos (casamento das abordagens relacional e orientada a objetos) 2.1 Abordagem Hierárquica BD = floresta formada por coleção de registros e relacionamentos entre registros, organizados como coleções de árvores Produtos: IBM IMS Estrutura de dados: registro relação pai filho, unidirecional, 1 para, estabelecida entre registros, onde: um registro somente pode possuir um registro pai um registro pai pode possuir filhos de tipos diferentes Estruturas de armazenamento (arquivos de dados, índices, dicionário de dados, estatísticas, arquivos de controle) Rafael Port da Rocha - otas de Aula 11 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 12

7 Esquema gráfico de um BD Dados de um BD M2 Pedro Pediatria P2 Ana 10/02/00 10:30 P3 Paulo 13/02/00 14:30 P1 Maria 20/03/00 8:30 M3 João Obstetricia Médico CodM omem Especialidade Paciente CodP omep Dia Hora M1 José Cirurgia P1 Maria 10/02/00 10:30 P3 Paulo 12/02/00 8:30 Assimetria em Consultas Encontrar os códigos de todos os pacientes do médico M2 get next Médico where Cod='M2'; do until no more Paciente under this*; get next Paciente under this; print CodP; end; *trabalha sobre registro filho do registro corrente Encontrar os códigos de todos os médicos do paciente P2 do until no more Medico; get next Médico; get next Paciente under this where CodP='P2' if found then print CodM; end; Problemas: Somente problemas hierárquicos são modeladas adequadamente Em casos de problemas não hierárquicos, o modelo provoca: redundância de dados, assimetrias e anomalias Redundância: dados de um mesmo paciente são repetidos de acordo com suas consultas, realizadas por médicos Assimetria: Pacientes e Médicos possuem simetria, entretanto, o modelo força uma estrutura assimétrica para médicos e pacientes, onde médicos e pacientes estão estruturados em uma hierarquia Medico Paciente Anomalia de inclusão: um único objeto corresponde a vários registros da BD (ex.: pacientes). Incluir um paciente sem médico requer a criação de um registro "fantasma" para médico do paciente incluído Anomalia de exclusão: a exclusão de um médico requer a exclusão de seus pacientes ou a criação de um médico fantasma para referenciar esses pacientes. A exclusão de uma última consulta de um paciente implica na remoção dos dados deste paciente da BD Anomalia de alteração: a alteração do nome de um paciente implica na alteração em todas as versões desse paciente Evolução: introdução de ponteiros para registros, permitindo a implementação de modelos em rede 2.2 Abordagem em Rede BD = grafo formado por coleções de registros (nós) conectados entre si por ligações (links). Produtos: IDMS, DMSII, TOTAL Rafael Port da Rocha - otas de Aula 13 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 14

8 Esquema gráfico de um BD Med-Cons $ Médico * CodM omem Especialidade Dados de um BD M1 José Cirurgia M2 Pedro Pediatria M3 João Obstetricia pai M1 M2 M3 C C C C C filho P1 P2 P3 Consulta * Data Hora 10/02/00 10:30 12/02/00 8:30 20/03/00 8:30 10/02/00 10:30 13/02/00 14:30 pai set ocurrence (registros ligados) * registro $ ligação (set) Pac-Cons$ Paciente* CodP omep P1 Maria P2 Ana P3 Paulo Estrutura de dados: registro (chamado registro) ligação pai filho (chamada set), estabelecida entre registros, onde um registro pode possuir um mais de um registro pai (caracterizando uma rede) Consultas (simetria) encontrar os códigos de todos os pacientes do médico M2 get next Médico where CodM='M2' (1) do until no more Consultas under this in Med-Cons; get next Consultas under this in Med-Cons; (2) get Pacinete over this in Pac-Cons; (3) print CodP; end; (1) busca registros (Médico) de acordo com a seleção (2) busca registro (Consultas) que é filho do registro corrente (Médico) dentro de uma ligação (Med-Cons) (3) busca registro (Paciente) que é pai de um do registro corrente (Consulta) dentro de uma ligação (Pac-Cons) ão ocorrem anomalias de alteração, exclusão, alteração Problema da navegação implícita: programador precisa conhecer as ligações existentes na BD, prejudicando a independência de dados, pois mudanças em ligações implica em mudanças nos programas Rafael Port da Rocha - otas de Aula 15 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 16

9 2.3 Abordagem Relacional BD = conjunto de tabelas (chamadas de relações), onde relacionamentos entre tabelas são representados através de valores de atributos de tabelas Estrutura de dados Possui somente um único tipo de dados que é a Tabela (relação) Uma tabela é composta por linhas (tuplas) e colunas (atributos) Esquema gráfico de um BD Médico CodM ome Especialidade Consulta CodM (1) CodP (2) Data Hora Paciente CodP ome (1) Estabelece ligação com Médico (chave estrangeira) (2) Estabelece ligação com Paciente (chave estrangeira) O modelo não explicita ligações entre as informações (caminhos de acesso), como nos modelos anteriores Relacionamentos são expressos através de valores de atributos Linhas de duas tabelas A, B são relacionadas implicitamente através de valores de atributos, isto é, uma linha da tabela A contém um valor de atributo que corresponde a um valor de atributo que identifica linhas da tabela B Ex.: Uma linha de Consulta está implicitamente relacionada a uma linha de Médico pois contém o código do médico que realizou a consulta esse caso, relacionamentos entre tabelas são estabelecidos em consultas envolvendo os atributos que as relacionam ão apresenta anomalias de inclusão, remoção e alteração, pois seus elementos (linhas) não estão explicitamente ligados Maior independência dos dados, pois não há caminhos de acesso entre seus elementos (ligações). Dessa forma, programas não são influenciados por caminhos de acesso Dados de um BD Médico CodM ome Especialidade M1 José Cirurgia M2 Pedro Pediatria M3 João Obstetrícia chave primária Consultas CodM CodP Dia Hora M1 P1 10/02/00 10:30 M1 P3 12/02/00 8:30 M2 P1 20/03/00 8:30 M2 P2 10/02/00 10:30 M2 P3 13/02/00 14:30 Paciente CodM P1 P2 P3 (relacionamento implícito) tabelas ome Maria Ana Paulo linha ou tupla chave estrangeira atributo ou coluna Rafael Port da Rocha - otas de Aula 17 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 18

10 Simetria nas consultas Encontrar os nomes dos médicos do paciente código P1 do until no more Consulta get next Consulta where CodP='P1' get next Médico where Consulta.CodM = Médico.CodM* imprime omem; end; end; * busca nova tupla de Médico relacionada à tupla corrente de Consulta pelo predicado: Consulta.CodM = Médico.CodM Encontrar os nomes dos pacientes do médico José do until no more Médico get next Médico where omem='josé' do until no more Consulta get next Consulta where Medico.CodM = Consulta.CodM get next Paciente where Consulta.CodM = Paciente.CodP imprime Paciente.omeP; end; end; 2.4 Abordagens Orientadas a Objetos Modelo de Objetos Objeto: entidade que contém estado, comportamento e identidade (ex.: Um Médico) Estado: definido por atributos que especificam características do objeto (ex.: nome, idade, altura...) Comportamento: definido por métodos que especificam ações realizadas pelo objeto (ex.: ato de um Médico marcar uma consulta) Identidade: propriedade que distingue um objeto dos outros, independentemente do seu estado. Dois Médicos com mesmo estado (nome, idade, altura) são pessoas diferentes, se possuírem diferentes identificadores. Classe: Objetos com propriedades comuns são agrupados em classes Uma classe de objetos é uma abstração que descreve um grupo de objetos que possuem atributos (estado) semelhantes, o mesmo comportamento, os mesmos tipos de relacionamentos com outros objetos, e a mesma semântica Herança: Classes com propriedades comuns são agrupadas em uma super-classe Os atributos e métodos definidos em uma superclasse podem ser herdados pela subclasse, se estes não forem definidos na sub-classe Relacionamentos: estabelecem ligações entre objetos 1-1: Eleitor-Título 1 - n: MedC-Consutas n - n: Hospitais-Corpo Rafael Port da Rocha - otas de Aula 19 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 20

11 Classe Hospital Classe Médico CRM Especialidade MarcaConsulta(Paciente) Instâncias Hospitais Corpo Médico (001) CI: 1020 ome: José Idade: 20 CRM:234 Espec:Cirurgia MarcaReunião() MedC MédC (002) Dia:10/02/00 PacC Hora:10:30 Consultas Consultas MédC Classe Pessoa CI ome Idade Consultas (003) Dia:12/02/00 Hora:8:30 Eleitor Título Classe Paciente CodPac Consultas Classe Consulta Dia Hora PacC PacC Classe Titulo Eleitoral (005) CI: 1020 ome:maria Idade: 20 CodP:... OO + BD Objetos viabilizam BD que incorporam comportamento (embutido nos comportamentos dos objetos métodos ) BDOO ( Orientado a Objetos) BD oferece persistência para objetos manipulados por programas desenvolvidos em linguagens de programação OO (C++, Java) Objetos que devem permanecer após a execução do programa são criados como objetos persistentes, sendo armazenados na BDOO A busca de objetos é realizada principalmente através de navegações sobre relacionamentos Ex.: sendo m uma variável que aponta para o objeto 001 (médico): cs = m.consultas(); while c=cc.next()!= null prinftf(c.pac.nome); a expressão cc = m.consultas() retorna um objeto que representa uma coleção de objetos (coleção de consultas) cc.next() retorna o primeiro e os próximos elementos (colsultas) da coleção de consultas c.pacc.nome realiza uma travessia de uma consulta para um paciente, relacionados por PacC BDOO também oferecem recursos de busca de objetos através de consultas, mas suas aplicações típicas (ex.: CAD/CAM) baseiam-se no modelo navegacional BDOR (Banco de dados Objeto-Relacional) Casamento entre BD Relacional com o modelo orientado a objetos esse modelo, objetos podem ser elementos de tabelas (relações) Rafael Port da Rocha - otas de Aula 21 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 22

12 Exemplo: TPaciente ObjPac (005) TConsulta ObjCons (002) (003)... TMédico ObjMed (001) Busca de objetos é realizada através de consultas, que suportam navegações sobre relacionamentos Encontrar os nomes dos médicos do paciente código P1 do until no more TConsulta get next TConsulta where ObjCons.PacC.CodP='P1' * imprime ObjCons.MedC.omeM end; * navegação de consulta para paciente Encontrar os dias das consultas do paciente Maria com o médico José do until no more TPaciente get next TPaciente where ObjPac.omeM='José'; set ConsultasP = ObjPac.Consultas; (1) do until no more ConsultasP get next ConsultasP.MedC.omeM='José' (2) print ConsultasP.Dia end; end; (1) ConsultasP é uma variável do tipo tabela, que é ligada ao conjunto das consultas de cada paciente, definido pelo relacionamento Consultas, de Paciente (2) navegação de consulta para médico 3 O MODELO ETIDADE-RELACIOAMETO Modelo de dados baseado na percepção do mundo real que consiste em um conjunto de objetos básicos chamados de entidades e relacionamentos Professor Visão do Mundo Real Dept. CC Elementos do Modelo P1 P2 P3 P4 P5 Conjunto de Entidades Professor Entidade Professor Relacionamento Conjunto de Relacionamentos Pertence n pertence 1 Relacionamento Departamento Visão do Mundo Real Através do modelo E-R D1 D2 Conjunto de Entidades Departamento Entidade Rafael Port da Rocha - otas de Aula 23 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 24

13 É um modelo conceitual, descrito de forma gráfica, que, após definido, é mapeado para o modelo lógico de um banco de dados relacional Sua principal característica é a simplicidade, sendo baseado em dois conceitos principais (entidade e relacionamento) Conceitos Básicos Entidade: É um objeto ( coisa ) do mundo real, que existe e é distinguível dos outros objetos Possui um conjunto de propriedades, e valores de algumas dessas propriedades podem identificar unicamente essa propriedade Ex. de entidades: o José, o Departamento de Ciência da Computação, etc... Ex. de propriedade de José: nome, idade, cpf (propriedade que identifica unicamente José) Conjunto de Entidades: É um conjunto de entidades de um mesmo tipo, isto é, possuem propriedades de mesmos tipos Ex.: o conjunto de entidade Professor contém um conjunto de entidades que são professores e possuem as propriedades: nome, endereço, cpf, matrícula na universidade Muitas vezes, usa-se o termo entidade para designar um conjunto de entidades São graficamente representadas por retângulos Relacionamento: Um relacionamento é uma associação entre entidades Ex.: o professor José está associado ao departamento de Ciência da Computação e às turmas de BD e Engenharia de Software Conjunto de relacionamento: É um conjunto de relacionamentos de mesmo tipo Formalmente: Sendo n 2, um conjunto de relacionamento R é: { ( e1, e2,... en) e1 E1, e2 E2,..., en En }, onde E1, E2,..., En são conjuntos entidades; e1, e2,... en são entidades dos conjuntos de entidades E1, E2... En, respectivamente; e (e1, e2,..., en) é um relacionamento Ex.: Sendo os conjuntos de entidades Curso e Aluno, que representam respectivamente alunos e cursos da universidade, o relacionamento inscrição relaciona alunos a cursos, indicando quais os cursos de um aluno e quais os alunos de um curso São representados graficamente por losangos Restrições de mapeamento Cardinalidade: Indica o número de entidades a que uma outra entidade pode ser associada através de um conjunto de relacionamentos Um conjunto de relacionamentos R envolvendo os conjuntos de entidades A e B, possui a cardinalidade: 1-1, se uma entidade de A é associada a uma única entidade de B 1-n, se uma entidade de A é associada a várias entidades de B, e se uma entidade de B é associada somente a uma única entidade de A n-1, se uma entidade de B é associada a várias entidades de A, e se uma entidade de A é associada somente a uma única entidade de B n-n, se uma entidade de A é associada a várias entidades de B e uma entidade de B é associada a várias entidades de A Rafael Port da Rocha - otas de Aula 25 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 26

14 Cardinalidade máxima e mínima Versão do modelo E-R onde a cardinalidade é definida através de valores mínimo e máximos Exemplo: Um conjunto de relacionamentos R envolvendo os conjuntos de entidades A e B possui a cardinalidade (1,1) - (0,120), que indica: que uma entidade A é associada no mínimo a nenhuma entidade de B ou no máximo a 120 entidades de B que uma entidade de B é associada no mínimo e no máximo a uma entidade de A Professor n pertence 1 Departamento Diagrama de ocorrências CC Ana Paulo T10 T20 José Pedro T30 Maria Física João T40 Curso Inscrição Aluno Matricula Turma Ministra Prof. Diagrama de Entidade-Relacionamento (E-R) P1 P2 P3 P4 D1 D2 Curso Inscrição Aluno P5 Dependência de existência Uma entidade A é existencialmente dependente de uma entidade B se a existência de A depende da existência de B esse caso, se B é removida, A também é removida A é chamada de entidade subordinada e B é chamada de entidade dominante Professor 1 Ministra (1,1) (0,5) Participa Turma Leitura do diagrama E-R Um Professor ministra turmas. Uma turma é ministrada por um profesor Um Professor ministra de 0 a cinco turmas. Uma turma é ministrada por um professor (versão cardinalidade mínima-máxima) Rafael Port da Rocha - otas de Aula 27 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 28

15 Relacionamentos n-ários Relacionamentos que associam n entidades Cardinalidade: em um relacionamento ternário envolvendo entidades dos conjuntos A, B, C a cardinalidade refere-se a pares de entidades Diagrama de ocorrências SM POA SuperR XYZ VaiVem Cadeira Mesa Sofá Diagrama de Entidade-Relacionamento (E-R) Cidade 1 Distribuição Produto Distribuidor Leitura do diagrama E-R Um par (cidade-produto) está associado a um distribuidor, isto é, um distribuidor tem exclusividade na distribuição de um produto em uma cidade Um par (distribuidor-cidade) está associado a muitos produtos, isto é, um distribuidor pode distribuir muitos produtos em uma cidade Atributo Atributos associam informações a entidades e a relacionamentos, identificando propriedades dessas entidades e relacionamentos São representados graficamente através de círculos ligados à coleções de entidades (muitas vezes são omitidos, sendo descritos separadamente em um dicionário de dados) Cardinalidade Atributo monovalorado: possui cardinalidade 1, isto é, cada entidade possui um único valor para este atributo Atributo multivalorado: possui cardinalidade, isto é, cada entidade possui vários valores para este atributo Cardinalidade mínima e máxima: variações do modelo E-R podem descrever os valores mínimo e máximo para a cardinalidade de um atributo ex.: a cardinalidade (0,10) indica que o atributo pode ter nenhum ou até dez valores quando um atributo não possui valor, diz-se que seu valor é vazio (null) Identificador de entidade: Conjunto de um ou mais atributos cujos valores servem para distinguir uma entidade em uma coleção de entidades Os atributos da entidade que formam seu identificador são representados graficamente através de círculos pretos O identificador de uma entidade é denominado chave primária Curso Data omeprocurador (0,1) Inscrição Aluno CódigoC ome Descrição CódigoA ome Fone (0,n) Rafael Port da Rocha - otas de Aula 29 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 30

16 Entidades fracas e relacionamento identificador Entidade fraca: entidade que possui chave primária que envolve uma entidade a ela relacionada Tem sua existência dependente da entidade relacionada Relacionamento identificador: relacionamento que é usado na definição de uma chave primária de uma entidade fraca Representação: relacionamento ligado à entidade fraca por uma linha mais densa Identificador de Aluno faz parte do identificador de Dependentes atendimento CódC ome Endereço Pessoa CPF idade Cliente t Empresa CGC inscriçãoest Ge/Esp Total: Todo Cliente é uma Pessoa ou uma Empresa 1 Contatos Aluno Dependentes CodF ome endereço CódigoA ome Fone Generalização/Especialização A C B úmero ome Relação Permite atribuir propriedades particulares a um subconjunto de ocorrências de uma entidade genérica Entidade genérica: C Entidades especializadas: A e B Generalização/Especialização Total: Toda entidade de C ocorre em A ou em B (identificada no diagrama pela letra t) Generalização/Especialização Forte: uma entidade de C ocorre ou em A, ou em B, ou em C (identificada por f) Generalização/Especialização de conjuntos de entidades são exclusivas, isto é, uma entidade de C aparece em A ou em B, nunca simultaneamente em A e B Vendedor Comissão Funcionário Cliente Pessoa CodC ome End. CPF Idade C01 José C02 Maria Empresa CodC ome End. CGC Insc. C03 VV C04 ABC p Técnico Especialidade Funcionário CodF ome Ge/Esp Parcial: em todo Funcionário é Vendedor ou Técnico End. F01 Ana... F02 Paulo... Vendedor CodF ome End. Com.. F03 Carlos... Técnico CodF ome End. Esp.. F04 Carlos... Rafael Port da Rocha - otas de Aula 31 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 32

17 Outra Solução CódP ome Endereço Pessoa t 1 Física Cont Jurídica atendimento CPF idade CGC InscriçãoEst p CodF Auto-relacionamento: relacionamento entre entidades de um mesmo conjunto de entidades Ex: um Funcionário é chefiado por um Funcionário (seu chefe) e um funcionário (chefe) chefia funcionários Funcionário 1 chefe Funcionário José Maria Paulo Ana Chefe Funcionário p Vendedor Técnico Comissão Especialidade Rafael Port da Rocha - otas de Aula 33 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 34

18 Entidade associativa: Ocorre em uma versão do modelo E-R onde uma entidade pode ser associada a um relacionamento esse caso, o relacionamento é representado através de uma entidade associativa, Representação gráfica: losango sobreposto a um retângulo Cliente José Maria entidade associativa atendimento 1 documentado por Relatório Atendimento Ana Paulo Funcionário 1 chefe auto relacionamento Funcionário Identificando relacionamentos Caso 1: Um relacionamento diferencia-se dos demais pelas ocorrências das entidades que participam deste relacionamento Caso2: Ocorrem vários relacionamentos envolvendo mesmas entidades. esse caso, o relacionamento deve ter atributos identificadores Caso 1 Porfessor Caso 2 Médico n n Data Inscrição Consulta Hora Técnicas de construção de modelos E-R Equivalências: relacionamento n:n vs. entidade relacionamento 1:1 vs. entidade Data Hora n n Projeto Paciente Cliente Documentado por Médico n Consulta CodC Data Hora n Paciente Rel1 Rel2 Rel3 Rel4 Relatório Médico Consulta 1 n n 1 Paciente Rafael Port da Rocha - otas de Aula 35 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 36

19 Erros comuns: Definir para uma entidade um atributo que caracteriza (pertence) uma outra entidade. Especificar uma entidade do mundo real de formas diferentes em um mesmo modelo (como atributo e como entidade) Construir relacionamentos redundantes (relacionamentos que podem ser eliminados sem perda de informações) Construir atributos redundantes (usar atributos calculados) Hospital redundante (obtido por possui e lotação) possui 1 n 1 n trabem data hora n Cons n Paciente Depart. 1 lotação n Médico 1 HistSal n Salário num de médicos (redundante, obtido através do número relacionamentos em lotação) nome do departamento (redundante, obtido em Depart. através do relacionamento lotação) data valor Refletindo aspecto temporal manter registro histórico (Ex.: Histórico salarial HistSal) atributos cujos valores modificam ao longo do tempo (Médico-Salário) relacionamentos que se modificam ao longo do tempo (ex.: Médico-Paciente) Estratégia de modelagem de cima para baixo (top-down) (1) Modelagem superficial: Identificação das entidades, identificação dos relacionamentos e hierarquias de generalização/especialização, cardinalidades máximas, determinação dos atributos, determinação dos identificadores de entidades e relacionamentos (2) Modelagem detalhada: Domínios dos atributos, cardinalidades mínimas, restrições de integridades não representadas no modelo (3) Validação do modelo: verificar construções redundantes Estratégia de modelagem de dentro para fora (inside-out) identificar primeiro conceitos (entidades) mais importantes (centrais) e adicionar gradativamente conceitos periféricos (atributos, entidades relacionadas, generalizações/especializações) passos semelhantes à abordagem top-down Transformação de E-R para modelo relacional Passos: (1) tradução de entidades e seus atributos, (2) tradução de relacionamentos e seus atributos, (3) tradução de generalizações / especializações (1) tradução de entidades e seus atributos (a) traduzir entidade para tabela (b) traduzir entidade que possui um relac. identificador para tabela Aluno CódigoA ome Fone Dependentes úmero ome Relação Aluno(CódigoA, ome, Fone) Dependentes(CódigoA, úmero, ome, Relação) Rafael Port da Rocha - otas de Aula 37 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 38

20 (2) tradução de relacionamentos e atributos (a) relacionamento tabela própria (b) relacionamento coluna dentro de entidade (c) relacionamento fusão de entidades (d) relacionamento n-ário entidade ummatr Data omeprocurador Cidade CodC ome Início (o,n) (0,1) Distribuição Produto (0,n) CodP ome Distribuidor CodD ome Curso (0,n) Inscrição (0,n) Aluno Cidade Início (1,1) (0,n) (0,n) (1,1) Distribuição Distribuidor CodC ome Descrição CodA ome Endereço CodP ome Endereço Professor Possui Contrato Saúde (1,1) (1,1) (0,1) Ministra Plano Vigência (0,n) Realiza Turma (1,n) (0,n) CodT Dia Hora Sala CodC ome (0,n) (1,1) Produto CodP ome Produto(CodP, ome) Cidade(CodC, ome) Distribuidor(CodD, ome) Distribuição(CdoP, Cod,D, CodC, início) Fonte: Heuser, C Projeto de BD. Porto Alegre:Sagra Luzzatto, 1999 CodD ome Curso(CodC, ome, Descrição) Aluno(CodA, ome, Endereço) Inscrição(CodA, CodC, ummatr,data, Procurador) /tabela Turma(CodT, Dia, Hora, Sala, CodP) /coluna AlunoTurma (CodA, CodT) /tabela Professor(CodP, ome, Endereço, Plano, Vigência) / fusão Rafael Port da Rocha - otas de Aula 39 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 40

21 (3) tradução de generalizações / especializações (a) uma tabela por hierarquia (b) uma tabela por entidade especializada Vendedor CodF ome endereço Funcionário p Técnico (0,n) (0,n) Cliente (0,n) atendimento lotação (1,0) Comissão Especialidade Bancada Uma tabela por hierarquia Funcionário(CodF, ome, Endereço, tipofunc, Comissão, Especialidade, CodB) Cliente(CodC...) Atendimento(CodC, CodF,...) Bancada(CodB,...) Vantagem: não há necessidade de junções Desvantagens: valores vazios em entidades genéricas Uma tabela por entidade especializada Funcionário(CodF, ome, Endereço) Vendedor(CodF, Comissão) Funcionário(CodF, Especialidade, CodB) Cliente(CodC...) Atendimento(CodC, CodF,...) Bancada(CodB,...) Vantagem: sem valores vazios Desvantagem: junções para formar entidades otação alternativa, utilizada em ferramentas CASE Cliente CodC ome Endereço Pessoa CPF Idade Empresa CGC increst Min.: 1, Max.: 1 Min.: 0, Max.:1 Min.: 1, Max.:n Min.: 0, Max.:n Atende É atendido por É representada por Representa Contato... Funcionário CodF ome Endereço Vendedor comissão Técnico especialid Outro Funcionário ão permite relacionamentos maiores que binários (que devem ser definidos através de entidades) ão permite relacionamentos que contém atributos (estes relacionamentos devem ser definidos através de entidades) ão permite relacionamentos de generalizalção /especializ. do tipo parcial (entidades do conjunto genérico formam uma entidade específica. ex.: outros funcionários representam funcionários que não são técnicos nem vendedores) Rafael Port da Rocha - otas de Aula 41 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 42

22 BIBLIOGRAFIA DATE, C. J. An Introduction to database systems. Reading: Addison Wesley, ELMASRI, R.; AVATHE, S.B. Fundamentals of database systems. Redwood City:Benjamin Cummings, HEUSER, C.A. Projeto de banco de dados. Porto Alegre:Sagra Luzzatto, KORTK, H.; SILBERSCHATZ, A. Sistemas de bancos de dados. Makron Books, ULLMA, J. D. Principles of database and knowledge-base systems. Rockville:Computer Science Press, Rafael Port da Rocha - otas de Aula 43 Rafael Port da Rocha - otas de Aula 44