Modelo Entidade-Relacionamento

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1 Modelo Entidade-Relacionamento Professora: Valéria Gonçalves Soares Conjunto de Entidades Fracas Um conjunto de entidades pode não ter atributos suficientes para formar uma chave primária. Esse tipo de conjunto de entidades é chamado um conjunto de entidades fracas. Um conjunto de entidades que tem uma chave primária é chamado de conjunto de entidades fortes. Os conceitos de entidades fortes e fracas estão relacionados às dependências de existência. Um membro de um conjunto de entidades fortes é definido como uma entidade dominante enquanto que um membro de um conjunto de entidades fracas é uma entidade subordinada. 2 1

2 Identificação de Entidades Fracas Apesar do conjunto de entidades fracas não possuir chave primária, precisa-se distinguir estas entidades umas das outras. O identificador de um conjunto de entidades fracas é um conjunto de atributos que permite que esta distinção seja feita. Este identificador é também chamado de chave parcial. A chave primária de um conjunto de entidades fracas é formado pela chave primária do conjunto de entidades fortes ao qual a existência do conjunto de entidades fracas está vinculada. 3 O conjunto de entidades dominantes de identificação é dito proprietário do conjunto de entidades fracas por ele identificada. O relacionamento que associa o conjunto de entidades fracas a seu proprietário é o relacionamento identificador. Um conjunto de entidades fracas é identificado no diagrama E-R pela linha dupla usada no retângulo e no losango do relacionamento correspondente. Um conjunto de entidades fracas pode participar como proprietário de um relacionamento identificador com outro conjunto de entidades fracas. A dependência de existência não implica necessariamente, em um conjunto de entidades fracas. O conjunto de entidades subordinadas pode ter uma chave primária. 4 2

3 Diagrama E-R com um conjunto de entidades fracas Data_pagamento Numero_empréstimo Total Numero_pagamento Total_pagamento Empréstimo Pagamento_ Empréstimo Pagamento 5 Na figura, o conjunto de entidades fracas pagamento é dependente do conjunto de entidades fortes empréstimo pelo conjunto de relacionamentos pagamento_empréstimo. Também aparece na figura linhas duplas para identificar a participação total do conjunto de entidades pagamento no relacionamento pagamento_empréstimo. A seta de pagamento_empréstimo para empréstimo indica que cada pagamento é para um único empréstimo. O identificador do conjunto de entidades fracas está sublinhado com uma linha tracejada. 6 3

4 Extensão do E-R A maioria dos sistemas de bancos de dados pode ser modelada apenas com os conceitos básicos do E-R, mas, alguns aspectos de um banco de dados só pode ser expresso de modo mais conveniente através de algumas extensões do modelo E-R. Discutiremos os recursos de especialização e generalização, nível superior e inferior do conjunto de atributos, herança de atributos e agregação. 7 Especialização Um conjunto de entidades pode conter sub-grupos de entidades que são, de alguma forma, diferentes de outras entidades do conjunto. Por exemplo, um subconjunto de entidades pode possuir atributos que não são compartilhados pelas demais entidades do conjunto. O modelo E-R proporciona um significado para a representação desse agrupamentos distintos entre as entidades. Seja, por exemplo, um conjunto de entidades conta, com os atributos número_conta e saldo. Onde conta é futuramente classificado como conta_poupança e conta_corrente. 8 4

5 Cada um dos novos tipos de conta é descrito como um conjunto de atributos que, além de todos os atributos de conta, possui ainda outros atributos adicionais. O processo de projetar os subgrupos dentro de um conjunto de entidades é chamado de especialização. A especialização da conta nos permite distinguir os tipos de contas. Um conjunto de entidades pode ser especializado por mais de uma característica de diferenciação. Em termos de diagrama E-R a especialização é representada pelo triângulo rotulado de ISA. Este relacionamento ISA pode ser também entendido como um relacionamento de super ou subclasse. 9 Numero_conta Saldo Especialização e Generalização Conta Taxas_Juros ISA Limite_cheque_especial Conta_Poupança Conta_Corrente ISA Padrão Especial Sênior Numero_cheque Taxa_juros Saldo_mínimo Data_aniversário 10 5

6 Generalização O refinamento do conjunto de entidades em níveis sucessivos de subgrupos indica um processo top-down de projeto, no qual as diferenciações são feitas de modo explícito. O projeto pode ser realizado de modo bottom-up, no qual vários conjuntos de entidades são sintetizados em um conjunto de entidades de alto nível, com base em atributos comuns. Existem, por exemplo, similaridades entre o conjunto de entidades conta-movimento e o conjunto de entidades conta-poupança, já que possuem atributos comuns. Este compartilhamento de atributos pode ser expressado pela generalização. 11 Conjuntos de entidades superiores e inferiores podem também ser designados em termos de super e subclasses, respectivamente. O conjunto de entidades conta é uma superclasse e conta_poupança e conta_corrente são subclasses. Podemos dizer que a generalização é o inverso da especialização, onde a diferença entre as duas abordagens podem ser caracterizadas pelo ponto de partida e seus objetivos gerais. A especialização parte de um único conjunto de entidades e estabelece as diferenças expressas no conjunto de entidades de nível inferior. A generalização procede para o conhecimento de um número de conjuntos de entidades que compartilham características comuns, sintetizando esses conjuntos de entidades em um único conjunto de entidades. 12 6

7 Herança de Atributos Uma propriedade decisiva das entidades de níveis superior e inferior criadas pela especialização e pela generalização é a herança de atributos. Os atributos dos conjuntos de entidades de nível superior são herdados pelos conjuntos de entidades de nível inferior. Os conjuntos de entidades de nível inferior também herdam a participação em conjuntos de relacionamentos dos quais participam seus conjuntos de entidades de nível superior. 13 Restrições de Projeto Para a modelagem mais apurada de uma empresa, o projetista do banco de dados pode optar por definir algumas restrições em uma generalização em particular. Um tipo de restrição envolve a determinação das entidades que podem participar de um dado conjunto de entidades de nível inferior. Restrição definida por condição: o conjunto de entidades é selecionado com base na satisfação ou não de condições ou predicados pré-estabelecidos. Um tipo de generalização definida por atributo, poderia ser exemplificada com o atributo da entidade conta, tipo_conta, especializando a mesma em conta_poupança ou conta_corrente. 14 7

8 Restrições de Projeto Definida pelo Usuário: Um conjunto de entidades de baixo nível definido pelo usuário não tem seus membros classificados por uma condição, as entidades são designadas a um determinado conjunto de entidades por usuários do banco de dados. A escolha para composição de determinada entidade de nível inferior é feita por critérios individuais, pesando a opinião do usuário, e sua implementação é feita por uma operação que adiciona a entidade ao conjunto de entidades. Um segundo tipo de restrição determina se uma entidade pode pertencer a mais de um conjunto de entidades de nível inferior. Mutuamente exclusivos: Exige que uma entidade pertença a apenas um conjunto de entidades de nível inferior. Como por exemplo, a especialização da entidade conta. 15 Restrições de Projeto Sobrepostos: Em generalizações sobrepostas uma mesma entidade pode pertencer a mais de um conjunto de entidades de nível inferior, dentro de uma generalização simples. Um exemplo, poderia ser dos grupos de trabalho de empregados. A restrição de totalidade determina se uma entidade de nível superior pertence ou não, a, no mínimo, um dos conjuntos de entidades de nível inferior dentro da generalização. Total: cada entidade do conjunto de entidades de nível superior deve pertencer a um conjunto de entidades de nível inferior. 16 8

9 Parcial: cada entidade de nível superior pode pertencer a qualquer um dos conjuntos de entidades de nível inferior. A generalização conta é total, enquanto que a generalização empregados, é parcial. Quando uma restrição total é aplicada, uma entidade inserida em um conjunto de entidades de nível superior deverá ser inserida em pelo menos um dos conjuntos de entidades de nível inferior. Em restrições definidas por condição, todas as entidades de nível superior que satisfaçam tal condição devem ser inseridas no conjunto de entidades de nível inferior. Uma entidade excluída de um conjunto de entidades de nível superior também deverá ser excluída de todos os conjuntos de entidades de nível inferior às quais pertençam. 17 Agregação Uma das limitações do modelo E-R é que não é possível representar relacionamentos entre relacionamentos. A agregação é a abstração por meio do qual os relacionamentos são tratados como entidades de nível superior. Como é um conjunto de entidades é tratado da mesma forma que qualquer outro conjunto de entidades. Considere o exemplo que descreve informações sobre clientes e seus empréstimos. Suponha que cada par empréstimo-cliente possui um bancário, ou agente-empréstimo, responsável pelo acompanhamento de determinado empréstimo. 18 9

10 O conjunto de relacionamentos devedor e agenteempréstimo poderia ser combinado em um único conjunto de relacionamentos. Mas, isso tornaria obscura a estrutura deste esquema. Isto poderia, por exemplo, dar a entender que existe um agente-empréstimo específico responsável para cada par empréstimo-cliente. Existe então uma redundância de informações na figura resultante, uma vez que todo par empréstimo-cliente em agente-empréstimo está também em devedor. A melhor maneira de modelar a situação acima descrita é,pois, a agregação. 19 Seguro_social Rua-cliente Numero_empréstimo saldo Nome_cliente Cidade_cliente Cliente devedor Empréstimo Agente_ Empréstimo Empregado Seguro_social_empregado Numero_telefone Nome_empregado 20 10

11 Projeto de um Esquema de Banco de Dados E-R Diante de uma grande número de possibilidades durante o projeto de um esquema de banco de dados, o projetista tem as seguintes opções: Optar entre o uso de um atributo ou de um conjunto de entidades para representar um objeto; Expressar uma concepção real por um conjunto de entidades ou por um conjunto de relacionamentos; Optar por um conjunto de relacionamentos ternário, ou por um par de de relacionamentos binários; Decidir se deve usar entidades fortes; Decidir se o uso de generalização é apropriado; Agregar grupos de uma parte do diagrama E-R em um conjunto de entidades simples, caso apropriado. 21 Fases de Projeto Um modelo de dados de alto nível proporciona ao projetista uma base conceitual na qual se pode especificar, de modo sistemático, quais as necessidades dos usuários do banco de dados e como este banco de dados será estruturado para atender plenamente todas as necessidades. A primeira fase do projeto, é a especificação das necessidades do usuário. A segunda fase é a escolha do modelo de dados, por meio da aplicação de seus conceitos. Este fase é chamada de projeto conceitual, e proporciona uma visão detalhada da empresa. Nesta fase o projetista tem a responsabilidade de checar as entidades, relacionamentos, e restrições de projeto, como também de remover todo tipo de redundância existente

12 Fases de Projeto Na especificação das necessidades funcionais os usuários descrevem os tipos de operações ou transações que serão realizadas com os dados, como atualização, consulta e remoção. O transporte do modelo de dados abstrato para sua implementação ocorre nas fases finais do projeto. Na fase de projeto lógico, o esquema conceitual é mapeado para o modelo de implementação física de dados do SGBD que está sendo usado. O projeto físico é totalmente dependente dos recursos do SGBD utilizado. Iremos trabalhar na fase do projeto do esquema conceitual. 23 Dados-Exemplo de um Empresa Bancária Um banco é organizado em agências. Cada agência é localizada em uma cidade é identificada por um nome único. Os clientes do banco são identificados pelo número de seu seguro social. Além disso, o banco mantém dados como nome, rua e cidade do cliente. Os clientes podem possuir conta e contrair empréstimos. O cliente pode estar associado a um agente de empréstimos. Os empregados do banco também são identificados pelo número de seu seguro social. Além disso, são guardados os dados de nome e numero de telefone, nome de dependentes,e seguro social de seu gerente, para cada empregado. Também se encontra no banco de dados a data de contratação do empregado

13 Empresa Bancária O banco oferece dois tipos de contas: conta-poupança e conta-movimento. As contas movimento podem possuir mais de um correntista, e um correntista pode possuir mais de uma conta. Cada conta possui um único número. O banco controla o saldo de cada conta assim como a data de último acesso. A conta poupança possui taxa de juros associada, e a conta movimento registra os excessos nos limites. Um empréstimo originado em uma agência pode ter sido obtido por um ou mais clientes. Cada empréstimo é identificado por um único número. O banco controla além do montante emprestado, os pagamentos das parcelas. 25 Identificando as Entidades Conjunto de entidades agência cujos atributos são: Nome_agência, cidade_agência, e fundos. Conjunto de entidades cliente, com os atributos: Nome_cliente, seguro_social, rua_cliente, e cidade_cliente. Atributo adicional possível: nome bancário. Conjunto de entidades empregado, cujos atributos: Seguro_social_empregado, nome_empregado, numero_telefone, salário e gerente. Atributos adicionais descritivos multivalorados nomes_dependentes, atributo básico data_início, e e atributo descritivo tempo_de_trabalho

14 Identificando Entidades Dois conjuntos de entidades contas: conta-poupança e conta-movimento. Com atributos comuns : numero_conta e saldo. Possuindo também, a contapoupança o atributo taxa-juros e a contamovimento, o atributo limite_cheque_especial. Conjunto de entidades empréstimo, com os atributos: Numero-empréstimo, total e agência_origem. Atributos adicionais possíveis: pagamento_empréstimo, multivalorado, composto de: numero_pagamento, data_pagamento e total_pagamento. 27 Designação dos Relacionamentos Devedor: relacionamento muitos para muitos entre cliente e empréstimo. Agência_empréstimo: conjunto de relacionamentos muitos para um que indica qual a agência responsável pelo empréstimo. Pagamento_empréstimo: relacionamento um para muitos entre empréstimo e pagamento que documenta que um pagamento está sendo feito para um dado empréstimo. Depositante: com os atributos de relacionamento data_acesso, é um relacionamento muitos para muitos entre cliente e conta

15 Designação dos Relacionamentos Agente_cliente: com o atributo tipo, é um relacionamento muitos para um expressando que um cliente pode ser atendido por determinado empregado, e que um empregado pode atender um ou mais clientes. Trabalha_para: relacionamento entre empregados, que determina que se trata de gerente ou empregado, onde um empregado trabalha para um gerente específico e que um gerente supervisiona um ou mais empregados. 29 Exercícios 1. Construa um diagrama E-R para a secretaria de uma universidade. A universidade mantém dados sobre cada turma, inclusive do professor, programa horário e sala de aula. Para cada par estudante-turma, uma grade é registrada. Documente todas as suas hipóteses sobre o mapeamento de restrições. 2. Construa um diagrama E-R para uma companhia de seguros de automóveis que tem um conjunto de clientes, cada um deles proprietário de um ou mais carros. Cada carro está associado com nenhum ou vários registros de acidentes

16 3. Construa um diagrama E-R para um hospital com um conjunto de pacientes e um corpo médico. Associe cada paciente a um prontuário registrando os diversos exames e avaliações realizados

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