Sumário DCC011: Introdução a Banco de Dados Mirella Moro mirella@dcc.ufmg.br DCC011 Conceitos Básicos O que é um banco de dados Como manipular um banco de dados Projeto de Banco de Dados Tópicos Importantes Aplicações Banco de Dados no DCC/UFMG UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 2 DCC011 Intro. Banco de Dados Objetivo Introduzir os fundamentos que permitam ao aluno adquirir o domínio básico da tecnologia de banco de dados. Ementa Conceitos básicos de banco de dados. Modelos de dados e linguagens. Projeto de bancos de dados. Novas tecnologias e aplicações de banco de dados. Programa Introdução Conceitos básicos: banco de dados, sistema de banco de dados, sistema de gerência de banco de dados. Características da abordagem de banco de dados. Modelos de dados, esquemas e instâncias. Arquitetura de um sistema de banco de dados. Componentes de um sistema de gerência de banco de dados. Modelos de Dados e Linguagens Modelo entidade relacionamento (ER): conceitos básicos, restrições de integridade, notação gráfica, conceitos adicionais. Modelagem usando UML. Modelo relacional: conceitos básicos, restrições de integridade, álgebra relacional, operações de atualização. A linguagem SQL. Projeto de Bancos de Dados Visão geral do processo de projeto de bancos de dados. Projeto lógico de bancos de dados relacionais: mapeamentos ER/relacional, definição de esquemas em SQL. Normalização. Novas Tecnologias e Aplicações de Banco de Dados Gerenciamento de dados massivos. Bancos de dados não relacionais (aka NoSQL) UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 3 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 4 Avaliação Provas 70pontos (20+20+30) Trabalhos Práticos 20 pontos Exercícios e Participação 10 pontos www.dcc.ufmg.br/~mirella/dcc011 Bibliografia Texto Básico Elmasri, R.; Navathe, S. B. Sistemas de Banco de Dados, 6a Ed. Pearson Education, 2010. Textos Complementares Garcia Molina, H.; Ullman, J. D.; Widom, J. Database Systems: The Complete Book, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ. 2001. Ramakrishnan, R.; Gehrke, J. Database Management Systems. McGraw Hill, Boston, MA, 2003. Silberchatz, A.; Korth, H. F.; Sudarshan, S. Database Systems Concepts, 5th Ed. McGraw Hill, New York, NY, 2005. UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 5 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 6
Cro nogra ma (te entativ vo) # DATA CONTEÚDO 1 04 09.08 Apresentação/Introdução 3 4 11,18.08 SQL 5 6 23,25.08 Aula e exercícios *TALVEZ online* 7 30.08 TP2: especificação e discussão 8 10 01,06,08.09 Álgebra Relacional 11 13.09 REVISÃO 12 15.09 PROVA 1 13 15 20,22,27.09 Modelo ER 16 29.09 Modelo Relacional 17 04.10 Modelo Relacional *TALVEZ online* 06.10 NÃO TEM AULA 18 11.10 Modelo relacional 19 13.10 PROVA 2 20 18.1010 Mapeamentos ER/relacional l 21 23 20,25,27.10 Normalização 24 25 01,03.11 Conceitos Avançados 26 08.11 REVISÃO 27 10.11 PROVA 3 15.11 FERIADO 28 17.11 Prova de reposição / Consulta sobre o TP2 29 22.11 Apresentação TP2 30 24.11 Apresentações de TP2 + premiação 06.12 Última oportunidade para entregar relatório TP2 Observações Página da disciplina: http://www.dcc.ufmg.br/ br/~mirella/ Três provas, individuais e sem consulta A prova 3 abordará toda a matéria Dois trabalhos práticos TP1 (individual) = uso da linguagem SQL TP2 (em dupla) = projeto + implementação de uma pequena aplicação de banco de dados Exercícios e Participação Listas de exercícios Atividades complementares (pontos extra) UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 7 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 8 Exercício 1 (entrega via Moddle, até 09/08 @ 23:55) Responda individualmente a cada uma das perguntas abaixo. "Copy and paste" não será aceito! Seja criativo e objetivo em suas respostas! 1. Por que o sistema de matrículas da UFMG utiliza um SGBD para gerenciar seus dados em vez de utilizar um sistema de arquivos robusto? 2. Quais as opções de carreira em BD (quais tarefas do profiss. de BD)? 3. Quais são os temas de pesquisa em BD na UFMG e quem são seus pesquisadores? FONTES SLIDES DCC011 AULA 1 SBC Horizontes Dezembro/2008: Qual o Papel de um DBA?, por Carina F. Dorneles e Ronaldo S. Mello. Prof. João Eduardo Ferreira, Introdução a Banco de Dados, CAPÍTULO 2 Edilberto Magalhães Silva, Introdução a Banco de Dados, CAPÍTULO 2 Conceitos Básicos O que é um banco de dados? Como manipular um banco de dados? UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 9 http://www.kdnuggets.com/2016/03/data science puzzle explained.html https://www.import.io/post/why data scientist is being called the sexiest job of the 21st century/ UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 12
SGBD Modelagem, estrutura, consulta Início Aplicações tradicionais Agora NoSQL: texto, documentos, grafos e afins Conexão: Web, streams, móveis, paralelo, workflow, Contexto: nuvem, hardware, privacidade, proveniência IR KDD Coleta, extração, indexação, processamento, entrega E.g., sistemas de recomendação e classificadores Descobertade Conhecimento Mineração de Dados E.g., aprendizado de máquina e big data analytics Bancos de Dados UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 13 Os salários, por áreas de atuação, também sobem na medida da qualificação do profissional. Além da experiência, ditada por anos de trabalho no setor, a formação acadêmica também pode significar ifi um incremento importante no salário. Um profissional de Arquitetura da Informação com mestrado ou doutorado pode ganhar até 74,7% 7% mais do que um que possui apenas formação superior. 15 de agosto de 2014 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 14 Quanto Ganha Profissional de TI TI Geral Diretor: R$ 18.386 Gerente: R$ 8.855 Coordenador: R$ 4.992 Consultor: R$ 4.483 Analista Negócios: R$ 4.037 Analista: R$ 2.432 Técnico em TI: R$ 1.483 Redes de Computadores, analista: R$ 2.797 Processamento de dados, analista: R$ 2.646 Programador, android: R$ 3.126 Segurança da informação, pleno: R$ 3.184 Bancos de Dados Gerente: R$ 11.940 Coordenador: R$ 8.953 Supervisor: R$ 8.154 DBA Oracle: R$ 4.288 DBA Pleno: R$ 4.283 DBA SQL: R$ 3.725 http://www.guiadacarreira.com.br/salarios/quanto ganha um profissional de ti/ UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 15 http://exame.abril.com.br/revista exame/edicoes/1108/noticias/para os cientistasp// / / / / /p de dados nao ha desemprego UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 16 1960 1990 2015: Problemas com Fichário? Uma gaveta aberta por vez Uma pessoa por vez acessando Busca praticamente sequencial Quem pode atualizar cada ficha? Posso tirar duas fichas ao mesmo tempo? Duas pessoas podem ter a mesma ficha? E se enquanto uma pessoa está com a ficha, uma outra acessa o fichário, não encontra a ficha, então cria uma nova ficha; quando a uma devolver a ficha, serão duas fichas diferentes para o mesmo cliente! E se perde a ficha? E se pega fogo em tudo? E SE EU PRECISAR DE FICHÁRIOS DIFERENTES PARA DADOS DIFERENTES? UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 17 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 18
Universidade Professores Turmas Disciplinas Alunos Curriculo Cursos Horários Dados de Professores do DCC UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 19 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 20 Dados Questões Dados Dd necessários? ái Modelagem de dados? Evitando redundância, obviamente Consulta a dados? Atualização de dados? Controle de acesso? Alunos não acessam os mesmos dados que professores... Ou que funcionários...... UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 21 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 22 IBD: Dados SGBD Fornece acesso seguro e eficiente a grandes quantidades de dados Resolve problemas Armazenamento Consulta eficiente Acesso e atualização com segurança: por múltiplos usuários Melhor do que usar fichários e arquivos... Definições Preliminares [Chu, 1985] Um banco de dados é um conjunto de arquivos relacionados entre si. [Date, 1975] Um banco de dados é uma coleção de dados operacionais usados pelas aplicações de uma determinada organização. UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 23 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 24
Outra Definição [Elmasri & Navathe, 2000] Um banco de dados é uma coleção de dados relacionados (tabelas, relações) Entretanto, um BD possui as seguintes propriedades implícitas: 1. Representa aspectos domundoreal (mini mundo mundo ouuniversouniverso de discurso) 2. É uma coleção de dados logicamente coerentes com algum significado inerente 3. É projetado, construído e instanciado ( povoado ) para uma aplicação específica Banco de Dados por tudo Informática I f á i Banco de Dados Dd Economia, Engenharia, Medicina, Direito, Educação, Qualquer aplicaçãoprecisa precisa de dados Dados precisam ser armazenados, gerenciados, consultados, recuperados SGBD UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 25 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 26 Sist. de Gerência de Banco de Dados Usuários/Programadores Um sistema de gerência de banco de dados (SGBD) é um conjunto de programas que permite criar e manter (manipular) um banco de dados SGBD + BD = sistema de banco de dados Consultas/Programas Catálogo (Meta-Dados) SGBD Banco de Dados MS Access Oracle IBM DB2 My SQL PostgreSQL Mongo DB Neo4J Sistema de Banco de Dados UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 27 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 28 Usuários / Programadores Administrador (DBA) Administra o BD e o SGBD Autorizar acesso ao BD, coordenar e monitorar a utilização, adquirir hw e sw Resolver problemas: violação de segurança, tempo de resposta Projetista Identificar os dados e escolher estruturas apropriadas para representar e armazenar Antes de implementar/instanciar o BD Analista sistema e Programadores aplicações (eng. sw) Analistas: necessidades dos usuários + especificações acesso padrão Programadores: implementam as especificações, testes, documentos, manutenção Usuário final Acessar o BD: consultas, atualizações, relatórios Exemplo de um Banco de Dados Empregado NumEmp NomeEmp Salário Dept 032 J Silva 380 21 074 M Reis 400 25 089 C Melo 520 28 092 R Silva 480 25 112 R Pinto 390 21 121 VSimão 905 28 130 J Neves 640 28 Esquema do banco de dados Empregado NumEmp Departamento NumDept NomeEmp NomeDept Salário Ramal Dept Departamento NumDept NomeDept Ramal 21 Pessoal 142 25 Financeiro 143 28 Técnico 144 Um banco de dados é uma coleção de dados relacionados 1. Dentro de uma mesma tabela 2. Entre tabelas as diferentes UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 29 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 30
Vantagens deusarum um BD Controle de redundância dâ dos dd dados Controle de acesso (segurança) Armazenamento persistente it t dos dd dados Existência de múltiplas interfaces para os usuários Representação R t ã de relacionamentos complexos entre os dados Manutenção de restrições de integridade (cpf único) Acesso multi usuário (controle de concorrência e recuperação de falhas) Projeto de Banco de Dados UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 31 Projeto de Banco de Dados Projeto de Bancos de Dados Visão Externa1 Visão Externa2 Mini-Mundo Análise de Requisitos IBD BDA requisitos Projeto Conceitual Esquema Conceitual Projeto Lógico Esquema Lógico Projeto Física DEPENDENTE de SGBD Esquema Físico requisitos INDEPENDENTE de SGBD Independente de SGBD Específico para um SGBD Requisitos Funcionais Análise Funcional Especificação das Transações (em alto nível) Projeto das Aplicações Implementação Requisitos do BD Projeto Conceitual Esquema Conceitual (em um modelo de dados de alto nível) Projeto Lógico Esquema Lógico (em um modelo de dados lógico) Projeto Físico Esquema Físico (para um SGBD específico) IBD UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 33 Programas UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 34 Tópicos Importantes Tópicos Importantes Estruturas de armazenamento de dados Modelagem e projeto de bancos de dados Modelos de dados Linguagens Processamento de consultas Controle de concorrência Segurança S e integridade id d Recuperação de falhas UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 36
Aplicações Aplicações Bancos de dados dd multimídia li figuras, videos, sons, voz GIS, Sistemas de informações geográficas mapas, dados meteorológicos, imagens satélite UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 38 Aplicações Automação administrativa (ex., bancos, hospitais, bibliotecas, empresas, etc.) Gerência de dados científicos (ex., Genoma) Projeto assistido por computador (ex., aviões, circuitos integrados) Comércio eletrônico Bibliotecas digitais Sistemas de apoio a decisão Aplicações, exemplos Aplicação Aplicações bancárias Reservas de voos Aplicações hospitalares Universidades Dados contas bancárias agências voos passageiros pilotos pacientes médicos remédios estudantes turmas professores UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 39 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 40 DCC/UFMG Banco de Dados no DCC/UFMG Armazéns de Dados Bancos de Dados Avançados Bancos de Dados Geográficos Mineração de Dados Mineração de Dados Aplicada Processamento de Dados Massivos Visualização de Dados Sistemas de Recomendação Recuperação de Informação UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 42
Grupo de Pesquisa LBD Alberto Laender Modelagem & Projeto BD Gerência de Dados Web Modelagem, Extração e Integração de Dados Web Marcos A. Gonçalves Bibliotecas Digitais Recuperação de Informação Gerência de Dados Web Clodoveu Davis Jr. Geoprocessamento Sistemas Informação Geográfica Bancos de Dados Geográficos Dados Espaciais Mirella M. Moro Gerência de Dados Web Processamento de Consultas Redes Sociais Sistemas de Recomendação Berthier Ribeiro-Neto (licenciado) Gerência de Dados Web Recuperação de Informação Linhas de pesquisa: Mirella Gerência de dados da Web Processamento de Consultas Biblioteca Digital BDBComp Redes Sociais Redes Sociais Acadêmicas Índices de Produtividade Sistemas de Recomendação Outros tópicos NoSQL, BigData Modelagem dl de Dados SIGMOD D 16 SFO SIGMO OD 13 NYC S IGMOD 12 PHX UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 43 UFMG DCC011 profa. Mirella Moro 44 Perguntas www.dcc.ufmg.br/ br/~mirella