Banco de Dados. Aula 8 - Prof. Bruno Moreno 16/09/2011

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1 Banco de Dados Aula 8 - Prof. Bruno Moreno 16/09/2011

2 Plano de Aula Operações Unárias Seleção Projeção Operações de seleção e projeção seqüenciadas Operação Rebatizar Operações Binárias União Interseção Subtração Produto Cartesiano Exercício

3 Banco de Dados I ÁLGEBRA RELACIONAL

4 Álgebra Relacional O modelo relacional possui duas linguagens formais Álgebra Relacional Cálculo Relacional Discrimina o conjunto básico de operações para o modelo relacional Operações em álgebra relacional produzem novas relações Essas relações podem ser manipuladas utilizando operações da mesma álgebra

5 Importância da Álgebra Relacional 1) Provê um fundamento formal para operações do modelo relacional 2) É usada como uma base para implementar e otimizar consultas em SGBDRs

6 Cálculo Relacional O modelo relacional possui duas linguagens formais Álgebra Relacional Cálculo Relacional Provê uma notação declarativa de nível superior para especificação de consultas relacionais Explicita o que é recuperado ao invés de como é recuperado É uma linguagem declarativa É considerada uma linguagem formal não procedural

7 Operações da Álgebra Relacional Dois grupos Operações da teoria de conjuntos Cada relação é como um conjunto de tuplas UNIÃO INTERSEÇÃO DIFERENÇA DE CONJUNTP PRODUTO CARTESIANO Operações específicas de BDRs SELEÇÃO PROJEÇÃO JUNÇÃO e outras Operações UNÁRIAS e OPERAÇÕES BINÁRIAS

8 Operações Unárias Seleção (Select) e Projeção (Project) Seleção É usada para selecionar um subconjunto de tuplas de uma relação que satisfaça uma condição de seleção É vista como uma operação que divide uma relação em duas relações 1) Relação que satisfaz a condição 2) Relação que não satisfaz a condição Particionamento horizontal

9 Banco de Dados I OPERAÇÃO DE SELEÇÃO

10 Operação de SELEÇÃO Exemplo: selecionar tuplas de EMPREGADO cujo departamento é 4 ou aquelas cujo salário é superior a R$ ,00. EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

11 Operação de SELEÇÃO Exemplo: selecionar tuplas de EMPREGADO cujo departamento é 4 ou aquelas cujo salário é superior a R$ ,00. EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

12 Operação de SELEÇÃO Exemplo: selecionar tuplas de EMPREGADO cujo departamento é 4 ou aquelas cujo salário é superior a R$ ,00. EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 NULL 1

13 Operação de SELEÇÃO Exemplo: selecionar tuplas de EMPREGADO cujo departamento é 4 ou aquelas cujo salário é superior a R$ ,00. EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 NULL 1

14 Operação de SELEÇÃO Exemplo: selecionar tuplas de EMPREGADO cujo departamento é 4 ou aquelas cujo salário é superior a R$ ,00. EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 NULL 1

15 Operação de SELEÇÃO Símbolo para SELEÇÃO σ (sigma) Operação indicada por σ <condição de seleção> (R) O resultado da SELEÇÃO produz uma relação com os mesmos atributos de R Expressão booleana Expressão da Álgebra Relacional O resultado é uma relação σ DNO=4 (EMPREGADO) σ SALARIO>30000 (EMPREGADO)

16 Operação de SELEÇÃO EMPREGADO cujo departamento é 4 ou aquelas cujo salário é superior a R$ ,00. σ DNO=4 (EMPREGADO) σ SALARIO>30000 (EMPREGADO) EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 NULL 1

17 Operação de SELEÇÃO Símbolo para SELEÇÃO σ (sigma) Operação indicada por σ <condição de seleção> (R) <CONDIÇÃO DE SELEÇÃO> é composta por um número de cláusulas nos seguintes formatos <nome atributo> <op. comparação> <constante> ou = < > <nome atributo> <op. comparação> < nome atributo >

18 Operação de SELEÇÃO Operação indicada por σ <condição de seleção> (R) Cada cláusula que compõe <condição de seleção> pode ser conectada pelos operadores booleanos AND, OR e NOT Exemplo: σ (DNO = 4 AND SALARIO > 25000) OR (DNO = 5 AND SALARIO > 30000) (EMPREGADO)

19 Operação de SELEÇÃO σ(dno = 4 AND SALARIO > 25000) OR (DNO = 5 AND SALARIO > 30000) (EMPREGADO) EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

20 Operação de SELEÇÃO σ(dno = 4 AND SALARIO > 25000) OR (DNO = 5 AND SALARIO > 30000) (EMPREGADO) EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

21 Operação de SELEÇÃO σ(dno = 4 AND SALARIO > 25000) OR (DNO = 5 AND SALARIO > 30000) (EMPREGADO) EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO Maria Souza 2 F , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F ,00 2 5

22 Operação de SELEÇÃO O operador de seleção é unário Envolve apenas uma relação Operação de seleção é aplicada para cada tupla individualmente O grau da relação resultante de uma seleção é igual ao grau de R passado como parâmetro Número de atributos

23 Operação de SELEÇÃO Número de tuplas da relação resultante é sempre menor ou igualao número de tuplas de R σ c (R) R, qualquer que seja a condição C Operação de seleção é comutativa σ<cond1>(σ<cond2>(r)) = σ<cond2>(σ<cond1>(r)) σ(dno = 4 AND SALARIO > 25000) (σ(dno = 5 AND SALARIO > 30000)) Uma propagação de operações de conjunção pode ser combinada por uma condição conjuntiva (AND) σ(dno = 4 AND SALARIO > 25000) AND (DNO = 5 AND SALARIO > 30000)

24 Banco de Dados I OPERAÇÃO DE PROJEÇÃO

25 Operação de PROJEÇÃO Seleção e Projeção são operações unárias Seleção seleciona algumas linhas de uma tabela passada como parâmetro PROJEÇÃO seleciona colunas da tabela e descarta outras Seleção: particionamento horizontal de uma relação em duas relações Projeção: particionamento vertical de uma relação em duas relações

26 Operação de PROJEÇÃO Listar primeiro nome e salário de cada EMPREGADO Símbolo: PI Lista de atributos de EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1 π PNOME, SALARIO (EMPREGADO)

27 Operação de PROJEÇÃO Listar primeiro nome e salário de cada EMPREGADO Símbolo: PI Lista de atributos de EMPREGADO π PNOME, SALARIO (EMPREGADO) O resultado é uma nova relação

28 Operação de PROJEÇÃO Listar primeiro nome e salário de cada EMPREGADO Símbolo: PI Lista de atributos de EMPREGADO PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1 π PNOME, SALARIO (EMPREGADO)

29 Operação de PROJEÇÃO Listar primeiro nome e salário de cada EMPREGADO Símbolo: PI Lista de atributos de EMPREGADO π PNOME, SALARIO (EMPREGADO) PNOME SALÁRIO (R$) João ,00 Maria ,00 José ,00 Manoel ,00 Joana ,00 Julia ,00 Tiago ,00 Pedro ,00

30 Operação de PROJEÇÃO π <lista de atributos> (R) Atributos em <lista de atributos> são projetados na mesma ordem O grau da operação é igual ao número de atributos presentes em <lista de atributos>

31 Operação de PROJEÇÃO Exemplo: π <SEXO, SALÁRIO> (EMPREGADO) PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

32 Operação de PROJEÇÃO Exemplo: π <SEXO, SALÁRIO> (EMPREGADO) SEXO SALÁRIO (R$) M ,00 F ,00 M ,00 M ,00 F ,00 F ,00 M ,00 M ,00 Essa relação possui algum problema?

33 Operação de PROJEÇÃO Exemplo: π <SEXO, SALÁRIO> (EMPREGADO) SEXO SALÁRIO (R$) M ,00 F ,00 M ,00 M ,00 F ,00 F ,00 M ,00 M ,00 Restrição do modelo relacional: uma relação não pode possuir tuplas iguais!

34 Operação de PROJEÇÃO Exemplo: π <SEXO, SALÁRIO> (EMPREGADO) SEXO SALÁRIO (R$) M ,00 F ,00 M ,00 M ,00 F ,00 F ,00 M ,00 M ,00 SEXO SALÁRIO (R$) M ,00 F ,00 M ,00 M ,00 F ,00 F ,00 M ,00 Grau da operação 2 Número de tuplas Menor ou igual a R Restrição do modelo relacional: uma relação não pode possuir tuplas iguais!

35 Exercício (1) π <lista de atributos> (R) Se em <lista de atributos> for escolhida uma superchave, o resultado de π terá quantas tuplas?

36 Operações seqüenciadas Operações de SELEÇÃO e PROJEÇÃO podem ser seqüenciadas πpnome, SALÁRIO (σdno=5 (EMPREGADO)) Qual a relação resultante da expressão acima?

37 Operações seqüenciadas πpnome, SALÁRIO (σdno=5 (EMPREGADO)) PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

38 Operações seqüenciadas πpnome, SALÁRIO (σdno=5 (EMPREGADO)) PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

39 Operações seqüenciadas πpnome, SALÁRIO (σdno=5 (EMPREGADO)) PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

40 Operações seqüenciadas πpnome, SALÁRIO (σdno=5 (EMPREGADO)) PNOME UNOME CPF SEXO SALÁRIO (R$) CPF_GERENTE DNO João Silva 1 M , Maria Souza 2 F , José Ribeiro 3 M , Manoel Cabral 4 M , Joana Alvares 5 F , Julia Assunção 6 F , Tiago Medeiros 7 M , Pedro Falcão 8 M ,00 null 1

41 Operações seqüenciadas πpnome, SALÁRIO (σdno=5 (EMPREGADO)) PNOME SALÁRIO (R$) João ,00 Maria ,00 Joana ,00 Julia ,00

42 Operação REBATIZAR Rename A relação resultante recebe um nome intermediário πpnome, SALÁRIO (σdno=5 (EMPREGADO)) DEP5_EMPS σdno=5 (EMPREGADO) RESULTADO πpnome, SALÁRIO (DEP5_EMPS) Uma expressão pode ser simplificada utilizando RENAME

43 Operação REBATIZAR Atributos também podem ser renomeados TEMP σdno=5 (EMPREGADO) R(PRIMEIRO_NOME, SALÁRIO) πpnome, SALÁRIO (TEMP) Se nenhum RENAME for aplicado, o nome dos atributos serão os mesmos da relação original

44 Banco de Dados I OPERAÇÕES A PARTIR DA TEORIA DOS CONJUNTOS

45 Operações a partir da teoria dos conjuntos Operação de UNIÃO Recupera todas as tuplas das relações envolvidas Elimina tuplas repetidas Exemplo: Recupere todos os CPFs dos empregados do departamento 5 ou daqueles que gerenciam diretamente um empregado do departamento 5 DEP5_EMP σdno=5 (EMPREGADO) RESULTADO1 πcpf(dep5_emp) RESULTADO2(CPF) πcpf_gerente(dep5_emp) RESULTADO RESULTADO1 U RESULTADO2

46 Operações a partir da teoria dos conjuntos Operação de UNIÃO Operação de UNIÃO só pode ser realizada entre duas relações com mesmo grau e se o domínio de cada atributo for igual As duas relações possuem o mesmo número de atributos e cada par correspondente possui o mesmo domínio

47 Operações a partir da teoria dos conjuntos Operação de INTERSEÇÃO Indicado por R S e resulta todas tuplas que estão em ambas relações, R e S Diferença de conjunto (SUBTRAÇÃO) Indicado por R S Inclui todas as tuplas que estão em R mas não estão em S

48 Operações a partir da teoria dos conjuntos Operação PRODUTO CARTESIANO Conhecida como CROSS PRODUCT (produto cruzado) ou CROSS JOIN (junção cruzada) Indicado por X As relações envolvidas não precisam ser compatíveis O resultado de R(A 1, A 2,..., A n ) X S(B 1, B 2,..., B m ) é uma relação Q de grau n + m: Q(A 1, A 2,..., A n, B 1, B 2,..., B m ), nessa ordem

49 Operações a partir da teoria dos conjuntos Operação PRODUTO CARTESIANO Exemplo: recupere uma lista com nomes de dependentes de cada empregada Esquemas EMPREGADO(Pnome, Unome, CPF, Sexo, Salário, Gerente_SSN, DNO) DEPENDENTE(ECPF, Nome_dependente, Sexo)

50 Operações a partir da teoria dos conjuntos Operação PRODUTO CARTESIANO Exemplo: recupere uma lista com nomes de dependentes de cada empregada EMPS_FEM σ SEXO = F (EMPREGADO) NOMESEMP π PNOME, UNOME, CPF (EMPS_FEM) DEPENDENTES_EMP NOMESEMP X DEPENDENTE DEPENDENTES_REAIS σ CPF = ECPF (DEPENDENTES_EMP) RESULTADO π PNOME, UNOME, NOME_DEPENDENTE (DEPENDENTES_REAIS)

51 Exercício (2) Dado os esquemas DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Estado do BD DISCIPLINA CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF GR INF GR INF PG PROFESSOR CÓDIGO NOME IDADE Pedro Manu el José 66

52 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Qual o código dos professores que lecionam disciplinas na Sala 3? Selecione as disciplinas que ocorrem na sala 3 DISC_3 σ SALA = 3 (DISCIPLINA) DISCIPLINA CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF GR INF GR INF PG

53 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Qual o código dos professores que lecionam disciplinas na Sala 3? Selecione as disciplinas que ocorrem na sala 3 DISC_3 σ SALA = 3 (DISCIPLINA) DISCIPLINA CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF GR INF GR INF PG

54 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Qual o código dos professores que lecionam disciplinas na Sala 3? Selecione as disciplinas que ocorrem na sala 3 DISC_3 σ SALA = 3 (DISCIPLINA) DISC_3 CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF PG

55 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Qual o código dos professores que lecionam disciplinas na Sala 3? Projete DISC_3 em COD_PROF PROFS_SALA_3 π COD_PROF (DISC_3) DISC_3 CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF PG

56 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Qual o código dos professores que lecionam disciplinas na Sala 3? Projete DISC_3 em COD_PROF PROFS_SALA_3 π COD_PROF (DISC_3) DISC_3 CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF PG

57 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Qual o código dos professores que lecionam disciplinas na Sala 3? Projete DISC_3 em COD_PROF PROFS_SALA_3 π COD_PROF (DISC_3) DISC_3 COD_PROF

58 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Projete DISCIPLINA em SALA e COD_PROF SALA_E_COD_PROF π SALA, COD_PROF (DISCIPLINA) DISCIPLINA CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF GR INF GR INF PG

59 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Projete DISCIPLINA em SALA e COD_PROF SALA_E_COD_PROF π SALA, COD_PROF (DISCIPLINA) DISCIPLINA CÓDIGO SALA COD_PROF NÍVEL INF GR INF GR INF GR INF PG

60 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Projete DISCIPLINA em SALA e COD_PROF SALA_E_COD_PROF π SALA, COD_PROF (DISCIPLINA) SALA_E_COD_PROF SALA COD_PROF

61 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Selecione SALA_E_COD_PROF onde Sala = 3 PROFS_SALA_3 σ SALA = 3 (SALA_E_COD_PROF ) SALA_E_COD_PROF SALA COD_PROF

62 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Selecione SALA_E_COD_PROF onde Sala = 3 SALA_3_E_PROFS σ SALA = 3 (SALA_E_COD_PROF ) SALA_E_COD_PROF SALA COD_PROF

63 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Selecione SALA_E_COD_PROF onde Sala = 3 SALA_3_E_PROFS σ SALA = 3 (SALA_E_COD_PROF ) SALA_3_E_PROFS SALA COD_PROF

64 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Projete SALA_3_E_PROFS em COD_PROF PROFS_3 π COD_PROF (SALA_3_E_PROFS) SALA_3_E_PROFS SALA COD_PROF

65 Exercício (2) DISCIPLINA(Cod, Sala, Cod_Prof, Nível) PROFESSOR(Código, Nome, Idade) Resolvendo de outra forma... Projete SALA_3_E_PROFS em COD_PROF PROFS_3 π COD_PROF (SALA_3_E_PROFS) SALA_3_E_PROFS COD_PROF

66 Prova: 27/09 Aula 8 - Prof. Bruno Moreno 16/09/2011

67 Freqüência! Aula 8 - Prof. Bruno Moreno 16/09/2011