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BANCO DE DADOS - CONCEITOS

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Apresentação em tema: "BANCO DE DADOS - CONCEITOS"— Transcrição da apresentação:

1 BANCO DE DADOS - CONCEITOS
HORACIO RIBEIRO ASSUNTOS TRATADOS Arquiteturas de Banco de dados Projeto de banco de dados Modelo relacional Algebra relacional

2 BANCO DE DADOS - CONCEITOS
Arquiteturas tradicionais de sistemas gerenciadores de banco de dados Empregado (luiz , Rua xxxx , )( ) ( ) ( ) Dependente (pedro, filho, )( ) ( ) Dependente (pedro, filho, )( ) ( ) ( ) Modelos de redes Dependente (pedro, filho, )( ) ( ) ( ) Os registros tem endereços fisicos para serem usados nas estruturas de navegaçao

3 BANCO DE DADOS - CONCEITOS
Modelos de Redes Criação do grupo CODASYL - padronização padronização das estruturas de navegação abordagem po niveis de abstração modelo ANSI/SPARC (American National Standards Institute) SPARC (Standards Planning And Requirements Committee). - Modelo “duro para alteraçoes” e de alta performace de acesso.

4 BANCO DE DADO CONCEITOS
modelo relacional - Normalizado Fundamentado na teoria de conjuntos, combinado com a idéia que não é relevante para o usuário saber onde os dados estão nem como os dados estão armazenados. O usuário, para lidar com estes objetos, conta com um conjunto de operadores e funções de alto nível, constantes na álgebra relacional. Definição Matemática de Relação Sejam conjuntos, não necessariamente disjuntos D1, D2, ..., Dn de valores atômicos R é uma relação sobre estes conjuntos (domínios de R), se e somente se R é um conjunto de n-uplas (tuplas) ordenadas <d1, d2, ... , dn>, tal que para i=1,2,...,n di pertence a Di Exemplo: A = {1, 2, 3, 4, 5} B = {2, 3, 4, 6, 7} R = B é o dobro de A R = {(2,1), (4,2), (6,3)}

5 Modelo Relacional Relação = Tabela bi-dimensional, composta de linhas e colunas de dados.  Relação recursiva = relaciona o objeto a si mesmo.  Atributo = Coluna  Grau de uma relação = Número de atributos  Tupla = Cada linha da relação Domínio de um atributo = Conjunto ao qual pertence os valores de um atributo  Valor nulo de um atributo de uma tupla = Atributo inaplicável ou com valor desconhecido Esquema de Banco de Dados Relacional = Nomes das relações seguidos pelos nomes dos atributos, com os atributos chaves sublinhados e com as chaves estrangeiras identificadas. Banco de Dados Relacional

6 Modelo Relacional Atributo Identificador:
A atributo ou conjunto de atributos que será utilizado para identificar instâncias de uma entidade. Faz parte do modelo conceitual. Chave: designa o conceito de item de busca, isto é, um atributo ou conjunto de atributos que será utilizado nas consultas à base de dados. É um conceito lógico da aplicação. Índice: É um recurso físico que visa otimizar a recuperação de uma informação, via um método de acesso. Seu objetivo principal está relacionado com a performance de uma aplicação. Uma chave pode ser utilizada como índice, mas um índice não é, necessariamente, uma chave

7 Modelo Relacional Chave Candidata
Deve ser única, ou seja, nenhuma tupla de uma mesma relação pode ter o mesmo valor para o atributo escolhido como chave candidata Deve ser irredutível, nenhum subconjunto da chave candidata pode ter sozinho a propriedade de ser único. Pode ser : Simples : quando é composta por apenas um atributo Composta : quanto possui mais de um atributo para formar a chave Chave primária É um caso especial da chave candidata. É a escolhida entre as candidatas para identificar unicamente uma tupla. Chave estrangeira É quando um atributo de uma relação é chave primária em outra. Constitui um conceito de vital importância no modelo relacional: é o elo de ligação lógica entre as tabelas (relacionamentos) Através das operações com as chaves estrangeiras que se garante a INTEGRIDADE REFERENCIAL do banco de dados:

8 Modelo Relacional Regras de Integridade Regras que devem ser obedecidas em todos os estados válidos da base de dados (podem envolver uma ou mais linhas de uma ou mais tabelas) Integridade da Entidade O valor da chave não pode ser vazio A chave primária serve como representante na base de dados de uma entidade – se a chave primária for vazia, alinha não corresponde a nenhuma entidade Integridade de Chave Primária O chave primária tem que ser única Integridade Referencial As chaves estrangeiras tem que ser respeitadas, ou seja, se existe um determinado valor para o atributo na tabela onde ele é chave estrangeira este valor deve existir na tabela onde ele é chave primária Restrições de Integridades Semânticas Todas as demais regras que devem ser obedecidas por todos os estados válidos da base de dados

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10 Principais características de um SGBD
Restrições de Integridade “A maioria dos SGBD provem certas restrições de integridade que devem ser aplicadas aos dados. O SGBD deve ter mecanismos para possibilitar a definição das restrições e assegurar o respeito a estas. Um exemplo de restrição de integridade é a definição de um tipo de dado (data type) para cada item de dado. Exemplo: Ao definir o tipo cores como: azul, vermelho, amarelo e verde. E em seguida definir um atributo cor_parede como do tipo cores. O SGBD aceitará apenas os tipos definidos ou seja azul, vermelho, amarelo e verde como válidos para este atributo. Pergunta: o que aconteceria se o usuário informasse a cor branco para o atributo cor_parede?

11 Arquitetura de três esquemas
A arquitetura de três esquemas possui três níveis: Nível interno : descreve a estrutura de armazenagem física do banco de dados através da descrição completa dos dados armazenados e dos caminhos de acesso para o banco de dados, Nível conceitual : descreve a estrutura de um banco de dados corporativo para uma comunidade de usuários. O esquema conceitual esconde os detalhes das estruturas físicas de armazenagem e concentrando-se nas descrições da entidades, tipos de dados, relacionamentos, operações do usuário e restrições. Nível externo : descreve uma parte do banco de dados de interesse de um grupo de usuários em particular e esconde o resto do banco de dados para esse grupo.

12 . . . Arquitetura de Três Esquemas Usuários finais Esquema EXTERNO
Visão Externa 1 Visão Externa n Esquema EXTERNO mapeamento externo/conceitual Esquema Conceitual Esquema CONCEITUAL mapeamento conceitual/interno Esquema Interno Esquema INTERNO

13 Exemplo: Empresa aérea
Visões Exemplo: Empresa aérea Aplicações: Folha pagamento (1,3) Equipe tripulação (1,2,3) Manutenção equip (1, 2, 3) Reserva vôo (2,4) Escala manutenção 1- Funcionários (Nome, CPF, DataNasc, Telefone, DataAdmissão) 2- Equipamentos (NumAvião, Marca, Tipo, Capacidade, NumTripulação, DataRevisão) 3- Funções (NomeFunção, Salário, Qualificação, TipoEquipam) 4- Vôo (NumVôo, Linha, Equipamento, NumHoras, ServiçoBordo, HorárioSaída)

14 Independência de Dados ( reformulando......)
Capacidade de mudar o esquema num nível de um sistema de banco de dados sem ter que mudar o esquema no nível seguinte mais alto. Independência lógica de dados: Capacidade de mudar o esquema conceitual sem ter que mudar esquemas externos ou programas de aplicação. Independência física de dados: Capacidade de mudar o esquema interno sem ter que mudar o esquema conceitual

15 Principais características de um SGBD
Independência de Dados “Consiste na capacidade de permitir que haja evolução na descrição dos dados da empresa, sem que os sistemas ou aplicações tenhas que ser alterados” “Imunidade das aplicações às mudanças na estrutura de armazenagem e estratégias de acesso” A independência dos dados em relação a aplicação representa o um avanço no sentido de tornar qualquer modificação das estruturas dos arquivos imperceptível para os programas. Desta forma, as mudanças na organização dos dados não gera qualquer necessidade de alteração dos programas que o manipulam. Exemplo: Inclusão de um novo campo (atributo) em um arquivo (tabela) é feita sem que sejam alterados os programas, pois nos programas não estão definidos as estruturas dos arquivos.

16 Foco : dados PROJETO (DESIGN) DE BANCOS DE DADOS Mini-Mundo
Coleta e Análise de Requisitos Requisitos de Dados Projeto Conceitual Independente de SGBD Esquema Conceitual Projeto Lógico Específico para um SGBD Esquema Lógico Projeto Físico Esquema Físico

17 Modelo logico Cod-aluno Cod-curso Nome cpf Carga-hor. curso aluno
ALUNO (cod-aluno, nome, CPF CURSO(cod-curso, nome, carga-hor.

18 Regra 1: todo conjunto apontado por um
Recebe a chave do apontado. ALUNO (cod-aluno, nome, CPF, cod-curso) CURSO(cod-curso, nome, carga-hor.) Isto já permite a ligação entre as duas relações.

19 Regra do foguete curso aluno Nome do atributo a ser exportado
Nome que o atributo recebe na tabela que o importa aluno curso Cod-curso curso

20 Regra 2 aluno Cod-aluno Nome CPF endereço aprovado Nota Data-aprovaçao {disjunto} Primeiro grau segundo Nível superiorgrau ALUNO ( cod-aluno, nome, CPF, endereço, ind-aprovado, indc-flag-tipo) APROVADO (cod-aluno, nota, data-aprovacao) PRIMEIRO GRAU (cod-aluno) SEGUNDO-GRAU(cod-aluno) NIVEL-SUPERIOR (cod-aluno) As relações PRIMEIRO GRAU, SEGUNDO-GRAU, NIVEL-SUPERIOR são eliminadas pois não acrescentam nenhuma informação nova.

21 Regra 3 ALUNO (cod-aluno, nome, CPF)
curso Cod-aluno Nome cpf Cod-curso Carga-hor. ESQUEMAS RELACIONAIS: ALUNO (cod-aluno, nome, CPF) CURSO(cod-curso, nome, carga-hor.) ALUNO/CURSO (cod-aluno, cod-curso)

22 Convertendo o Diagrama ER para Tabelas Relacionais
Em cada entidade onde o limite inferior para a cardinalidade é 0 e o limite superior é 1, temporariamente classifique o limite superior como N. Aplique as regras abaixo, observando apenas os valores máximos para as cardinalidades Para cardinalidade 1:1 Incluir todos os atributos numa tabela simples. O nome da tabela relacional pode ser o nome de uma das entidades que participam do relacionamento, um nome composto formado pela combinação dos nomes das duas entidades ou um novo nome que represente o significado dos dados na tabela. Para cardinalidade 1:N Incluir o “identificador”do lado “um” como um atributo no lado “muitos”. O dentificador colocado do lado “muitos” é chamado de chave estrangeira. Para cardinalidade N:M Criar uma nova tabela e colocar as chaves primárias de cada uma das entidades como atributos na nova tabela. A nova tabela é chamada de tabela associativa. O identificador da tabela é uma chave composta formada pelas chaves primárias das duas tabelas que participam do relacionamento. Cada identificador colocado na nova tabela é uma chave estrangeira.

23 Convertendo o Diagrama ER para Tabelas Relacionais
ensina Faculdade 0:4 Curso 0:1 0:7 matricula Estes são rótulos temporários para os limites de cardinalidade superior. 0:N N Aluno 1:1 0:1 1:N Tem Alu_Esp utiliza N 1:1 1:1 0:1 Endereço Residencial Especiali- zação Armario

24 Convertendo o Diagrama ER para Tabelas Relacionais
Sobrenome NumMatr Nome Tem Aluno Endereço residencial 1 : 1 1 : 1 CPF Rua Cidade Estado Street Colocando Atributos Aluno (NumMatr, CPF, Nome, Sobrenome, Rua, Cidade , Estado)

25 Convertendo o Diagrama ER para Tabelas Relacionais
Estado Cidade NumMatr Rua Alu_Esp Sobrenome Aluno 1:N 1:1 Especiali- zação Descrição Nome CPF Cd-ident Colocando chave estrangeira Especialização (Cd-ident, Descrição) Aluno (NumMatr,CPF, Cd-ident, Nome, Sobrenome, Rua, Cidade, Estado)

26 Convertendo o Diagrama ER para Tabelas Relacionais
Estado Cidade Creditos CPF Rua Sobrenome NomeCurso matricula Curso Aluno 1:7 0:N Nome NumMatr Cd_id Colocando chaves estrangeiras Aluno (NumMatr,CPF, Nome, Sobrenome, Rua, Cidade, Estado) Curso (Cd-id, NomeCurso, Creditos) Matricula (Cd_id, NumMatr) Nova tabela de associação

27 ALGEBRA RELACIONAL ( {conjunto de elementos}, {conjunto de operações}, {propriedades das operações} ) EXEMPLO: a álgebra dos naturais ({conjunto dos naturais},{ +,-,*,/} ,{associativa, distributiva, neutro,...})

28 Os operadores da álgebra relacional podem ser divididos em dois grupos:
Operadores de Conjuntos: são operadores típicos definidos pela álgebra para conjunto, tais como união, interseção, diferença e produto cartesiano.  Operadores de relações: são operadores especiais definidos especialmente para a manipulação de tuplas, tais como, Select, Project e Join.

29 A operação SELECT é denotada por:
SELEÇÃO (): operação aplicada sobre uma relação de modo a selecionar um sub-conjunto de tuplas (com todos os seus atributos) que satisfaçam a um determinada condição (simples ou composta). O sub-conjunto selecionado forma uma relação resultante temporária. Esta condição aplica-se apenas em uma única relação sendo verificada individualmente para cada tupla da relação. Exemplo: Dado uma relação dos funcionários da empresa, selecionar aqueles que recebem salário > 1000,00 reais. A operação SELECT é denotada por:  <condição de seleção> ( <nome da relação> )

30 Projeção As operações project e select podem ser utilizadas de forma combinada, permitindo que apenas determinadas colunas de determinadas tuplas possam ser selecionadas. A forma geral de uma operação sequencializada é: ∏<lista de atributos> (<condição de seleção> (<nome da relação>))

31 A X B = ALUNO X DISCIPLINA
Produto cartesiano A X B Consiste em se combinar todas as linhas da relação A com a relação B A = ALUNO NOME TEL JOAO 12 LUIZ 25 B = DISCIPLINA COD-DIS NOME CREDITOS 1 MATEM. 15 2 INGLES 20 3 PORT. A X B = ALUNO X DISCIPLINA NOME TEL COD-DIS CREDITOS JOAO 12 1 MATEM. 15 2 INGLES 20 3 PORT. LUIZ 25


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