T U T O R I A L BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS. ID no va BR INPE. Junho de 2002 INPE

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1 T U T O R I A L BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS ID no va BR INPE Junho de 2002 INPE

2 ii Banco de Dados Geográficos

3 Objetivos do Curso Apresentar conceitos básicos sobre Banco de Dados, com seus diferentes modelos e arquiteturas, incluindo aplicações em Sistema de Informações Geográficas. Destaques Modelagem de Banco de Dados Geográficos e consulta espacial. Público Alvo Usuários de Geoprocessamento, projetistas de aplicações que usam Banco de Dados, e programadores de aplicações. As informações contidas neste documento estão sujeitas a alterações e correções sem prévio aviso. Esse documento pode ser utilizado para reprodução direta ou geração de produtos derivados, desde que seja ressalvado o direito de propriedade intelectual do INPE, através de declaração explícita no texto.. Sugestões ou correções podem ser enviadas através do endereço eletrônico: 2002 INPE Banco de Dados Geográficos iii

4 iv Banco de Dados Geográficos

5 SUMÁRIO CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BANCO DE DADOS - INTRODUÇÃO Dados Hardware Software Usuários SISTEMAS DE ARQUIVOS CONVENCIONAIS VISÃO ABSTRATA DOS DADOS EM BD Nível físico Nível lógico Nível de usuário OUTROS CONCEITOS EM BD MODELO DE DADOS Modelos Lógicos Baseados em Objetos Modelos Lógicos Baseados em Registros MODELO RELACIONAL Conceito de Relação Álgebra Relacional Operadores da Álgebra Relacional Operadores Derivados SQL - LINGUAGEM DE CONSULTA ,1 - Definição de Esquema de Dados Sintaxe da linguagem SQL PASSOS NA MODELAGEM DE UM BANCO DE DADOS Projeto Lógico de Banco de Dados REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAPÍTULO 2 - MODELAGEM DE DADOS GEOGRÁFICOS INTRODUÇÃO MODELO ORIENTADO A OBJETOS SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Estrutura de um SIG DIFERENÇAS ENTRE SIG e CAD MODELAGEM DE DADOS GEOGRÁFICOS O UNIVERSO DO MUNDO REAL O UNIVERSO CONCEITUAL Região Geográfica...13 Geo-Campos...13 Geo-Objeto...14 Objeto Não-Espacial...15 Plano de Informação...15 Banco de Dados Geográficos UNIVERSO DE REPRESENTAÇÃO Representação Matricial...17 Representação Vetorial...18 Comparação entre representações...21 Representações de Modelos Numéricos de Terreno UNIVERSO DE IMPLEMENTAÇÃO RESUMO MODELO DE DADOS DE ALGUNS SISTEMAS DE MERCADO ArcView GIS 3.x ArcGIS 8.x MGE SPRING IDRISI REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Banco de Dados Geográficos v

6 CAPÍTULO 3 - MODELAGEM DE DADOS GEOGRÁFICOS OMT-G INTRODUÇÃO MODELO DE DADOS SEMÂNTICOS Object Modeling Technique (OMT) REQUISITOS DE UM MODELO DE DADOS GEOGRÁFICOS MODELO OMT-G Características do modelo OMT-G Diagrama de Temas EXEMPLOS DE APLICAÇÕES UTILIZANDO O MODELO OMT-G Rede de Esgoto Base Cadastral Urbana Focos de Dengue Modelando a Reforma Agrária REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAPÍTULO 4 - ARQUITETURAS DE BANCOS DE DADOS GEOGRÁFICOS EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA DE GEOPROCESSAMENTO A primeira geração: CAD cartográfico A segunda geração: Banco de Dados Geográficos A terceira geração: Bibliotecas Geográficas Digitais RESUMO DA EVOLUÇÃO GEOTECNOLOGICA REQUISITOS PARA SGBDG Definição de esquema conceitual Suporte a Grande Base de Dados Folhamento - Browsing Acesso aos dados Estratégia de implementação Estratégia Dual...11 Estratégia Baseada em Extensões do SGBD...12 Estratégia Baseada em Mecanismos de Extensão...14 Resumo comparativo Arquitetura do SIG SIG Tradicional...17 SIG Tradicional (evolução)...19 SIG Baseado em CAD...20 SIG Relacional...21 SIG Orientado a Objetos...23 Desktop Mapping...25 SIG Baseado em Imagens Gerencia de Transações Mecanismos para Implementação de Transações...28 Exemplo Extensibilidade REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAPÍTULO 5- AQUISIÇÃO E INTEGRAÇÃO DE DADOS 5.1 INTRODUÇÃO AQUISIÇÃO DE DADOS CARTOGRAFIA PARA GEOPROCESSAMENTO NATUREZA DOS DADOS ESPACIAIS Conceitos de Geodésia Sistemas de Coordenadas Projeções Cartográficas Transformações geométricas Conhecimento da Incerteza ASPECTOS FUNCIONAIS E DE APRESENTAÇÃO Modelagem Cartográfica vi Banco de Dados Geográficos

7 Integração de Dados Generalização Cartográfica ELABORAÇÃO DE MAPAS VETORIAIS Elementos da Estrutura Vetorial Representações vetoriais em SIGs Etapas de Edição de um Mapa Cadastral REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAPÍTULO 6 - INTERNET E NOVAS TECNOLOGIAS GEOPROCESSAMENTO E INTERNET BIBLIOTECAS DIGITAIS Introdução Natureza dos Dados Geográficos Apresentação dos Dados Exemplo de Aplicação WEBSITES EM SIG S... 9 Banco de Dados Geográficos vii

8 viii Banco de Dados Geográficos

9 Capítulo 1 INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BANCO DE DADOS - INTRODUÇÃO Dados Hardware Software Usuários SISTEMAS DE ARQUIVOS CONVENCIONAIS VISÃO ABSTRATA DOS DADOS EM BD Nível físico Nível lógico Nível de usuário OUTROS CONCEITOS EM BD MODELO DE DADOS Modelos Lógicos Baseados em Objetos Modelos Lógicos Baseados em Registros MODELO RELACIONAL Conceito de Relação Álgebra Relacional Operadores da Álgebra Relacional Operadores Derivados SQL - LINGUAGEM DE CONSULTA ,1 - Definição de Esquema de Dados Sintaxe da linguagem SQL PASSOS NA MODELAGEM DE UM BANCO DE DADOS Projeto Lógico de Banco de Dados REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...24

10 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Banco de Dados - Introdução Um Sistema de Banco de Dados consiste de uma coleção de dados interrelacionados e procedimentos para se acessar estes dados. Esta coleção de dados pode corresponder ao banco de informações de uma determinada empresa ou instituição. As principais operações que um Banco de Dados (BD) deve permitir são:! A adição de novo (vazios) arquivos ao banco de dados;! A inserção de novos dados nos arquivos existentes;! A recuperação de dados dos arquivos existentes;! A atualização de dados nos arquivos existentes;! A eliminação de dados nos arquivos existentes;! A remoção permanente de arquivos existentes no Banco de Dados (BD). Um exemplo bastante simples de um BD, composto de um único arquivo, no caso, funcionários de uma empresa, é apresentado a seguir: Nome Função Salário Admissão Carga_horária Paulo César Instrutor /04/ Maria Aparecida Mecânico /05/ Carlos Alberto Motorista /03/ Como veremos mais adiante, arquivos computadorizados, como apresentado acima, serão chamados de tabelas. As linhas de tais tabelas são consideradas registros da tabela. As colunas são consideradas campos destes registros, as quais descrevem um atributos (no exemplo, a função dos funcionários da empresa) qualquer da tabela. O principal objetivo de um banco de dados é manter os dados armazenados e torná-los disponíveis quando solicitados. Portanto, para atender este objetivo quatro (4) componentes são necessários: dados, hardware, software e os usuários Dados Os dados de um sistema de banco de dados estão disponíveis em pequenos ou grandes computadores, os quais podem ser manipulados por usuário único ou usuários múltiplos respectivamente. Um dos objetivos da maioria dos sistemas de múltiplos usuários é precisamente possibilitar a cada usuário individual comportar-se como se estivesse trabalhando com um sistema de usuário único. Os problemas especiais dos sistemas de usuários múltiplos são essencialmente internos do sistema, não visíveis ao usuário. Veremos mais a frente que os dados, mesmo num sistema pequeno, há boas razões para que os mesmos sejam divididos em diversos bancos distintos, o que leva a necessidade dos grandes sistema de bancos de dados serem não só integrados como compartilhados, representando a maior vantagem destes sistemas. 2 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

11 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados " Por "integrado" queremos dizer que o BD pode ser imaginado como a unificação de diversos arquivos de dados, eliminando-se total ou parcialmente qualquer redundância entre os mesmos. Por exemplo, um BD com registros de FUNCIONÁRIOS (nome, endereço, depto, salário, etc.) e INSCRIÇÃO (em um curso de treinamento), onde deseja-se saber qual o departamento de um determinado funcionário, sem que esta informação esteja nos registros das inscrições. " Por "compartilhamento" queremos dizer que parcelas isoladas de dados podem ser compartilhadas por diversos usuários num BD, no sentido de que todos os usuários podem ter acesso à mesma parcela de dados (e com finalidades diferentes). Po exemplo, os mesmos registros de FUNCIONÁRIOS poderiam estar sendo utilizados por departamentos diferentes. Uma conseqüência do fato de um banco de dados ser integrado é que qualquer usuário, em geral, só estará interessado em um subconjunto do banco de dados total; ademais, os subconjuntos de diferentes usuários irão sobrepor-se de muitas maneiras diferentes. Em outras palavras, um determinada banco de dados será percebido por usuários diferentes de várias formas distintas. De fato, mesmo quando dois usuários compartilham o mesmo subconjunto do banco de dados, as visões do mesmo podem diferir consideravelmente a nível dos detalhes Hardware O hardware compõe-se dos volumes de memória secundária - discos rígido - nos quais reside o banco de dados, juntamente com os dispositivos associados de entrada/saída (E/S), dispositivos de controle, canais de entrada/saída, etc. O maior objetivo quanto ao desempenho de sistemas de banco de dados é minimizar o número de acessos a disco (entradas/saídas de disco), isto é, usar técnicas de ordenamento dos dados armazenados, de maneira que determinada parte de dados, digamos um registro armazenado, possa ser localizado em um mínimo possível de E/S. O ordenamento dos dados no disco é chamado de estrutura de armazenamento. Pode-se projetar muitas estruturas de armazenamento diferentes e, certamente, estruturas diferentes terão características de desempenho diferentes; cada uma será satisfatória em determinadas aplicações. Não existe nenhuma estrutura ótima para todas as aplicações. Um bom sistema, portanto, deve suportar uma variedade de estruturas, de modo que partes diferentes dos dados possam ser armazenadas de maneiras diferentes, e que a estrutura de armazenamento de uma determinada parte possa ser modificada conforme as necessidades de desempenho mudem ou devam ser compreendidas melhor Software Entre o banco de dados físico, isto é, os dados armazenados, e os usuários do sistema encontra-se o software, o gerenciador do banco de dados (o gerenciador BD) ou, mais comumente, Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD). Todas as solicitações dos usuários de acesso ao banco de dados são manipulados pelo SGBD, tais como a criação de arquivos (tabelas), inserção de dados, recuperação de dados, etc. Outra função do SGBD é isolar os usuários do banco de dados dos detalhes a nível de hardware, fazendo com que eles tenham uma visão do banco acima do nível do hardware, e suporta as operações do usuário (uma consulta em SQL, por exemplo), que são expressas em termos daquela visão a nível mais elevado. INPE - 3

12 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Usuários Aqui podemos considerar três grandes classes de usuários: Programador de Aplicações - responsável pela definição dos programas de aplicação que utilizam o banco de dados. Estes programas operam com os dados de todas as formas usuais: recuperação de informações, criação de novas informações, anulação ou alteração de informações existentes. Os programas em si podem ser de aplicações convencionais em lotes ou aplicações on-line, cuja função é suportar um usuário final. Usuário final - interage com o sistema a partir de um terminal on-line. Tem acesso ao banco da dados por meio de uma das aplicações on-line, definidas para o mesmo pelo programador de aplicações, ou usar a interface fornecida como parte integrante do SGBD. A maioria dos sistemas fornecem pelo menos uma aplicação embutida, a saber, um processador de linguagem de consulta interativo, pelo qual o usuário é capaz de emitir comandos ou instruções de alto nível (como SELECT, INSERT, etc.) ao SGBD. Alguns sistemas proporcionam interfaces embutidas adicionais, nas quais os usuários não precisam emitir expressamente os comandos, e sim escolhendo itens do menu ou preenchendos formulários. Administrador do Banco de Dados - a função de um DBA requer alto grau de capacitação técnica e capacidade de entender e interpretar as necessidades da empresa a nível de gerência executiva. Pode ser exercido por uma ou várias pessoas, as quais garantem um controle centralizado das informação no banco, e assim permitem: # reduzir a redundância dos dados; # evitar a inconsistência até certo ponto; # compartilhar os dados; # reforçar os padrões; # aplicar restrições de segurança; # manter a integridade; # equilibrar as necessidades conflitantes; # garantir a independência dos dados. Resumindo os tópicos acima, os sistemas de banco de dados são projetados para gerenciar uma grande quantidade de informações, e o objetivo principal é o uso eficiente para o armazenamento e a recuperação destes dados. Em termos de armazenamento, estruturas de dados devem ser definidas, e para a recuperação das informações mecanismos de consulta devem existir. Além dos mecanismos de definição e consulta dos dados, este sistemas de bancos de dados devem garantir a segurança e consistência da informação, evitando perdas em caso de caídas dos sistema e inconsistências em caso de acessos múltiplos à mesma informação. Exemplos de SGBD são; Access, Oracle, Informix, CodeBase, entre outros. 4 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

13 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Sistemas de Arquivos Convencionais Os sistemas de banco de dados trabalham com arquivos, assim como os sistemas de arquivos convencionais. Um sistema de arquivos convencionais é caracterizado por diferentes formas de arquivos, e diferentes programas para se acessar as informações. A variedade de formatos de arquivos, exige o desenvolvimento de aplicativos específicos para se acessar as informações. Muitas vezes a mesma informação pode estar repetida em arquivos de diferentes formatos, o que dificulta o processo de garantia de consistência das informações, assim como o gerenciamento de acesso múltiplos aos dados. As principais desvantagens sistemas são: redundância e possível inconsistência de dados; dificuldade para se acessar informação (programa pode não estar disponível); inconsistência devido a acesso de multi-usuários; problemas de segurança Visão Abstrata dos Dados em BD Um dos objetivos dos SGBDs é prover aos usuários visões abstratas dos dados, ou seja o sistema deve ser capaz de esconder informações que não sejam necessárias ao usuário comum. Diferentes níveis de abstração são definidos de forma esconder a complexidade do sistema em termos de armazenamento e manutenção das informações. Desta forma o usuário comum tem acesso à criação e consulta dos dados, sem saber a forma como os mesmos são gerenciados pelo sistema. Três níveis de abstração são definidos (veja Figura 1.1 a seguir). Figura Níveis de Abstração de Banco de Dados INPE - 5

14 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Nível físico Refere-se ao nível mais baixo de abstração dos dados, isto é, está mais próximo ao armazenamento físico ou a forma como são armazenados os dados. O nível físico é descrito por meio de um esquema interno, que não só define os vários tipos de registros armazenados como também especifica os índices que existem, como os campos armazenados são representados, a sequência física dos registros e assim por diante Nível lógico Descreve dados e relacionamentos entre os mesmos, isto é, a representação de todo o conteúdo de informações do banco de dados, porém um tanto abstrata quando comparada à forma como os dados são fisicamente armazenados, que também pode ser diferente da maneira como os dados são vistos por qualquer usuário em particular. Podemos dizer que é a visão conceitual dos dados, isto é, como realmente são, e não como os usuários são forçados a vê-los devido às restrições da linguagem ou do hardware utilizados pelos mesmos Nível de usuário O nível de usuário ou nível externo tem diferentes visões dos dados, muitas vezes não tendo acesso a todos os atributos armazenados. Neste nível estão os usuários finais ou programadores de aplicações Outros conceitos em BD Outros conceitos são fundamentais para manipulação com BD: Instância de BD: Coleção de informações armazenadas em um determinado momento. Esquema de BD: Projeto geral do banco de dados (esquemas físico, lógico e sub-esquemas). Independência de dados: física: modificações no esquema físico não acarretam alterações nos programas de aplicação. lógica: modificações no esquema lógico não acarretam alterações nos programas de aplicação. Independência de dados lógica é mais difícil de se obter do que a independência física dos dados, uma vez que os programas geralmente são desenvolvidos baseados na concepção lógica do sistema. 6 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

15 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Modelo de Dados O modelo de dados de um sistema corresponde à coleção de ferramentas conceituais para descrever dados, relacionamentos, semântica, e restrições de consistência. Existem duas categorias de modelos de dados: modelos lógicos baseados em objetos e modelos lógicos baseados em registros Modelos Lógicos Baseados em Objetos Os modelos lógicos baseados em objetos são utilizados para descrever as informações nos níveis lógico e de usuário. E-R - entidade-relacionamentos: coleção de entidades e relacionamentos As entidades correspondem a elementos do mundo real tipo pessoas, municípios, e outras. Os relacionamentos descrevem como estas entidades estão associadas. Atributos podem ser associados às entidades. Um exemplo de diagrama E-R está mostrado a seguir. As entidades pessoa e contacorrente estão ligadas pelo relacionamento agência. (retângulo=entidade, losango=relacionamento, elipse=atributo) Modelos orientado a objetos coleção de objetos (elemento do mundo real, ex.: hospital, municício); objetos contém atributos e métodos para acessar suas informações; objetos do mesmo tipo são agrupado em classes. No exemplo abaixo o a classe de objeto empregado possui como atributos os campos nome e endereço, e existem métodos para recuperar e definir estes atributos. Classe empregado atributos: nome, endereço métodos: define_nome, recupera_nome define_endereço, recupera_endereço INPE - 7

16 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Modelos Lógicos Baseados em Registros Os modelos baseados em registros são assim chamados porque o banco de dados é estruturado em registro com formato fixo de vários tipos. Cada tipo de registro define um número fixo de campos ou atributos, e cada atributo é normalmente de tamanho fixo, o que simplifica o processo de implementação do banco de dados. Os modelos de dados baseados em registros mais comuns são: modelo relacional, modelo de redes, e modelo hierárquico. Modelo Relacional coleção de tabelas ou relações representando dados e relacionamento entre estes dados. Cada tabela pode possuir múltiplas colunas representando atributos com um nome único. As duas tabelas abaixo mostram as relações FUNCIONÁRIO e DEPARTAMENTO, que estão relacionadas pelo atributo depto. Este relacionamento nos permite identificar os departamentos onde cada funcionário trabalha. FUNCIONÁRIO Registro Nome Idade Salário Depto João da Silva Henrique Cardoso José de Souza DEPARTAMENTO Depto Nome Cidade Estado 1 DPI SJCampos SP 2 DSR Natal RN 3 DME Cuiabá MT Modelo de Redes dados representados por uma coleção de registros; relacionamento entre os dados representados por ponteiros. João INPE José INPE Maria CTA A- 700 A-II 500 Ana CTA 8 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

17 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Modelo Hierárquico similar ao modelo de redes (registro e ponteiros); dados organizados como uma estrutura de árvore. Terreno industrial comercial público Embraer GM LA escola parque Diferença entre os modelos baseados em registros: O modelo relacional se diferencia dos modelos de redes e hierárquico por não possuir ponteiros ou ligações. O modelo relacional acessa os seus registros pelos valores que os atributos possuem Modelo Relacional O modelo relacional se estabeleceu como o modelo usualmente utilizado em aplicações de banco de dados. As características principais são: Coleção de tabelas ou relações com nome único; Colunas da tabela representam atributos; Linhas da tabela contém valores para os atributos; Domínio do atributo: conjunto de possíveis valores. X = { x ε R x -5 e x 5 } valores reais entre 5 e 5. Y = { y ε R y 0 } valores reais maiores ou igual a Conceito de Relação Relação: define uma tabela no banco de dados. Dado os domínios D 1, D 2,..., D n não necessáriamente distintos, uma relação é definida da seguinte forma: R = { (d 1, d 2,..., d n ) d 1 D 1, d 2 D 2,..., d n D n } INPE - 9

18 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados O conjunto de valores ordenados (d 1, d 2,..., d n ) define um tupla (linha ou registro da relação). Uma relação é o conjunto de n-tuplas ordenadas, onde n define o grau da relação. A tabela abaixo mostra um exemplo de uma relação que possuiu 5 atributos, cujos domínios estão descritos. FUNCIONÁRIO Registro Nome Idade Salário Depto João da Silva Henrique Cardoso José de Souza Atributo Domínio registro inteiro positivo nome conjunto de caracteres idade inteiro positivo salário real positivo depto inteiro positivo Chaves de uma Relação Dado uma relação, é importante termos condições de identificar elementos e relacionamentos únicos. Isto é normalmente obtido através da chave de uma relação. O conceito de chave corresponde a um ou mais atributos de uma tupla que não se repetem na tabela. Por exemplo, uma relação de pessoas pode ter como chave o atributo CPF, que é um valor que não se repete. Super-chave: conjunto de um ou mais atributos que não se repete em uma relação. Chave candidata: super-chave mínima (não pode ser gerado um subconjunto). Chave primária: chave candidata escolhida. chave: CPF Nome Endereço CPF chave: Rua + Bairro + Cidade Rua Bairro Cidade 10 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

19 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Conversão do Modelo E-R para o Modelo Relacional Entidades com atributos chaves geram uma relação; Relacionamentos geram uma relação adicionando-se os atributos chaves das entidades relacionadas; Pode-se também não gerar uma tabela para o relacionamento, e neste caso deve-se associar um atributo referente a estes relacionamento em uma das outras tabelas. Exemplo: Pessoa (cpf, endereço) Acesso (cpf, número, data) Conta (número, saldo) Álgebra Relacional A álgebra relacional é uma linguagem de consulta procedural, onde o usuário define o que deseja e a forma para recuperar estes dados. Existem uma série de operadores básicos ou fundamentais, e outros derivados dos operadores básicos. Conjunto de operações que usa uma ou duas relações como entrada e gera uma relação de saída operação (REL1) REL2 operação (REL1,REL2) REL3 Operações básicas: Seleção, projeção, união, diferença, produto cartesiano INPE - 11

20 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Operadores da Álgebra Relacional Seleção: seleciona tuplas que satisfazem a um certo predicado ou condição. PESSOA Nome Registro João 1 Maria 2 José 3 a) selecionar tuplas cujo nome = João (σ Nome= João (Pessoa)) Nome Registro João 1 b) selecionar as tuplas de Pessoas cujo registro > 1 (σ Registro>1 (Pessoa)) Nome Registro Maria 2 José 3 c) selecionar as tuplas de Pessoas com registro > 1 e registro <= 3 (σ Registro>1 Registro < 3 (Pessoa)) Nome Registro Maria 2 José 3 12 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

21 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Projeção: Gera novas relações excluindo alguns atributos. exemplo: projete o atributo Nome sobre a relação Pessoa PESSOA π Nome (Pessoa) Nome Registro Nome João 1 João Maria 2 Maria José 3 José União: Gera uma relação com a união de atributos do mesmo domínio que estão em relações diferentes. As relações devem possuir o mesmo número de atributos. exemplo: encontre todos os clientes da agência que possuem conta corrente ou empréstimo. CONTACORRENTE Nome Conta João 1 Maria 2 José 3 EMPRESTIMO Nome Empréstimo Paulo 100 Maria 200 Carlos 300 = UNIÃO Nome João Maria José Paulo Carlos Diferença: Gera uma relação com as tuplas que se encontram em uma relação, mas não em outra. As relações devem possuir o mesmo número de atributos. INPE - 13

22 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados exemplo: encontre todos os clientes que não tenha feito empréstimo. CONTACORRENTE Nome Conta João 1 Maria 2 José 3 EMPRESTIMO Nome Empréstimo Paulo 100 Maria 200 Carlos 300 = DIFERENÇA Nome João José Produto Cartesiano Combina operações entre duas relações, onde a união de atributos forma a nova relação. exemplo: todos clientes com conta corrente X empréstimo de Maria. Nome cc Conta Nome emp Emprestimo João 1 Maria 200 Maria 2 Maria 200 José 3 Maria Operadores Derivados Intersecção Gera uma relação com tudo que está em ambas relações. 14 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

23 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados exemplo: todos os clientes que possuem empréstimo. CONTACORRENTE Nome Conta João 1 Maria 2 José 3 EMPRESTIMO Nome Empréstimo Paulo 100 Maria 200 Carlos 300 = INTERSECÇÃO Nome Maria Junção A operação de junção combina duas relações através de um atributo comum, gerando uma nova relação. Inclui um produto cartesiano, seguido de uma seleção (pode ter projeção ao final). exemplo: nomes dos clientes com conta corrente e número de empréstimo. prod. cartesiano: CONTACORRENTE X EMPRÉSTIMO seleção: Nome contacorrente = Nome empréstimo projeção: Nome contacorrente, Empréstimo empréstimo Junção natural: Neste caso os nomes dos atributos utilizados para combinar as tabelas são iguai. Junção externa: É uma extensão da junção natural que evita a perda de informação. Vamos considerar as duas relações abaixo: ( nome, endereço, cidade ) ( nome, banco, salário ) { Coyote, Toon, Hollywood } { Coyote, Mesa, 1500 } { Coelho, Túnel, Cenoura } { Coelho, Mesa, 1300 } { Smith, Revolver, Vale Morte} { Gates, Msm, 5300 } INPE - 15

24 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados A junção natural é feita pelos atributos nome das duas tabelas, gerando o resultado com 2 registros uma vez que os nomes Coyote e Coelho aparecem nas duas relações: ( nome, endereço, cidade, banco, salário) { Coyote, Toon, Hollywood, Mesa, 1500 } { Coelho, Túnel, Cenoura, Mesa, 1300 } O resultado da junção natural mostra que as informações referentes a Smith foram perdidas. Para evitar este tipo de perda de informação deve se usar o operador de junção externa, que repete as informações do registro que não existe na outra tabela, e acrescenta valores nulos nos outros campos. Neste caso o registro referente a Smith faria parte do resultado final. ( nome, endereço, cidade, banco, salário) { Coyote, Toon, Hollywood, Mesa, 1500 } { Coelho, Túnel, Cenoura, Mesa, 1300 } { Smith, Revolver, Vale Morte, NULL, NULL} Funções de Agregação São funções que retornam um valor único a partir de uma coleção de valores. Sum: soma dos valores { sum salário (inpe) } Avg: média dos valores Count: total de ítens na coleção Min, max: mínimo e máximo valores de uma coleção Count-distinct: elimina repetições primeiro e conta o total SQL - Linguagem de Consulta A Álgebra Relacional é uma maneira formal de expressar consultas. Entretanto os sistemas de banco de dados comerciais, necessitam de uma linguagem mais simples e acessível para os usuários. A linguagem SQL (Structured Query Language) é a linguagem padrão em banco de dados relacionais. A linguagem SQL possui várias partes, entre elas: Linguagem de definição de dados (DDL Data Definition Language): comandos para definir relações, remover relações, criar índices, e modificar relações. 16 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO

25 CAPÍTULO 1 Introdução a Banco de Dados Linguagem de manipulação de dados interativa (DML Data Manipulation Language): inclui uma linguagem de consulta baseada na álgebra relacional que permite inserir novos registros ou tuplas, remover registros, e modificar registros. Definição de vistas: vistas são tabelas relacionais, onde apenas parte do conteúdo de uma relação está disponível. Controle de acesso: a DDL inclui comandos para definir direito de acesso aos dados. Controle de integridade: a DDL inclui comandos para garantir a consistência dos dados. Controle de transação: comandos para definir início e término de uma operação. As informações só são atualizadas se todo o processo for executado corretamente. 1.7,1 - Definição de Esquema de Dados Criação de tabelas: comando create table create table r (A 1 D 1, A 2 D 2,..., A n D n, <restrição de integridade 1 >,..., <restrição de integridade k >) Restrições de integridade que podem estar definidas na criação de uma tabela: primary key (A j1, A j2,..., A jm ) - define atributo(s) chave check (P) - verifica predicado create table cliente (nome char(20) not null, endereço char(30), cidadechar(30), primary key (nome)) create table contacorrente (número char(10) not null, banco char(30), saldo integer, primary key (número), check (saldo >= 0)) INPE - 17

Capítulo 1 INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS

Capítulo 1 INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS Capítulo 1 INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS 1.1 - BANCO DE DADOS - INTRODUÇÃO...2 1.1.1- Dados...2 1.1.2- Hardware...3 1.1.3- Software...3 1.1.4- Usuários...4 1.2 - SISTEMAS DE ARQUIVOS CONVENCIONAIS...5 1.3

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