Lógica e Bases de Dados. Prof. Elaine Faria e Hiran Nonato Programação Lógica UFU 2012

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1 Lógica e Bases de Dados Prof. Elaine Faria e Hiran Nonato Programação Lógica UFU 2012

2 Bases de Dados Relacionais "Base de dados" Coleção de dados interrelacionados, armazenada de modo independente do programa que a utiliza, permitindo a recuperação, inserção, remoção e modificação de forma controlada. A quantidade de dados é tipicamente grande e o conteúdo muda ao longo do tempo Prolog uma base de dados é definida como um conjunto de fatos Prolog possui características que a tornam um excelente interface para lidar com bases de dados relacionais

3 Bases de Dados Relacionais Modelo relacional os dados são definidos por meio de relações sobre domínios os fatos individuais são representados como tuplas de valores sobre tais domínios uma relação com um conjunto de tuplas é chamada de tabela associação entre diferentes tabelas é feita através da identidade explícita de valores de atributos

4 Bases de Dados Relacionais Exemplo Relações pessoa/4, contendo nome, sexo, pai e mãe carro/4, contendo placa, fabricante, proprietário e cor Essas relações podem originar tabelas

5 Bases de Dados Relacionais Base de dados Prolog para a tabela pessoa pessoa(marcelo, m, luiz, gilda). pessoa(luiz, m, alfredo, lina). pessoa(gilda, f, miguel, ana). pessoa(lúcia, f, luiz, gilda). pessoa(paulo, m, miguel, ana). pessoa(lina, f, francisco, júlia).

6 Bases de Dados Relacionais Base de dados Prolog para a tabela carro carro(abc 4590, vw, alfredo, azul). carro(xyz 1211, ford, lina, branco). carro(rtc 9004, fiat, luiz, vermelho). carro(llz 7533, gm, gilda, prata).

7 Bases de Dados Relacionais Uma situação de exceção ocorre quando é necessário manipular informação incompleta no modelo relacional O símbolo especial "nil" é empregado para representar a informação incompleta Ex: carro(ajk 6712, honda, nil, verde) Proprietário inexistente

8 Bases de Dados Relacionais Chaves Um ou mais atributos em cada relação que possui a propriedade de serem únicos na tabela Identificam os objetos acerca dos quais armazena se informações Usualmente sublinha se os atributos chaves. Exemplo: pessoa: nome sexo pai mãe

9 Bases de Dados Relacionais Chave simples: representada por um único argumento ocupando a primeira posição da relação. Ex: carro(ajk 6712, honda, jose, preta) chave: ajk 6712 Chave Composta Representada como uma lista de argumentos Ex: carro(gpr 6214, ford, maria, vermelho) chave: [ajk 6712, ford]

10 Recuperação de Informações Recuperar informações significa combinar e apresentar o conteúdo da base de dados Em bases de dados convencionais A recuperação é executada por um programa que atua sobre a base de dados Em Prolog A recuperação é feita através da definição das condições de solução em lógica. Ex: Quem possui um fiat?? carro(_, fiat, Proprietario, _). Proprietario = luiz

11 Recuperação de Informações Exemplos de recuperação Quem fabrica os carros preferidos pelas mulheres?

12 Recuperação de Informações pessoa(marcelo, m, luiz, gilda). pessoa(luiz, m, alfredo, lina). pessoa(gilda, f, miguel, ana). pessoa(lúcia, f, luiz, gilda). pessoa(paulo, m, miguel, ana). pessoa(lina, f, francisco, júlia).? pessoa(n, f, _, _), carro(_, Fabr, N, _). carro(abc 4590,vw, alfredo, azul). carro(xyz 1211,ford, lina,branco). carro(rtc 9004,fiat, luiz,vermelho). carro(llz 7533,gm,gilda,prata).

13 Recuperação de Informações pessoa(marcelo, m, luiz, gilda). pessoa(luiz, m, alfredo, lina). pessoa(gilda, f, miguel, ana). pessoa(lúcia, f, luiz, gilda). pessoa(paulo, m, miguel, ana). pessoa(lina, f, francisco, júlia).? pessoa(n, f, _, _), carro(_, Fabr, N, _). N = lina, Fabr = ford; carro(abc 4590,vw, alfredo, azul). carro(xyz 1211,ford, lina,branco). carro(rtc 9004,fiat, luiz,vermelho). carro(llz 7533,gm,gilda,prata).

14 Recuperação de Informações pessoa(marcelo, m, luiz, gilda). pessoa(luiz, m, alfredo, lina). pessoa(gilda, f, miguel, ana). pessoa(lúcia, f, luiz, gilda). pessoa(paulo, m, miguel, ana). pessoa(lina, f, francisco, júlia).? pessoa(n, f, _, _), carro(_, Fabr, N, _). N = lina, Fabr = ford; N = gilda, Fabr = gm; carro(abc 4590,vw, alfredo, azul). carro(xyz 1211,ford, lina,branco). carro(rtc 9004,fiat, luiz,vermelho). carro(llz 7533,gm,gilda,prata).

15 Recuperação de Informações pessoa(marcelo, m, luiz, gilda). pessoa(luiz, m, alfredo, lina). pessoa(gilda, f, miguel, ana). pessoa(lúcia, f, luiz, gilda). pessoa(paulo, m, miguel, ana). pessoa(lina, f, francisco, júlia).? pessoa(n, f, _, _), carro(_, Fabr, N, _). N = lina, Fabr = ford; N = gilda, Fabr = gm; false. carro(abc 4590,vw, alfredo, azul). carro(xyz 1211,ford, lina,branco). carro(rtc 9004,fiat, luiz,vermelho). carro(llz 7533,gm,gilda,prata).

16 Recuperação Eficiente Em grandes bases de dados, devemos ter cuidado: Quando há combinação de tuplas distribuídas em duas ou mais tabelas Sistemas Prolog devem possuir um otimizador de consultas Exemplo Suponha que um crime tenha sido cometido e está sendo procurado um homem em um ford azul A base de dados da polícia possui duas tabelas: uma com 3000 carros e outra com pessoas suspeitas Uma pessoa pode possuir mais de um carro Suponha que haja dez fords azuis e que metade das pessoas na base de dados sejam homens

17 Recuperação Eficiente Soluções:? carro(placa, ford, X, azul), pessoa(x, m, _, _).? pessoa(x, m, _, _), carro(placa, ford, X, azul). ou

18 Recuperação Eficiente Soluções: No primeiro caso 3000 tentativas de unificação na tabela de carros Dessas, apenas 10 serão bem sucedidas (só há 10 fords azuis) 10 acessos diretos à tabela de pessoas para verificar o sexo, num total de 3010 unificações No segundo caso tentativas de unificação na tabela de pessoas, das quais 5000 serão bem sucedidas Para cada uma dessas unificações bem sucedidas, 3000 acessos deverão ser feitos à tabela de carros, uma vez que não se dispõe da chave, que é placa

19 Atualização da Base de Dados O modelo relacional impõe a restrição de que certos campos devem ser campos chaves, cujo valor deve ser único em uma tabela Em Prolog, um sistema para o gerenciamento de bases de dados relacionais pode ser implementado de forma muito natural Operações básicas remove(t) % Remove a tupla T insere(t) % Insere a tupla T, se já não estiver lá atualiza(vt, NT) % Remove a velha e insere a nova tupla

20 Atualização da Base de Dados Exemplos? remove(carro(_, _, gilda, _)). irá remover da base de dados todos os carros que pertencem a Gilda? insere(carro(flt 5455, honda, gilda, cor de rosa)). irá introduzir o novo e único carro de Gilda na base de dados.

21 Atualização da Base de Dados remove(x) : removeaux(x), fail. remove(x). removeaux(x) : retract(x). removeaux(x). insere(x) : remove(x), assert(x). insere(x) : assert(x).

22 Formas Normais Relacionais Um dos princípios da boa modelagem é evitar redundâncias Em bases de dados relacionais esse princípio é modelado através das formas normais 1FN, 2FN, 3FN,...

23 Formas Normais Relacionais Exemplo de uso da 1FN Evitar repetir grupos empregador empregado 1, empregado 2,..., empregado n Não usar a representação empregados(joão, [josé, júlia, jorge, josefina, jane]). Usar a representação empr(josé, joão). empr(júlia, joão). empr(jorge, joão). empr(josefina, joão). empr(jane, joão).

24 Formas Normais Relacionais Exemplo de uso da 1FN cont. o benefício acontece quando um novo empregado (por exemplo, jonas) é contratado? insere(empr(jonas, joão)). O programador não necessita (1) Selecionar a lista de empregados de joão (2) Adicionar Jonas (3) Produzir uma nova lista (4) Apagar a tupla corrente, com a velha lista (5) Produzir uma nova tupla, com a nova lista

25 Formas Normais Relacionais Exemplo de uso da 2FN Identificar/remover atributos não dependentes da chave primária Regra aplicada apenas à chaves compostas empregado nomeempregado (tabela empregado) empregado projeto nomeprojeto horas (tabela alocação) nomeprojeto não depende funcionalmente da chave: [empregado, projeto]

26 Formas Normais Relacionais Exemplo de uso da 2FN cont Identificar/remover atributos não dependentes da chave primária (nova tabela criada, ok) Solução: empregado nomeempregado empregado projeto horas projeto nomeprojeto (tabela empregado) (tabela alocação) (tabela projeto) Dessa forma, caso o atributo nomeprojeto mude, a alteração se dará apenas na tabela projeto.

27 Formas Normais Relacionais Exemplo de uso da 3FN Identificar/remover atributos não dependentes de atributos não chave empregado empregador endereçoempregador (tabela empregado) endereçoempregador não é dependente da chave empregado

28 Formas Normais Relacionais Exemplo de uso da 3FN cont Identificar/remover atributos não dependentes de atributos não chave (nova tabela criada, ok) Solução: empregado empregador (tabela empregado) empregador endereçoempregador (tabela empregador) Assim como na 2FN, problemas de redundância e múltiplas atualização justificam a aplicação dessa normalização.

29 Referências Luis, A. M. Palazzo, Introdução à Programação Prolog, Educat, 1997.