Introdução à Modelagem de Dados

Apresentação em tema: "Introdução à Modelagem de Dados"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução à Modelagem de Dados
INSTITUTO FEDERAL PARANÁ Campus Umuarama Introdução à Modelagem de Dados Prof. Esp. Douglas Mariano dos Santos

2 Modelagem de Dados É uma técnica aplicada durante o desenvolvimento de um sistema para o computador, planejando cada etapa com atenção especial ao projeto de estruturação do banco de dados, cujo o objetivo é transformar uma idéia conceitual em algo que possa ser traduzidos em termos computacionais. Com a Modelagem de Dados de Dados é possível refinar um modelo conceitual durante as fases que compõem o projeto, eliminando redundância oi incoerência que possam inevitavelmente surgir.

3 Níveis de Abstração

4 Também podemos representá-lo assim:
MINIMUNDO Levantamento e análise das necessidades Projeto Conceitual Projeto Lógico do Banco de Dados Projeto Físico do Banco de Dados Requisitos do banco de dados Esquema conceitual num modelo de dados (Descrição dos dados e as operações que serão feitas ) Esquema Lógico (Diagrama de Entidade e Relacionamento, Modelo Entidade-Relacionamento) Especificação de transações e rotinas (Dicionário de Dados)

5 Vamos dar início ao Projeto Conceitual
Definição das Entidades e seus atributos

6 Entidade Podemos definir entidade como um objeto do mundo real que possui atributos capazes de torná-lo identificável e tem existência independente. Essa existência pode ser física (pessoas, casa, relógio, computadores, funcionários, etc) ou apenas conceitual (serviço, disciplina escolar, consulta médica, etc). As entidades vão dar origem as tabelas do banco de dados.

7 Atributos São todos os dados que podemos guardar de uma entidade, ou seja, uma entidade possui uma ou mais propriedades capazes de descrevê-las. Por exemplo: a entidade CLIENTE possui como principais propriedades Nome, Endereço, Bairro, Cidade, Estado, CEP, RG, CPF, Telefone. Essas propriedades são importantes para que seja possível identificar um cliente. A essas propriedades dá-se o nome de Atributos. Os atributos vão dar origem aos campos das tabelas do banco de dados.

8 Exemplos de entidades com seus atributos
Cadastro do Paciente Cadastro do Aluno Entidade: Aluno Atributos: Registro de Matrícula Nome do aluno Data de Nascimento RG CPF Telefone Endereço Bairro Cidade CEP Entidade: Paciente Atributos: Código do paciente Nome do paciente Endereço CPF RG Telefone Data de Nascimento Código do Convênio Código do Conveniado Sexo Estado Civil

9 Chave primária ou (PK - Primary Key)
Uma chave primária é um atributo da tabela que permite identificar seus registros de forma única. Ela tem por função ainda aplicar uma ordenação automática aos registros, um vez que seu funcionamento é similar ao de um índice. Uma chave primária evita que tenhamos registro duplicados, ou seja, não é possível ter dois ou mais registro contendo os mesmos valores nos campos que a compõem. Exemplo: RM(PK) Nome_aluno Dat_Nasc RG 001 André Silva 11/09/ X 002 André Silva 21/07/ 003 Carla Motta 11/09/

10 Ao definir um campo como chave primária, considere:
Não é permitido duplicidade de valores ou nulos (informações desconhecidas). Caso não exista um identificador único para uma determinada tabela, pode-se usar um campo que numere os registros seqüencialmente. Pode-se utilizar o valor deste campo para encontrar registros. O tamanho da chave primária afeta a velocidade das operações, portanto, para um melhor desempenho, devemos utilizar o menor tamanho que acomode os valores necessários que serão armazenados no campo. OBS.: Nem toda tabela possui chave primária.

11 Identificação da chave primária em cada cadastro
Cadastro do Aluno Cadastro do Paciente Entidade: Aluno Atributos: Registro de Matrícula (PK) Nome do aluno Data de Nascimento RG CPF Telefone Endereço Bairro Cidade CEP Entidade: Paciente Atributos: Código do paciente (PK) Nome do paciente Endereço CPF RG Telefone Data de Nascimento Código do Convênio Código do Conveniado Sexo Estado Civil

12 Não esqueçam! Para uma utilização eficiente de bancos de dados como o Microsoft Access, SQL Server, ORACLE, DB2 ou qualquer outro banco de dados relacional, é importante o conhecimento e correto entendimento dos conceitos de entidades e atributos. Entidade: irá originar uma tabela no banco de dados e é formado por um conjunto de atributos. Atributo: irá originar os campos de uma tabela e é cada propriedade que identifica a entidade. Chave primária: define atributo com único e não permitirá duplicidade de registro neste campo.

13 Exercício para fixação dos conceitos Entidades e Atributos
Crie as entidades e atributos para cada situação apresentada abaixo, defina também a chave primária e justifique sua escolha: Cadastro de produtos; (exemplo papelaria) Cadastro de funcionário; (exemplo escola) Cadastro de fornecedores; (exemplo tecido) Cadastro de departamentos; (exemplo empresa) Identifique dentre as palavras abaixo quais são as entidades (com no mínimo dois atributos) e seus possíveis atributos, identifique caso houver a chave primária: ConsultaMédica Nome Duração Data Gênero Ator Horário Filme Editora Livro Diretor Autor Paciente

14 Modelagem de Dados

15 Níveis de Abstração

16 Também podemos representá-lo assim:
MINIMUNDO Levantamento e análise das necessidades Projeto Conceitual Projeto Lógico do Banco de Dados Projeto Físico do Banco de Dados Requisitos do banco de dados Esquema conceitual num modelo de dados (Descrição dos dados e as operações que serão feitas ) Esquema Lógico (Diagrama de Entidade e Relacionamento, Modelo Entidade-Relacionamento) Especificação de transações e rotinas (Dicionário de Dados)

17 Conceitos que serão utilizados nesta aula
Entidade Atributos Chaves Eventos ou Relacionamentos Cardinalidade

18 Conceito de Chaves Chave primária: (PK - Primary Key) é a chave que identifica cada registro dando-lhe unicidade. A chave primária nunca se repetirá. Chave Estrangeira: (FK - Foreign Key) é a chave formada através de um relacionamento com a chave primária de outra tabela. Define um relacionamento entre as tabelas e pode ocorrer repetidas vezes. Caso a chave primária seja composta na origem, a chave estrangeira também o será.

19 Relacionamentos ou eventos
Um banco de dados é composto por diversas tabelas, como por exemplo: Clientes, Produtos, Pedidos, Detalhes do Pedido, etc. Embora as informações estejam separadas em cada uma das Tabelas, é necessário existir uma interligação entre as tabelas, essa interligação é chamada de RELACIONAMENTO ou EVENTO. Portanto os relacionamentos expressam de que maneira as entidades deverão trocar informações entre elas. Cada tabela será relacionada com outra tabela a partir dos campos chaves.

20 Cardinalidade Os relacionamentos entre as tabelas tem número de ocorrências diferentes uns dos outro que é representado através de sua cardinalidade que podem ser classificada como: Um para Um (1 – 1) Um para Vários (1 – N) Vários para Vários (N – N)

21 Der - Diagrama de Entidade e Relacionamento
O Diagrama de Entidade e Relacionamento é a ferramenta utilizada para demonstrar graficamente todas as entidades que farão parte da solução de banco de dados desenvolvida e/ou projetada, bem como os relacionamentos entre elas, apontando suas cardinalidades em detalhes.

22 Modelo de Dados Símbolos para a criação do DER

23 MER - Modelo Entidade-Relacionamento
Representação detalhada dos campos de cada tabela, qual o campo Chave Primária (PK) e Chave Estrangeira (FK), os relacionamentos entre as tabelas, bem como as cardinalidades existentes.

24 Exemplo 1: Diagrama de Entidade e Relacionamento Modelo Entidade-Relacionamento
Departamentos Cod_Depto(PK) Nome_Depto Atribuicao_Depto Chefe_Depto Funcionarios Cod_Func(PK) Nome_Func RG_Func CPF_Func Fone_Func End_Func Cod_Depto(FK) 1 N

25 Exemplo 2: Diagrama de Entidade e Relacionamento Modelo Entidade-Relacionamento
Departamentos Cod_Depto(PK) Nome_Depto Atribuicao_Depto Chefe_Depto(FK) Funcionarios Cod_Func(PK) Nome_Func RG_Func CPF_Func Fone_Func End_Func Cod_Depto 1

26 RM_Aluno(PK) Nome_Aluno
Exemplo 3: Diagrama de Entidade e Relacionamento Modelo Entidade-Relacionamento Alunos RM_Aluno(PK) Nome_Aluno DtaNasc_Aluno RG_Aluno CPF_Aluno Fone_Aluno End_Aluno Bairro_Aluno Cidade_Aluno CEP_Aluno Matricula Cod_Mat(PK) Data_Mat Sigla_Disc(FK) RM_Aluno(FK) Disciplinas Sigla_Disc(PK) Nome_Disc Bases_Disc Conteudo_Disc CargaHora_Disc 1 1 N N Sempre que existir um relacionamento com cardinalidade N-N, será necessário a criação de uma nova tabela para esse relacionamento

27 Exercícios Em seu caderno elabore o MER (Modelo Entidade- Relacionamento) que represente as entidades, os atributos, os campos chaves (primária e estrangeira), identificando as cardinalidades de cada Diagrama de Entidade e Relacionamento abaixo: Motorista Licença Renova Cliente Produto Compra

28 Defina o DER e o MER do seguinte estudo de caso:
Crie o DER e o MER de cada situação, fazendo o teste de mesa para confirmar a cardinalidade definida. Cliente efetua locação de produtos Condomínio disponibiliza uma vaga de garagem. Funcionário recebe premiação A sala de aula tem lotação de alunos Defina o DER e o MER do seguinte estudo de caso: Em uma visita a uma administradora de imóveis (Imobiliária) foram levantadas as seguintes informações: A imobiliária administra condomínios formados por propriedades; Cada propriedade é de uma ou mais pessoas. Uma pessoa pode possuir diversas propriedades; cada propriedade pode estar alugada para no máximo uma pessoa. Uma pessoa pode alugar diversas propriedades.

29 Normalização

30 Qual o objetivo da normalização?
O objetivo da normalização é evitar os problemas provocados por falhas no Projeto do Banco de Dados, bem como eliminar a "mistura de assuntos" e as correspondentes repetições desnecessárias de dados.

31 Para que normalizar? Uma Regra de Ouro que devemos observar quando criamos um Projeto de um Banco de Dados baseado no Modelo Relacional de Dados é a de "não Misturar assuntos em uma mesma Tabela". Por exemplo na Tabela Clientes devemos colocar somente campos relacionados com o assunto Clientes. Não devemos misturar campos relacionados com outros assuntos, tais como Pedidos, Produtos, etc. Essa "Mistura de Assuntos" em uma mesma tabela acaba por gerar repetição desnecessária bem como inconsistência dos dados.

32 Regras da Normalização
O Processo de Normalização aplica uma série de Regras sobre as Tabelas de um Banco de Dados, para verificar se estas estão corretamente projetadas. Embora existam 5 formas normais, na prática usamos um conjunto de 3 Formas Normais. Normalmente após a aplicação das Regras de Normalização, algumas tabelas acabam sendo divididas em duas ou mais tabelas, o que no final gera um número maior de tabelas do que originalmente existia. Este processo causa a simplificação dos atributos de uma tabela, colaborando significativamente para a estabilidade do modelo de dados, reduzindo-se consideravelmente as necessidades de manutenção

33 Tabela não normalizada (ÑN)
Cliente Codigo(PK) Nome Telefone 123 Rachel Soares 456 James Borges 789 Maria Fernandez

34 Primeira Forma Normal: (1FN)
“Uma Tabela está na Primeira Forma Normal quando seus atributos não contém grupos de Repetição". Resumo dos Procedimentos: Identificar a chave primária da entidade; Identificar o grupo repetitivo e excluí-lo da entidade; Criar uma nova entidade com a chave primária da entidade anterior e o grupo repetitivo.

35 Tabelas na 1FN Cliente Telefone Codigo(PK) Nome 123 Rachel Soares 456
James Borges 789 Maria Fernandez Telefone Codigo(FK) 123 456 789

36 Segunda Forma Normal: (2FN)
“Ocorre quando a chave Primária é composta por mais de um campo. Neste caso, devemos observar se todos os campos que não fazem parte da chave dependem de todos os campos que compõem a chave. Se algum campo depender somente de parte da chave composta, então este campo deve pertencer a outra tabela”. Resumo dos Procedimentos: Identificar os atributos que não são funcionalmente dependentes de toda a chave primária. Remover da entidade todos esses atributos identificados e criar uma nova entidade com eles. A chave primária da nova entidade será o atributo do qual os atributos removidos são funcionalmente dependentes.

37 Tabela com chave composta – Não está na 2FN
Cursos Numero_Matricula Cod_Curso Avaliação Descricao_Curso 001 201 15/03 Word Avançado 010 101 210 Excel Avançado (PK) Chave primária Composta: Numero_Matricula, Cod_Curso

38 Tabelas na 2FN Avaliação Curso 001 201 15/03 010 101 210 (PK) 201
Numero_Matricula Cod_Curso 001 201 15/03 010 101 210 (PK) Curso Cod_Curso(PK) Descricao_Curso 201 Word Avançado 210 Excel Avançado Chave primária Composta: Numero_Matricula, Cod_Curso

39 Terceira Forma Normal: (3FN)
“Na definição dos campos de uma entidade podem ocorrer casos em que um campo não seja dependente diretamente da chave primária ou de parte dela, mas sim dependente de um outro campo da tabela, campo este que não a Chave Primária”. Resumo dos Procedimentos: Identificar todos os atributos que são funcionalmente dependentes de outros atributos “não chave”; Removê-los e criar uma nova entidade com os mesmos. A chave primária da nova entidade será o atributo do qual os atributos removidos são funcionalmente dependentes.

40 Tabela na 2FN que não atende a 3FN
Vencedores de Torneios Torneio Ano Vencedor Data de nasc. do vencedor Indiana Invitational 1998 Al Fredrickson 21/7/1975 Cleveland Open 1999 Bob Albertson 28/9/1968 Des Moines Masters Chip Masterson 14/3/1977 PK Chave primária Composta: Torneio, Ano

41 Vencedores de Torneios Datas de nasc. de jogadores
Tabelas na 3FN Vencedores de Torneios Torneio Ano Vencedor Indiana Invitational 1998 Al Fredrickson Cleveland Open 1999 Bob Albertson Des Moines Masters Chip Masterson (PK) Datas de nasc. de jogadores Jogador Data de nascimento Chip Masterson 14/3/1977 Al Fredrickson 21/7/1975 Bob Albertson 28/9/1968 Chave primária Composta: Torneio, Ano

42 Resultados esperados após a Normalização
Após a normalização, as estruturas dos dados estão projetadas para eliminar as inconsistências e redundâncias dos dados, eliminando desta forma qualquer problema de atualização e operacionalização do sistema. Projetar o banco de dados significa criar um MER (Modelo Entidade x Relacionamentos) onde são indicadas quais tabelas farão parte do banco de dados, quais os campos de cada tabela, qual o campo que será a Chave Primária (PK) nas tabelas que terão Chave Primária e quais tabelas terão o campo chave estrangeira (FK) (normalizar) e quais os relacionamentos (impor cardinalidade) entre as tabelas.

43 Exemplo de M.E.R. Nota: Os campos que aparecem em negrito representam a Chave Primária de cada tabela.