Informática para Ciências e Engenharias 2013/14. Teórica 10

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1 Informática para Ciências e Engenharias 2013/14 Teórica 10

2 Na aula de hoje... Introdução aos sistemas de bases de dados: Modelo relacional SQL (Structured Query Language) SQL e MATLAB Um exemplo prático Alguns slides adaptados de N. Dell, J. Lewis, Computer Science Illuminated, 4th Ed 2

3 Sistemas de gestão de bases de dados Sistema de Gestão de Bases de Dados (SGBD) (Database management system, DBMS) Combinação de software e dados: Base de dados Ficheiros estruturados, com os dados. Motor de base de dados Software para consulta e modificação dos dados. Esquema de base de dados: Especificação da organização lógica dos dados. 3

4 Sistemas de gestão de bases de dados Esquema da base de dados Motor da base de dados Ficheiros de suporte da base de dados Utilizador/ Programador 4

5 Modelo relacional Registo (objeto, entidade) Conjunto de atributos (campos) relacionados Análogo às estruturas em Matlab. Tabela Conjunto de registos. Análogo ao vector de estruturas em Matlab. Base de dados relacional Conjunto de tabelas relacionadas 5

6 Tabela filmes da BD videos Filme_id Titulo Tipo Classificacao 101 Sexto Sentido suspense drama maiores de Regresso ao Futuro comedia aventura maiores de Monstros e Cia. animacao maiores de Alien ficcao-cientifica terror maiores de X-Men ficcao-cientifica acao maiores de Elizabeth drama historico maiores de Dia da Independencia ficcao-cientifica acao maiores de Platoon acao drama guerra maiores de Idade do Gelo animacao maiores de Impacto Profundo suspense policial Maiores de 16 6

7 Tabela filmes da BD videos Filme_id Titulo Tipo Classificacao 101 Sexto Sentido suspense drama maiores de Regresso ao Futuro comedia aventura maiores de Monstros e Cia. animacao maiores de Alien ficcao-cientifica terror maiores de 16 Como identificar um registo? 105 X-Men ficcao-cientifica acao maiores de Elizabeth drama historico maiores de Dia da Independencia ficcao-cientifica acao maiores de Platoon acao drama guerra maiores de Idade do Gelo animacao maiores de Impacto Profundo suspense policial Maiores de 16 7

8 Chave primária de uma tabela Chave primária (primary key) Um campo ou combinação de campos que identifica inequivocamente esse registo A tabela filmes tem quatro campos FiIme_id, Titulo, Tipo e Classificacao A chave primária é Filme_id. 8

9 Tabela clientes da BD videos Cliente_id Nome Morada Numero_cartao_credito 101 Artur Meireles Rua da Paz, Joana Fonseca Rua da Guerra, Artur Lopes da Silva Av.Liberdade, Isabel Lopes da Silva Rua do La Vem Um, Passos Coelho Av. Massama, Vitor Gaspar Rua do 5 %, Chave primária: Cliente_id 107 Cavaco Silva Boliqueime Antonio Jose Seguro Largo do Rato,

10 Chaves externas Aluguer_id Cliente_id Filme_id Data_aluguer Data_entrega /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/15 A tabela alugueres tem duas chaves externas: FiIme_id, que a liga à tabela filmes Cliente_id, que a à tabela clientes 10

11 Structured Query Language (SQL) 11

12 SQL Linguagem para manipular dados e efectuar perguntas (queries) sobre os dados armazenados na base de dados. Criar tabelas, onde se guarda os dados um registo por linha um campo por coluna Inserir, alterar e remover registos Interrogar 12

13 SQL CREATE TABLE Massas ( Simbolo TEXT, Massa DOUBLE); 13

14 SQL CREATE TABLE Massas ( Simbolo TEXT, Massa DOUBLE); Nome da tabela 14

15 SQL CREATE TABLE Massas ( Simbolo TEXT, Massa DOUBLE); Campos e tipos respectivos Simbolo é do tipo texto (string) massa da tabela 15

16 SQL CREATE TABLE Massas ( Simbolo TEXT, Massa DOUBLE); Tipos de string: CHAR(N): string com exactamente N caracteres. VARCHAR(N): string com N caracteres no máximo TEXT: string mais longa Sqlite3: é tudo tratado como TEXT 16

17 SQL CREATE TABLE Massas ( Simbolo TEXT, Massa DOUBLE); Em SQL é indiferente escrever as palavras-chave em maiúsculas ou minúsculas. No entanto, é comum escrever-se em maiúsculas. Quanto aos nomes dos campos e tabelas depende do sistema. À cautela, é melhor escrever estes de forma consistente. 17

18 SQL Exemplos CREATE TABLE Filmes ( Filme_id INTEGER, Titulo TEXT, Tipo TEXT, Classificacao TEXT, PRIMARY KEY(Filme_id) ); CREATE TABLE Clientes ( Cliente_id INTEGER, Nome TEXT, Morada TEXT, Numero_cartao_credito TEXT, PRIMARY KEY(Cliente_id) ); CREATE TABLE Alugueres ( Aluguer_id INTEGER, Cliente_id INTEGER, Filme_id INTEGER, Data_aluguer TEXT, Data_entrega TEXT, PRIMARY KEY(Aluger_id) ); 18

19 SQL Exemplo, criar tabela CREATE TABLE Filmes ( Filme_id INTEGER, Titulo TEXT, Tipo TEXT, Classificacao TEXT, PRIMARY KEY(Filme_id)); Especifica o campo (ou combinação de campos) que identificam inequivocamente cada registo. Tentar criar repetições neste dá erro. 19

20 SQL Exemplo, inserir registo INSERT INTO Filmes VALUES ( 10,"Meaning of Life","comedia","maiores de 16"); Valores dos campos neste registo, pela mesma ordem da definição original dos campos no CREATE TABLE. 20

21 SQL Exemplo, modificar ou apagar registos UPDATE Filmes SET Tipo = "drama" WHERE Titulo = "Elizabeth"; DELETE FROM Filmes WHERE Nome = "Avengers"; 21

22 SQL Interrogação SELECT lista-campos from lista-tabelas WHERE condição ORDER BY campo; SELECT * FROM Filmes; SELECT Titulo FROM Filmes WHERE Tipo = "comedia"; SELECT Titulo,Tipo FROM Filmes ORDER BY Titulo; 22

23 SQLite 23

24 SQLite Motor de bases de dados Gratuito, código aberto Podemos usá-lo interactivamente como interpretador de linha de comando. Interpreta SQL e gere a base de dados Para executar sqlite3 basedados 24

25 SQLite Para executar sqlite3 basedados basedados é o nome do ficheiro onde ficam guardadas as tabelas. Se já existe, abre esse e dá acesso ás tabelas lá guardadas; caso contrário cria um novo. Se for só para experimentar pode ser algo como temp.db. 25

26 SQLite Além de SQL, dispõe de mais comandos particulares do SQLite.help lista comandos disponíveis (além do SQL).read nomeficheiro executa script SQL.schema lista esquemas das tabelas.quit sair do interpretador 26

27 SQLite.tables lista as tabelas.separator sep especifica o separador dos campos.import nomeficheiro tabela importa o ficheiro para a tabela assumindo os campos separados pelo separador definido Sqlite 27

28 MATLAB + SQL 28

29 MATLAB + SQL Para combinar SQL com MATLAB, usamos uma função que corre o SQLite para executar o comando SQL que queremos. 29

30 SQLite na linha de comando O SQLite pode ser executado com parâmetros na linha de comando. nome do ficheiro com a base de dados. e podemos incluir também um comando SQL Na consola (cmd em Windows) sqlite3 teste.db "CREATE TABLE Massas (Simbolo TEXT, Massa REAL);" sqlite3 teste.db "INSERT INTO Massas VALUES ('H', 1);" sqlite3 teste.db "SELECT * FROM Massas;" H 1.0 Consola 30

31 SQLite na linha de comando O SQLite pode ser executado com parâmetros na linha de comando. um, já conhecemos, é o nome do ficheiro com a base de dados. podemos incluir também um comando SQL o que não serve de muito por si, mas pode ser útil para executar comandos SQL a partir de um programa em MATLAB. 31

32 SQLite na linha de comando Executar comandos SQL a partir de um programa MATLAB function result=sqlite(sql,db) Nota: esta função tem elementos que não fazem parte da matéria de ICE. 32

33 MATLAB + SQL 33

34 MATLAB + SQL Nome da base de dados se não for indicado nenhum em argumento. 34

35 MATLAB + SQL Troca aspas por plicas (é preciso duas dentro de uma string) 35

36 MATLAB + SQL Executa o sqlite3 com o comando SQL usando a função system. 36

37 MATLAB + SQL No Octave / MATLAB > sqlite('create TABLE Massas (Simbolo TEXT, Massa REAL);','teste.db') ans = > sqlite('insert INTO Massas VALUES ("H", 1);','teste.db') ans = > sqlite('select * FROM Massas;','teste.db') ans = H

38 Exemplo: projectos de recuperação de praias 38

39 Exemplo: MATLAB + SQL praias.txt Concelho, Nome, Custo, Prioridade Marinha Grande;Esporao da Praia da Vieira; ;Media Lourinha;Arribas junto ao forte do Paimogo; ;Media Lourinha;Arribas em Porto das Barcas; ;Media Lourinha;Arribas em Porto Dinheiro; ;Media Sintra;Arribas da praia Grande do Rodizio; ;Media Sintra;Arribas da praia das Azenhas do Mar; ;Media... Setubal;Arribas da praia de Galapos; ;Baixa... Portimao;Saneamento da arriba na praia do Vau; ;Elevada 39

40 Exemplo: MATLAB + SQL Objectivo Usar um sistema de gestão de bases de dados (SGBD) para gerir a informação Esquema da base de dados Utilizador/ Programador Motor da base de dados Ficheiros de suporte da base de dados 40

41 Exemplo: MATLAB + SQL Objectivo Criar tabela Inserir dados dos projectos de recuperação Questionar a BD usando SQL Exemplo: obter os projectos de prioridade alta, média e baixa. 41

42 Exemplo: MATLAB + SQL Criar tabela function criatabela(nomebd) 42

43 Exemplo: MATLAB + SQL 43

44 Exemplo: MATLAB + SQL Porquê PRIMARY KEY? Numa base de dados relacional, as chaves permitem relacionar tabelas diferentes. (Não vamos usar BDs com várias tabelas). Mas mesmo só com uma tabela é útil poder identificar inequivocamente cada registo por exemplo, para evitar a inserção de duplicados neste caso assumimos que dois projectos com o mesmo nome seria um erro 44

45 Exemplo: MATLAB + SQL Porquê PRIMARY KEY? O SQLite cria sempre um atributo chamado Rowid que identifica inequivocamente cada registo, mesmo que não se crie uma chave primária. No entanto, esse não serve para evitar registos repetidos porque incrementa automaticamente. 45

46 Exemplo: MATLAB + SQL Testes podemos começar por criar uma tabela numa BD de teste, para podermos testar a função que carrega os dados. octave:23> criatabela('teste.db'); octave:24> sqlite('.tables','teste.db') ans = Projectos 46

47 Exemplo: MATLAB + SQL Carregar os dados function carregapraias(nomefich, nomebd) 47

48 Exemplo: MATLAB + SQL 48

49 Exemplo: MATLAB + SQL Lê cada linha do ficheiro de entrada. 49

50 Exemplo: MATLAB + SQL Cria o comando SQL de inserção tabela. A função sprintf funciona como fprintf mas devolve uma string. 50

51 Exemplo: MATLAB + SQL Executa o comando SQL na BD especificada. 51

52 Exemplo: MATLAB + SQL Testar: (podemos fazer tudo no MATLAB/Octave) octave:12> carregapraias('praias.txt', 'teste.db') octave:13> sqlite('select * from Projectos;','teste.db') ans = Marinha Grande Esporao da Praia da Vieira Media Lourinha Arribas junto ao forte do Paimogo Media Lourinha Arribas em Porto das Barcas Media Lourinha Arribas em Porto Dinheiro Media Sintra Arribas da praia Grande do Rodizio Media Sintra Arribas da praia das Azenhas do Mar Media Sintra Arribas da praia Pequena Media... 52

53 Exemplo: MATLAB + SQL LIKE octave:29> sqlite('select Nome FROM Projectos WHERE Nome LIKE "Arriba%";','teste.db') ans = Arribas junto ao forte do Paimogo Arribas em Porto das Barcas Arribas em Porto Dinheiro Arribas da praia Grande do Rodizio Arribas da praia das Azenhas do Mar Arribas da praia Pequena Arriba da Praia Fonte do Cortico Arribas da praia de Galapos 53

54 Exemplo: MATLAB + SQL LIKE octave:32> sqlite('select Nome FROM Projectos WHERE Nome LIKE "%praia%";','teste.db') ans = Esporao da Praia da Vieira Arribas da praia Grande do Rodizio Arribas da praia das Azenhas do Mar Arribas da praia Pequena Arriba da Praia Fonte do Cortico Relocalizacao de acessos das praias de Morgavel, Franquia e Farol Arribas da praia de Galapos Alimentacao artificial da praia da Mareta Saneamento da arriba na praia do Vau 54

55 Exemplo: MATLAB + SQL DISTINCT octave:33> sqlite('select Concelho FROM Projectos;','teste.db') ans = Marinha Grande Lourinha Lourinha Lourinha Sintra Sintra Sintra Santiago do Cacem Sines Setubal Vila do Bispo Portimao 55

56 Exemplo: MATLAB + SQL DISTINCT > sqlite('select DISTINCT Concelho FROM Projectos;','teste.db') ans = Marinha Grande Lourinha Sintra Santiago do Cacem Sines Setubal Vila do Bispo Portimao 56

57 Exemplo: MATLAB + SQL DISTINCT > sqlite('select DISTINCT Prioridade FROM Projectos;','teste.db') ans = Media Baixa Elevada 57

58 Exemplo: MATLAB + SQL Problema: o resultado do sqlite é uma string mas convém estruturar melhor a informação ans = Marinha Grande Esporao da Praia da Vieira Media Lourinha Arribas junto ao forte do Paimogo Media Lourinha Arribas em Porto das Barcas Media Lourinha Arribas em Porto Dinheiro Media Sintra Arribas da praia Grande do Rodizio Media Sintra Arribas da praia das Azenhas do Mar Media Sintra Arribas da praia Pequena Media... 58

59 Exemplo: MATLAB + SQL Converter a string do resultado num vector de estruturas function recs=parserecords(sqlresult,namestring) Nota: esta função tem elementos que não fazem parte da matéria de ICE. 59

60 Lista os nomes dos campos das estruturas, ou nada se nenhuma string for fornecida no segundo argumento. 60

61 Parte a string pelas linhas, percorre as linhas partindo pelo separador (' '). 61

62 Para cada atributo (coluna da tabela) gerar ou obter o nome do campo da estrutura, converter em número se possível e guardar no vector de estruturas. 62

63 Exemplo: MATLAB + SQL Obter nome e custo de projectos com uma prioridade especificada. function projs=selprioridade(tabela, basedados, prioridade) 63

64 Exemplo: MATLAB + SQL A função sprintf funciona como fprintf mas em vez de escrever num ficheiro ou consola devolve a string formatada 64

65 Exemplo: MATLAB + SQL Obtido o resultado da função sqlite (numa só string), convertemos num vector de estruturas com parserecords, indicando os nomes dos campos: nome e custo. 65

66 Exemplo: MATLAB + SQL Testar: octave:19> elevada=selprioridade('projectos', 'teste.db', 'Elevada'); octave:20> elevada(1) nome = Alimentacao artificial da praia da Mareta custo = octave:21> elevada(2) nome = Saneamento da arriba na praia do Vau custo = octave:22> baixa=selprioridade('projectos', 'teste.db', 'Baixa') baixa = nome = Arribas da praia de Galapos custo =

67 Exemplo: MATLAB + SQL Função principal: function [elevada,media,baixa]=processaprojs(fich, basedados) 67

68 Exemplo: MATLAB + SQL 68

69 Exemplo: MATLAB + SQL Testar: octave:25> [elev,med,baix]=processaprojs('praias.txt','praias.db') elev = 1x2 struct array containing the fields: nome custo med = 1x9 struct array containing the fields: nome custo baix = scalar structure containing the fields: nome = Arribas da praia de Galapos custo =

70 Exemplo: MATLAB + SQL Testar: octave:26> elev.nome ans = Alimentacao artificial da praia da Mareta ans = Saneamento da arriba na praia do Vau octave:27> med.nome ans = Esporao da Praia da Vieira ans = Arribas junto ao forte do Paimogo ans = Arribas em Porto das Barcas ans = Arribas em Porto Dinheiro ans = Arribas da praia Grande do Rodizio ans = Arribas da praia das Azenhas do Mar ans = Arribas da praia Pequena ans = Arriba da Praia Fonte do Cortico ans = Relocalizacao de acessos das praias de Morgavel, Franquia e Farol SQL+Matlab 70

71 Para consultar SQL Muito fácil encontrar tutoriais na Web, mas normalmente têm muito mais do que damos aqui. Exemplo de uma cábula que pode ser útil: 71

72 Dúvidas 72