Bases de Dados. O que é uma Base de Dados? Pós-Grduação em SIG

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1 Bases de Dados O que é uma Base de Dados? Dados Pode-se começar por tentar dar uma definição do que são Dados. Os dados são factos em bruto, que não são necessáriamente relevantes para qualquer coisa que alguém queira saber. Pode-se dizer que a informação são dados úteis, ou seja dados que respondem a perguntas, em vez de ocuparem apenas espaço. Base de Dados É possível dizer de uma forma genérica que qualquer conjunto de dados é uma Base de Dados (BD): uma agenda com as moradas de pessoas conhecidas, uma lista de CDs, um livro, apontamentos tirados nas aulas, os dados guardados nos computadores das Finanças sobre os contribuintes e a World Wide Web. O objectivo de criarmos e mantermos uma BD é a de poder obter e utilizar os dados lá guardados: procurar a morada de uma determinada pessoa, saber o que foi dito nas aulas sobre um tema ou procurar a página WWW do Prémio Nobel da Economia deste ano. Embora sendo possível usar a definição genérica dada acima, o termo base de dados é aplicado hoje em dia principalmente para fazer referência a bases de dados informáticas, isto é, conjuntos de dados estruturados, manipulados usando um Sistema de Gestão de Bases de Dados (SGBD) ou Database Management System (DBMS). Para permitir ao utilizador atingir os objectivos referidos acima, um SGBD disponibiliza linguagens de: definição de dados: para criação e alteração da estrutura da BD (DDL - Data Definition Language) consulta de dados: obter e processar os dados armazenados (DQL - Data Query Language) manipulação de dados: para acrescentar dados novos e modificar dados existentes (DML - Data Manipulation Language). Hoje em dia, cada vez mais SGBD, como o Access, "escondem" essas linguagens por trás de interfaces do utilizador gráfica. Outras características dos SGBDs são: acesso simultâneo: vários utilizadores podem aceder e alterar a mesma BD ao mesmo tempo sem criar inconsistências. Por exemplo, 2 utilizadores diferentes podem consultar simultaneamente os dados do mesmo cliente. No entanto o SGBD não permite que ambos os utilizadores alterem esses dados ao mesmo tempo. vistas: diferentes utilizadores poderão ter o seu acesso limitado a partes da BD. Por exemplo, embora todos os dados de uma organização estejam na mesma BD, aqueles que são importantes para a definição da estratégia só podem ser consultados pela administração. construção de aplicações: a tendência actual dos SGBDs é para combinarem a gestão do armazenamento/manipulação dos dados com a construção das aplicações TMLC Base de Dados Pág. 1

2 que implementam os processos da organização. Tradicionalmente, os processos eram implementados independentemente, com recurso a linguagens de programação mais ou menos integradas com o SGBD. Alguns exemplos de SGBD de grande porte são ORACLE, Informix, Adabas, SQL Server e DB2. Para PCs temos o MySQL, Dbase, FoxPro e Access. Os primeiros têm mais capacidade e são mais fiáveis do que os últimos. Estes são adequados para uso doméstico, em pequenas empresas ou como forma de aceder a partir de PCs a BDs instaladas em sistemas de grande porte, através de uma aplicação acessível ao utilizador não especialista em informática 1. Um Pouco de História? A utilização comercial de BDs começou nos anos 60. Inicialmente a informação era guardada em ficheiros e a sua consulta e manipulação era muito pouco prática. Para definição de dados eram usados os modelos hierárquico e de rede. No início dos anos 70 surgiram os SGBD relacionais cuja popularidade não tem parado de crescer até hoje. Este sucesso pode ser explicado pela simplicidade do modelo em que assentam, o modelo relacional, que é constituído somente por relações, e pelo surgimento de uma linguagem de manipulação simples e eficiente, o SQL (Structured Query Language). Base de Dados Hierárquica Uma forma de base de dados, actualmente em grande medida ultrapassada, que, como o nome sugere, organiza a informação em hierarquia. Se, por exemplo, se pretendesse que a base de dados armazenasse informação sobre empregados do departamento de parques, poderia em primeiro lugar classificá-los por função: jardineiros, varredores de rua, podadores,... Depois poderia listar os nomes sob cada categoria; e as moradas sob cada nome, e assim sucessivamente. Este formato de organização mostra-se bastante rápido e fácil para um computador gerir, e por causa da sua velocidade a tecnologia foi adoptada por muitos banco. Mas tem igualmente duas desvantagens muito importantes. Em primeiro lugar, é rápido apenas enquanto a base de dados procura informação dentro de uma única hierarquia; procurar o endereço de um jardineiro, por exemplo. Torna-se muito lento e desajeitado quando tenta comparar os endereços de todos os empregados. Pior ainda pois nem todos os dados são criados de forma igual. Por isso, se um empregado, por qualquer razão, deixar de se enquadrar numa categoria estabelecida digamos, por está de baixa -, então desaparece completamente da Base de dados. Por estas razões, a base de dados hierárquica foi em grande parque substituída pela base de dados relacional. No contexto das bases de dados hierárquicas podem ser definidos dois conceitos bases: o conceito de campo e de segmento. Campo: Unidade mínima de dados identificada por um nome. Segmento: Conjunto de dados ordenados, cuja a ocorrência constitui a unidade mínima de intercâmbio entre as bases de dados e as aplicações, identificada por um nome. Os segmentos juntam-se em conjuntos de 1 a N ocorrências (N>0), que por sua vez estão ligados a outras ocorrências de outros segmentos, constituindo um tipo de associação tipo TMLC Base de Dados Pág. 2

3 pai-filho. Assim, um tipo de segmento pai encontra-se associado hierarquicamente a N tipos de segmentos tipo filhos. Um conjunto de associações deste tipo constituem uma árvore de segmentos - Conjunto de segmentos unidos por associações do tipo pai-filho. As bases de dados hierárquicas podem ser consideradas como um conjunto de árvores de segmentos, cujos nodos são os segmentos, também designados por floresta. É importante salientar que esta definição se aplica tanto ao nível do tipo de dados como das ocorrências. Também podemos visualizar uma base de dados hierárquica com a estrutura de uma árvore invertida. As bases de dados hierárquicas têm algumas limitações que condicionaram o seu curto tempo de vida. As que merecem mais destaque são as seguintes: A eliminação de um segmento pai, implica a remoção de todos os filhos; É difícil manter a independência entre dados e programas; A navegação é difícil e tem que respeitar as associações hierárquicas pai-filho definidas no mundo real. Modelo em Rede O modelo em rede foi proposto assumindo-se basicamente como uma extensão ao modelo hierárquico. Versões mais recentes têm vindo a apresentar sucessivas renovações, embora sem grande sucesso, num mercado quase totalmente dominado pelo modelo relacional. Os objectos nas bases de dados em rede são descritos com base em três conceitos fundamentais: o item, a agrupamento de dados e o registo. A noção de item, é semelhante ao conceito de campo de um ficheiro: Item: A unidade mais pequena de dados identificado por um nome. Vários itens pode ser agrupados constituindo assim, um agrupamento de dados: Agrupamento de dados: Conjunto de itens, identificado por um nome. Finalmente surge o conceito de registo: Registo: Conjunto de itens e grupamento de dados identificado por um nome e que serve de intercâmbio entre a base de dados e os ficheiros. TMLC Base de Dados Pág. 3

4 Historicamente, o modelo em rede surge da ideia de ligar um conjunto de ficheiros com apontadores. Apenas é possível definir associações entre um registo proprietário e os N registos membros. Daqui resulta que estas associações têm carácter hierárquico, que podendo definir-se a vários níveis, podem formar uma estrutura em rede, que são denominadas sets. Sets: Tipo de associações entre registos do tipo T1 e T2, na qual uma ocorrência do registo proprietário T1 corresponde a N ocorrências dos registos membros do tipo T2. No esquema seguinte podemos visualizar uma representação de uma base de dados em rede: As bases de dados em rede conseguem resolver parte dos problemas de navegação levantados pelas bases de dados hierárquicas, na medida em pode ser feita em vários sentidos. No entanto, não garante a independência entre dados e programas e levanta problemas na remoção de um set proprietário. Base de dados por objectos Como já foi dito, a simplicidade do modelo relacional bem como a separação entre a definição e a manipulação dos dados foram factores importantes para o seu sucesso. No entanto, este modelo dificulta a representação de situações complexas e o armazenamento e manipulação de novos formatos de dados como imagens, som e vídeo. Uma resposta adequada a estas questões é dada pelo modelo orientado aos objectos (OO). Este modelo não só é a base dos OODBMS (Object-Oriented Database Management Systems) como está a ser gradualmente incorporado em alguns RDBMS (Relational DBMSs ou SGBDs Relacionais). Esta última solução facilita a migração das BDs existentes para o novo modelo, tornando-se mais atraente para muitas empresas. Uma abordagem orientada para os objectos no que toca ao armazenamento de dados numa base de dados. Para além de armazenar os dados propriamente ditos, as base de dados orientadas para objectos armazenam informação sobre o que pode ser, sensatamente, feito com dados. Com efeito, a base de dados orientada para os objectos tenta manter os seus dados em contexto. Sabe que um desenho de um programa de Desenho Assistido por Computador (CAM) é completamente diferente dos resultados financeiros do ano anterior, ainda que o que próprio computador consiga ver em ambos os casos seja uma porção de bits. TMLC Base de Dados Pág. 4

5 Base de dados Relacional A tecnologia para armazenar informação e dados mais comummente utilizada hoje, a base de dados Relacional foi criada por E.F. Codd na IBM nos anos 70. Codd baseou a tecnologia numa teoria matemática de relações, que garantia que cada dado tinha um, e apenas um, lugar na base de dados. As bases de dados Relacionais armazenam informação em tabelas. Uma ou mais coluna são o index da tabela, ou seja, a chave pela qual a informação é procurada quando necessário. Qualquer outro dado (ou seja, os outros itens em cada fila) está associado a um index. Existem duas operações básicas nestas tabelas. Filtrar os dados elimina itens que correspondem (ou não) a alguns critérios; por exemplo, todos os vendedores que vivem em Londres. Uma junção combina dados de tabelas diferentes. Por exemplo, uma junção entre os valores de vendas trimestrais (indexados por nome de vendedor) e uma tabela de endereços de vendedores (também indexado por nome) poderia ser útil se a administração quisesse enviar a cada vendedor um resumo do seu desempenho recente. Porquê aprender Bases de Dados? Porque é que alguém que não é (nem pretende ser) profissional de sistemas de informação deverá aprender a usar BDs? 1. Pelo mesmo motivo pelo qual se devia aprender a usar um computador há 10 anos atrás: a divulgação crescente dos computadores fará com que dentro em breve os SGBDs sejam ferramentas de uso tão comum como são hoje em dia as folhas de cálculo. 2. Para facilitar a comunicação com os profissionais de sistemas de informação: a criação de sistemas de informação é um processo que envolve pessoas tanto da área de sistemas de informação como da área de acção da organização, sendo a comunicação entre ambos os grupos essenciais para o sucesso do sistema. Ora, os problemas de comunicação fazem com que o sistema criado raramente satisfaça as expectativas do cliente e mesmo algumas vezes seja o motivo do insucesso deste tipo de projectos. Sendo as BDs a infra-estrutura dos sistemas de informação, algum conhecimento destas poderá contribuir para melhorar a qualidade dos sistemas de informação. Para aplicar os conceitos aprendidos será usado o Access da Microsoft. Note-se que se pretende utilizar o Access para apreender conceitos que são aplicáveis noutros SGBDs e não obter um conhecimento profundo da utilização desta aplicação. Isto implica que frequentemente não será descrita a forma óptima de executar algumas tarefas mas antes aquela que melhor poderá ser generalizada para outros SGBDs. Ao contrário do que acontece com os primeiros, nos 2 itens que se seguem é impossível fugir às especificidades do sistema usado: construir uma aplicação que funcione como um todo, e construir programas simples. TMLC Base de Dados Pág. 5