DCC011 Introdução a Banco de Dados SQL gerenciar tabelas e dados

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1 DCC011 Introdução a Banco de Dados SQL gerenciar tabelas e dados Mirella M. Moro Departamento de Ciência da Computação Universidade Federal de Minas Gerais

2 Programa Introdução Conceitos básicos, características da abordagem de banco de dados, modelos de dados, esquemas e instâncias, arquitetura de um sistema de banco de dados, componentes de um sistema de gerência de banco de dados. Modelos de dados e linguagens Modelo entidade-relacionamento (ER), modelo relacional, álgebra relacional, SQL. Projeto de bancos de dados Fases do projeto de bancos de dados, projeto lógico de bancos de dados relacionais, normalização. Novas Tecnologias e Aplicações de Banco de Dados DCC011 - profa. Mirella M. Moro 2

3 SQL 1. Introdução 2. Definição de Dados 3. Definição de Restrições de Integridade

4 1. Introdução Originalmente proposta para o System R desenvolvido nos laboratórios da IBM na década de 70 SEQUEL (Structured English QUEry Language) Objeto de um esforço de padronização coordenado pelo ANSI/ISO: SQL1 (SQL-86) SQL2 (SQL-92) SQL3 (SQL:1999) DCC011 - profa. Mirella M. Moro 4

5 Introdução SQL é considerada a razão principal para o sucesso de bancos de dados relacionais comerciais Tornou-se a linguagem padrão para bases relacionais Funciona entre diferentes produtos Embedded SQL: Java, C/C++, Cobol DCC011 - profa. Mirella M. Moro 5

6 Introdução SQL = LDD + LMD + LCD Principais comandos: LDD Ling. Definição de Dados CREATE SCHEMA / TABLE / VIEW DROP SCHEMA / TABLE / VIEW ALTER TABLE LMD Ling. Manipulação de Dados SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE LCD Ling. Controle de Dados GRANT, REVOKE DCC011 - profa. Mirella M. Moro 6

7 Introdução Conceitos Relevantes Tabela/Table = Relação ALUNOS Linha/Row = Tupla 1, A, F, CC Coluna/Column = Atributo Matr ALUNOS Matr Nome Sexo Cur 1 A F CC 2 B M CC 3 C M CC 4 D F MC 5 E M MC 6 F M SI 7 G F SI 8 H F SI 9 I M SI 10 J M ECA DCC011 - profa. Mirella M. Moro 7

8 2. Definição de Dados em SQL Comando CREATE SCHEMA CREATE SCHEMA schemaname AUTHORIZATION username; Esquema tem nome e um usuário administrador CREATE SCHEMA EMPRESA AUTHORIZATION JohnSmith; Comandos SQL terminam em ; Nota: um esquema define os meta-dados do banco (cabeçalho das tabelas e seus relacionamentos) DBA: cria esquemas, tabelas, e demais partes do banco de dados DCC011 - profa. Mirella M. Moro 8

9 Definição de Dados em SQL Comando CREATE TABLE CREATE TABLE <nome da tabela> (<definições de colunas> <definição da chave primária> <definições de chaves alternativas> <definições de chaves estrangeiras>); Nota: um esquema define os meta-dados do banco (cabeçalho das tabelas e seus relacionamentos) ERGO: os meta-dados de cada tabela Case sensitive DCC011 - profa. Mirella M. Moro 9

10 Definição de Dados em SQL <definição da chave primária> Toda linha em uma tabela deve ser única Chave primária identifica unicamente cada linha Exemplo: número de matrícula <definições de chaves alternativas> Também possui valor único Poderia ser utilizado como chave primária MAS optou-se por outro campo Exemplo: cpf <definições de chaves estrangeiras> Informam que o campo na verdade referencia o valor presente em outro campo da mesma ou de outra tabela Exemplo: Empregado possui atributo dno, que é o número do departamento que precisa existir na tabela Departamento DCC011 - profa. Mirella M. Moro 10

11 Aplicação Exemplo do Livro Elmasri-Navathe Banco de Dados de uma companhia Organizada em departamentos: um nome único um número único um empregado que gerencia o departamento a data de quando o empregado começou a gerenciar o departamento deve ser registrada um departamento pode ter várias localizações Um departamento controla um número de projetos: cada qual com um nome e número únicos uma única localização DCC011 - profa. Mirella M. Moro 11

12 Aplicação Exemplo do Livro Elmasri-Navathe Organizada em departamentos: um nome único um número único um empregado que gerencia o departamento a data de quando o empregado começou a gerenciar o departamento deve ser registrada um departamento pode ter várias localizações Um departamento controla um número de projetos: cada qual com um nome e número únicos uma única localização Chaves primárias estão sublinhadas - ex: DEPARTAMENTO.DNUMERO Chaves estrangeiras são indicadas por flechas - ex: PROJETO.DNUM só pode ser um valor contido na coluna DEPARTAMENTO.DNUMERO Chaves alternativas: não são representadas :-/ DCC011 - profa. Mirella M. Moro 12

13 Aplicação Exemplo do Livro Elmasri-Navathe OBSERVAÇÕES O mesmo departamento pode ter várias localizações PORÉM, o modelo relacional não permite que um atributo tenha mais de um valor ERGO, as várias localizações precisam ficar armazenadas em uma tabela individual: DEPTO_LOCALIZACOES PERGUNTA: por que a tabela DEPTO_LOCALIZACOES tem uma chave primária composta?! DCC011 - profa. Mirella M. Moro 13

14 Aplicação Exemplo do Livro Elmasri-Navathe Cada empregado: nome, identidade, endereço, salário, sexo, data nascimento um empregado é assinalado a um departamento pode trabalhar em diversos projetos, os quais não são necessariamente controlados pelo mesmo departamento o número de horas por semana que o empregado trabalha em cada projeto e o supervisor direto de cada empregado Ainda para cada empregado número de dependentes (para seguro) para cada dependente: primeiro nome, sexo, data de nascimento e relacionamento com o empregado DCC011 - profa. Mirella M. Moro 14

15 Tabelas, chaves primárias e estrangeiras DCC011 - profa. Mirella M. Moro 15

16 Traduzindo para SQL, fica: CREATE TABLE EMPREGADO (PNOME VARCHAR(15) NOT NULL, MINICIAL CHAR, UNOME VARCHAR(15) NOT NULL, SSN CHAR(9) NOT NULL, SUPERSSN CHAR(9), DNO INT NOT NULL, PRIMARY KEY (SSN), FOREIGN KEY (SUPERSSN) REFERENCES EMPREGADO(SSN) ON DELETE SET NULL, Estrangeira para a própria tabela FOREIGN KEY (DNO) REFERENCES DEPARTMENTO (DNUMERO)); Estrangeira para outra tabela Definições de colunas Definição de chave primária Definições de chave estrangeira DCC011 - profa. Mirella M. Moro 16

17 Tipos de Dados Numérico (principais) INTEGER/INT, FLOAT, REAL String de caractere CHAR(n), VARCHAR(n), CLOB Smith, concatenação String de bits: BIT (n), BIT VARYING (n) Booleano: BOOLEAN, TRUE/FALSE/UNKNOWN Data: DATE, YEAR, MONTH, DAY Tempo: TIME, HOUR, MINUTE, SECOND, TIMESTAMP Nota: esses são os tipos de dados mais comuns, o nome real pode variar de acordo com o SGBD (por exemplo, um SGBD chama de int e outro de integer) DCC011 - profa. Mirella M. Moro 17

18 TRUE/FALSE/UNKNOWN AND TRUE FALSE UNKNOWN TRUE TRUE FALSE UNKNOWN FALSE FALSE FALSE FALSE UNKNOWN UNKNOWN FALSE UNKNOWN OR TRUE FALSE UNKNOWN TRUE TRUE TRUE TRUE FALSE TRUE FALSE UNKNOWN UNKNOWN TRUE UNKNOWN UNKNOWN DCC011 - profa. Mirella M. Moro 18

19 Restrições de atributos e domínios NOT NULL Exemplo: todo aluno possui nome Implícita para chave primária (ex: cpf, número matrícula) DEFAULT <valor> Todo empregado precisa estar alocado em um departamento; poderia definir um depto default = 1 CHECK <condição> Pode verificar qualquer condição lógica, por exemplo: Dnumber INT NOT NULL CHECK (Dnumber > 0 AND Dnumber < 21); CREATE DOMAIN D_NUM AS INTEGER CHECK (D_NUM > 0 AND D_NUM < 21); DCC011 - profa. Mirella M. Moro 19

20 Tipos diferentes para cada coluna Ó o ; separando cada comando de CREATE TABLE Figura 8.1 Comandos de definição de dados SQL CREATE TABLE para a definição do esquema EMPRESA da Figura 5.7. (continua) DCC011 - profa. Mirella M. Moro 20

21 Geralmente, quando o atributo é NOT NULL, associa-se um valor DEFAULT para que efetivamente nunca fique vazio Figura 8.2 Exemplo ilustrando como os valores do atributo default e as DCC011 ações - profa. referenciais Mirella M. Moro engatilhadas são especificados em SQL. 21

22 3. Restrição Integridade Referencial Cada Empregado está associado obrigatoriamente a um Departamento CREATE TABLE Empregado ( dno int NOT NULL FOREIGN KEY references Departmento (dnumero) ) O que acontece se apagarmos um Departamento do banco de dados???? 5 opções diferentes!!! DCC011 - profa. Mirella M. Moro 22

23 3. Restrição Integridade Referencial Cada Empregado está associado obrigatoriamente a um Departamento CREATE TABLE Empregado ( dno int NOT NULL FOREIGN KEY references Departmento (dnumero) ) O que acontece se apagarmos um Departamento do banco de dados???? 1. Demitimos todos os empregados?! 2. Apagamos todos os registros de Empregado alocados naquele departamento? 3. Alocamos todos os registros de Empregado ao valor default do Departamento 4. Colocamos NULL no campo de chave estrangeira na tabela Empregado? INCONSISTÊNCIA! O campo é NOT NUL!!!!! 5. Não permitimos apagar Departamento se tiver Empregado alocado pra ele? DCC011 - profa. Mirella M. Moro 23

24 Restrição Integridade Referencial Opções de remoção (cláusula ON DELETE): CASCADE (propagação) SET NULL (substituição por nulos) SET DEFAULT (substituição por um valor default) Opção default: bloqueio (RESTRICT) As mesmas opções se aplicam à cláusula ON UPDATE Entretanto esta cláusula NÃO deve ser utilizada para se evitar que as chaves primárias sejam modificadas DCC011 - profa. Mirella M. Moro 24

25 Este é o esquema apresentado no livro Agora em SQL fica como???? n b b p b p b b bloqueio propagação substituição por nulos DCC011 - profa. Mirella M. Moro 25

26 Restrição Integridade Referencial FOREIGN KEY (SUPERSSN) REFERENCES EMPLOYEE(SSN) ON DELETE SET NULL FOREIGN KEY (DNO) REFERENCES DEPARTMENT(DNUMBER) FOREIGN KEY (MGRSSN) REFERENCES EMPLOYEE(SSN) FOREIGN KEY (DNUMBER) REFERENCES DEPARTMENT(DNUMBER) ON DELETE CASCADE FOREIGN KEY (DNUM) REFERENCES DEPARTMENT(DNUMBER) FOREIGN KEY (ESSN) REFERENCES EMPLOYEE(SSN) FOREIGN KEY (PNO) REFERENCES PROJECT(PNUMBER) FOREIGN KEY (ESSN) REFERENCES EMPLOYEE(SSN) ON DELETE CASCADE DCC011 - profa. Mirella M. Moro 26

27 Figura 8.2 Exemplo ilustrando como os valores do atributo default e as DCC011 ações - profa. referenciais Mirella M. Moro engatilhadas são especificados em SQL. 27

28 Definição de Dados em SQL Comandos DROP SCHEMA e DROP TABLE DROP SCHEMA COMPANY CASCADE (RESTRICT); RESTRICT: apenas se não tem elementos DROP TABLE DEPENDENT CASCADE (RESTRICT); RESTRICT: se a tabela não é referenciada em qualquer restrição ou visão Comando ALTER TABLE ALTER TABLE COMPANY.EMPLOYEE ADD JOB VARCHAR(12); Inicialmente Null para todas as tuplas ALTER TABLE COMPANY.EMPLOYEE DROP ADDRESS CASCADE (RESTRICT); RESTRICT: se nenhuma visão ou restrição referencia a coluna DCC011 - profa. Mirella M. Moro 28

29 REVISÃO CREATE TABLE CREATE TABLE EMPLOYEE (FNAME VARCHAR(15) NOT NULL, LNAME VARCHAR(15) NOT NULL, SSN CHAR(9) NOT NULL, SUPERSSN CHAR(9), DNO INT NOT NULL, PRIMARY KEY (SSN), FOREIGN KEY (SUPERSSN) REFERENCES EMPLOYEE (SSN) ON DELETE SET NULL, FOREIGN KEY (DNO) REFERENCES DEPARTMENT (DNUMBER)); DCC011 - profa. Mirella M. Moro 29

30 1. Insert 2. Delete 3. Update 4. Visões SQL: Atualizações

31 1. INSERT Cria esquema Cria tabelas do esquema Agora: insere dados no banco de dados criado pelo esquema INSERT: adiciona uma única linha a uma relação Nome da relação e os valores para os atributos Atributos na MESMA ORDEM do esquema (CREATE TABLE) INSERT INTO EMPLOYEE VALUES ( Richard, K, Marini, , , 98 Oak Forest, Katy, TX,37000, ,4); DCC011 - profa. Mirella M. Moro 31

32 INSERT Outra opção: especifica o nome dos atributos Adicionar alguns valores Valores NOT NULL, e sem DEFAULT: INSERT INTO EMPLOYEE(FNAME, LNAME, SSN, DNO) VALUES ( Richard, Marini, ,4); Adiciona o resultado de uma consulta: INSERT INTO EMPLOYEE(FNAME, LNAME, SSN, DNO) SELECT * FROM INPUT; DCC011 - profa. Mirella M. Moro 32

33 2. DELETE Remove tuplas de uma relação + propagação WHERE: seleciona tuplas a serem removidas DELETE FROM EMPLOYEE WHERE LNAME= Brown ; DELETE FROM EMPLOYEE WHERE DNO IN (SELECT DNUMBER FROM DEPARTMENT WHERE DNAME= Research ); Remover todas as tuplas da tabela (mas mantém no esquema): DELETE FROM EMPLOYEE; DCC011 - profa. Mirella M. Moro 33

34 3. UPDATE Modifica valores de atributos em tuplas de UMA relação WHERE: seleciona tuplas a serem modificadas Alterar chave primária pode propagar valores em chaves estrangeiras em outras relações UPDATE PROJECT SET PLOCATION= Bellaire, DNUM=5 WHERE PNUMBER=10; UPDATE EMPLOYEE SET SALARY=SALARY*1.1 WHERE DNO IN (SELECT DNUMBER FROM DEPARTMENT WHERE DNAME= Research ); DCC011 - profa. Mirella M. Moro 34

35 Revisão: INSERT/UPDATE/DELETE INSERT INTO EMPLOYEE VALUES ( Richard, K, Marini, , , 98 Oak Forest, Katy, TX,37000, ,4); DELETE FROM EMPLOYEE WHERE LNAME= Brown ; UPDATE PROJECT SET PLOCATION= Bellaire, DNUM=5 WHERE PNUMBER=10; DCC011 - profa. Mirella M. Moro 35

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