PCS3413 Engenharia de Software e Banco de Dados

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1 PCS3413 Engenharia de Software e Banco de Dados Aula 11 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo 1

2 Conceitos de Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD), Banco de Dados, Modelos de Dados e Modelo Entidade- Relacionamento Solange N. Alves de Souza 2

3 Processamento de dados antes dos SGBDs Sistemas Isolados Dados não compartilhados Solange N. Alves de Souza 3

4 Processamento de dados antes dos SGBDs Produção Programas concentra as atividades relativas à produção planejamento da produção e controle do que foi produzido atividades relativas ao contato com clientes fornecimento de cotações, vendas e produtos disponíveis Descrição de dados Compras Programas Descrição de dados aquisição dos insumos para à produção cotações com fornecedores, compras, fornecimento Arquivos... Produtos Arquivos... Produtos Arquivos... Produtos Dados Redundantes Vendas Programas Descrição de dados Solange N. Alves de Souza 4

5 Problema: Redundância de Dados Tipos de Redundância o redundância controlada de dados software gerencia redundância o redundância não controlada de dados inconsistência de dados usuário gerencia redundâncias Solange N. Alves de Souza 5

6 Como evitar redundância não controlada Todos precisam de informações sobre Produtos: Produção Vendas Compras Quais os componentes de cada produto, estoque Preço, estoque atual, prazo de fabricação, etc. Produtos Que componentes adquirir Compartilhamento de dados Solange N. Alves de Souza 6

7 Compartilhamento de dados: consequências compartilhamento de dados tem reflexo na estrutura do software o estrutura interna de arquivos passa a ser mais complexa o devem atender as necessidades dos diferentes sistemas Sistemas de Gerencia de Banco de Dados (SGBD) o permitem o uso compartilhado do dado e oferecem serviços para o gerenciamento e acesso ao dado. o preciso obedecer as estruturas definidas pelo SGBD utilizado Solange N. Alves de Souza 7

8 Definições Banco de Dados o conjunto de dados integrados que tem por objetivo atender a uma comunidade usuária. o conjunto de arquivos integrados que atendem a um conjunto de sistemas. Sistemas de Gerência de Banco de Dados, ou Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados, ou Sistemas Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) o software que incorpora as funções de definição, recuperação e alteração de dados em um banco de dados Solange N. Alves de Souza 8

9 Sistemas de Banco de Dados Conjunto de Programas Regras Conjunto de Dados Sistemas de Gerencia de Banco de Dados (SGBD) Banco de Dados Solange N. Alves de Souza 9

10 Processamento com SGBDs Programa 1 Programa 2 Programa 3 Manipulação de dados Descrição de dados... Banco de Dados Solange N. Alves de Souza 10

11 Vantagens Redundância controlada Independência de Dados o Aplicações imunes de organizações lógicas e físicas dos dados e vice-versa Linguagem de acesso Recuperação de falhas... Solange N. Alves de Souza 11

12 Processamento de Dados antes e depois de SGBDs Programa dados Programa dados Sistema1 SGBD Sistema2 SGBD Dados isolados, redundância não controlada Dados compartilhados redundância controlada Sistema3 SGBD Sistema4 Sistema3 Solange N. Alves de Souza 12

13 Modelo de Dados o Descrição formal da estrutura de um banco de dados o descrição dos tipos de dados que estão armazenados num BD Solange N. Alves de Souza 13

14 Modelos de Dados níveis de abstração FUNC DESIG PROJ Nível Conceitual PAG Esquema do BD A B S T R A Ç Ã O Nível Lógico Nível Físico Esquema do BD FUNC (FNO, FNOME, CARGO) PROJ (PNO, PNOME, ORÇAMENTO)... tipo de dado de campos de tabela, localização física dos arquivos, tamanho dos arquivos,... defini-se tabelas informação e do que é composta não tipo de dado, nem localização física,... Solange N. Alves de Souza 14

15 Modelagem Conceitual Modelo Entidade-Relacionamento Solange N. Alves de Souza 15

16 Modelo Entidade-Relacionamento Ø técnica de modelagem conceitual. Ø representação gráfica: q Diagrama Entidade-Relacionamento. Ø Criado em 1976 por Peter Chen. Ø principais conceitos: q entidade, relacionamento, atributos. Solange N. Alves de Souza 16

17 Entidade " Exemplos: " Sistema de informações industriais " Sistema bancário Produtos, tipos de produtos, compras, etc. Clientes, contas correntes, aplicações, etc. Concretas ou Abstratas Solange N. Alves de Souza 17

18 Representação gráfica (DER) Empregado Departamento conjunto de objetos. Objeto particular: ocorrência de entidade ou instância de entidade Solange N. Alves de Souza 18

19 Entidade e Instância - Terminologia Conjunto Elemento do Conjunto Entidade Instância Conjunto de entidades Objeto Entidade Instância Solange N. Alves de Souza 19

20 Entidades isoladamente não informa nada propriedades o atributos; o relacionamento; o generalizações e especializações. Solange N. Alves de Souza 20

21 Atributos Representação Gráfica (DER) Projeto nome tipo código " na prática atributos não são apresentados para não poluir o diagrama. " ferramentas Cases para construção de E-R registram atributos no dicionário de dados. Solange N. Alves de Souza 21

22 Identificadores de Entidades (Chave) n um conjunto de um ou mais atributos cujos valores distinguem uma instância da entidade das demais instâncias da mesma entidade. Projeto endereço código nome Solange N. Alves de Souza 22

23 Identificador Composto Prateleira capacidade n o do corredor n o da prateleira > corredores numerados sequencialmente a partir de 1 > prateleiras numerados sequencialmente a partir de 1 dentro de um corredor para cada prateleira deseja-se sua capacidade Solange N. Alves de Souza 23

24 Identificador : deve ser mínimo e único Pessoa código CPF endereço F Tanto código quanto CPF poderia ser o identificador. F escolher um. Ex. código F CPF então será uma chave-candidata Solange N. Alves de Souza 24

25 Relacionamento Conjunto de associações entre entidades sobre as quais deseja-se manter informações no BD. Solange N. Alves de Souza 25

26 Representação Gráfica Diagrama Entidade- Relacionamento (DER) Exemplo: " quais empregados estão associadas a quais departamentos? Empregado Lotação Departamento Solange N. Alves de Souza 26

27 Diagrama de Ocorrências Dário Moisés Hareta Mara entidade Empregado Dário, Vendas Moisés, Vendas Mara, Informática relacionamento Lotação Vendas Produção Informática entidade Departamento Solange N. Alves de Souza 27

28 Cardinalidade de Relacionamentos Número de ocorrências de uma entidade associada a uma determinada ocorrência de entidade por um relacionamento. Cardinalidade máxima e mínima Solange N. Alves de Souza 28

29 Cardinalidade máxima dois valores são usados: F cardinalidade máxima 1 e F cardinalidade máxima muitos (n). Solange N. Alves de Souza 29

30 " Cardinalidade Máxima Empregado n 1 Lotação Departamento uma ocorrência de Departamento (entidade do lado oposto ao da notação) pode estar associada a muitas ( n ) ocorrências de Empregado uma ocorrência de Empregado pode estar associada a no máximo uma ( 1 ) ocorrência de Departamento Solange N. Alves de Souza 30

31 1:1 (um-para-um) Empregado 1 1 Alocação Mesa Solange N. Alves de Souza 31

32 1:n (um-para-muitos) Aluno n 1 Inscrição Curso Cliente 1 n Posse C/C Solange N. Alves de Souza 32

33 n:n (muitos-para-muitos) Engenheiro n Alocação n Projeto Médico n Consulta n Paciente Solange N. Alves de Souza 33

34 " Auto-relacionamento " associa duas ocorrências de uma mesma entidade papel da entidade 1 gerente Empregado Gerente n gerenciado Solange N. Alves de Souza 34

35 Produto n n composto componente Composição Solange N. Alves de Souza 35

36 Cardinalidade Mínima número mínimo de ocorrências de entidades que são associadas a uma ocorrência de uma entidade por um relacionamento F cardinalidade mínima 1 (associação obrigatória) F cardinalidade mínima 0 (associação opcional) Solange N. Alves de Souza 36

37 " Cardinalidade Mínima Empregado (0,1) (1,1) Alocação Mesa Dário Moisés Mara Dário, m1 Moisés, m2 Mara, m4 m1 m2 m3 m4 Solange N. Alves de Souza 37

38 " Identificação de Relacionamentos Médico n Consulta n Paciente " entre um determinado Médico e um determinado Paciente podem haver diversas Consultas " para distinguir consultas é necessário um atributo no relacionamento. " o relacionamento é identificado pelas Entidades participantes e pelos atributos identificadores. Solange N. Alves de Souza 38

39 Entidade Fraca n Entidade que depende de outra para identificar uma ocorrência CPF nome data_início modalidade Pessoa (1,1) (0,n) Contrato Solange N. Alves de Souza 39

40 outro exemplo código nome n o sequência nome Empregado (1,1) (0,n) Dependente Solange N. Alves de Souza 40

41 Ternário cada ocorrência do relacionamento associa três ocorrências de entidades Cidade Distribuição Produto Distribuidor Solange N. Alves de Souza 41

42 " Ternário - Cardinalidade Cidade n Distribuição n Produto Distribuidor 1 a cardinalidade 1 refere-se ao par cidade e produto " cada par de ocorrências (cidade, produto) está associada a no máximo um distribuidor. Solange N. Alves de Souza 42

43 " Ternário - Cardinalidade Cidade n Distribuição n Produto Distribuidor 1 " um par (cidade, distribuidor) podem estar associados muitos produtos - um distribuidor pode distribuir numa cidade muitos produtos " um par (produto, distribuidor) podem estar associadas muitas cidades - um distribuidor pode distribuir produtos em muitas cidades Solange N. Alves de Souza 43

44 Relacionamento ternário modelado como entidade fraca Cidade Produto (1,1) n Distribuição n (1,1) n (1,1) Distribuidor Solange N. Alves de Souza 44

45 Generalização/ Especialização Filial Generalização/ Especialização (1,1) (0,n) CPF sexo Pessoa Física tipo de Cliente Cliente Pessoa Jurídica nome código CNPJ Pessoa Física e Pessoa Jurídica são especializações da entidade genérica Cliente Duas categorias de cliente: Pessoa Física e Pessoa Jurídica tipo de Organização Para clientes do tipo Pessoa Física precisa registrar também seu CPF e sexo. E para Pessoa Jurídica: CNPJ e Tipo de Organização Solange N. Alves de Souza 45

46 Generalização/Especialização Total Cliente t Todo Cliente é Pessoa Física ou Pessoa Jurídica Pessoa Física Pessoa Jurídica Solange N. Alves de Souza 46

47 Generalização/Especialização Parcial tipo de funcionário Funcionário p Nem todo Funcionário é Motorista ou Secretária Motorista Secretária atributo que identifica o tipo de ocorrência da entidade genérica n pode haver qualquer número de entidades especializadas n Ex. se apenas motoristas possuíssem atributos particulares, só Motorista seria modelado. Solange N. Alves de Souza 47

48 Entidade Associativa Médico n Consulta n Paciente precisa-se saber que medicamentos existem? Medicamento " e quais foram prescritos numa consulta? " associada a médico: informa que médicos prescreveram medicamentos " associada a pacientes: informa que foram prescritos medicamentos a pacientes Solange N. Alves de Souza 48

49 Médico n Consulta Entidade Associativa n Paciente o relacionamento passa a ser tratado como uma entidade n Prescrição n Medicamento Solange N. Alves de Souza 49

50 Para não utilizar o conceito de entidade associativa, Consulta deve ser modelado como uma entidade. Médico Paciente (1,1) (1,1) n n Consulta n Prescrição n Medicamento Uma consulta está relacionada com exatamente um médico e exatamente um paciente. Uma consulta é identificada pelo paciente e pelo médico a ela associada Solange N. Alves de Souza 50

51 código nome Esquema Textual n o sequência nome Empregado (1,1) (0,n) Emp_Dep Dependente Esquema: Emp-Dep Entidade: Empregado Atributos: código: inteiro nome: texto(50) Identificadores: código Entidade: Dependente Atributos: número_seqüência: inteiro nome: texto(50) Identificadores: Empregado número_sequência Relacionamento: Emp_Dep Entidades: (1,1) Empregado (0,n) Dependente Solange N. Alves de Souza 51

52 Outras Representações IDEF1X pé-de-galinha (James Martin) Solange N. Alves de Souza 52

53 IDEF1X Principais diferenças entidades são representadas por retângulos com compartimentos. relacionamentos são representados por linhas; a notação para cardinalidade é gráfica: O símbolo representa cardinalidade máxima muitos, e ausência de símbolo representa cardinalidade máxima um. Solange N. Alves de Souza 53

54 IDEF1X - Entidades Empregado númerofuncional CPF nome datanascimento Escolaridade endereço identificador demais atributos Solange N. Alves de Souza 54

55 IDEF1X - Relacionamentos Empregado Número funcional CPF RG nome datanascimento endereço Departamento código nome Solange N. Alves de Souza 55

56 James Martin Principais diferenças: relacionamentos são representados por linhas; somente relacionamentos binários; a notação para cardinalidade é gráfica: O símbolo mais próximo do retângulo (entidade) representa a cardinalidade máxima, e O símbolo mais distante representa a cardinalidade mínima. Solange N. Alves de Souza 56

57 máxima mínima Ex. Empregado Departamento Onde: Cardinalidade máxima muitos um Cardinalidade mínima zero (opcional) um (obrigatório) Solange N. Alves de Souza 57

58 Mais Exemplos: Engenheiro N Alocado em N Projeto Engenheiro Projeto IDEF1X Solange N. Alves de Souza 58

59 Engenheiro matrícula CPF RG nome datanascimento endereço IDEF1X Alocado em Projeto código título data-início data-fim orçamento Engenheiro matrícula CPF RG nome datanascimento endereço Alocado em matrícula (FK) código (FK) Projeto código título data-início data-fim orçamento Solange N. Alves de Souza 59

60 Auto-relacionamento Pessoa Pessoa 1 1 marido esposa casado Pessoa IdPessoa nome idade endereço sexo casado Solange N. Alves de Souza 60

61 Relacionamento Ternário Cidade Distribuição Produto Distribuidor Distribuidor código título data-início data-fim orçamento Distribuição idcidade (FK) idproduto (FK) código (FK) Produto idproduto descrição quantidade preço unitário Cidade idcidade nome número habitantes região Solange N. Alves de Souza 61