Banco de Dados II Prof. Carlos Eduardo Pires

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1 Banco de Dados II Prof. Carlos Eduardo Pires cesp@dsc.ufcg.edu.br
Capítulo 2: Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados Banco de Dados II Prof. Carlos Eduardo Pires

2 Agenda I.1 Um Hiato entre Especificação e Implementação
I.2 Especificação: Evolução dos Modelos Conceituais I.3 Implementação: Evolução dos Modelos Lógicos I.4 Projeto de Aplicações de Banco de Dados Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

3 I.1 Um Hiato entre Especificação e Implementação
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

4 Nível de Abstração Especificação (Modelagem Conceitual) Implementação
Lógica) Modelo de Objeto BD II Modelo Objeto- Relacional Modelo de Entidade e Relacionamento BD I Modelo Relacional Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

5 I.2 Especificação: Evolução dos Modelos Conceituais
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

6 Modelo de Entidade e Relacionamento
Idéia Básica: Entidade Atributos atômicos, compostos e multivalorados (coleções) Relacionamentos entre entidades Instâncias de Entidade Associações entre instâncias de entidade Ponto Negativo Modelo Estático Omisso quanto às operações com (instâncias) de entidades Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

7 Elementos de um Modelo de Objeto
Idéia Básica: Objeto Atributos complexos ou estruturados Atributos coleção Conjunto, Bag, Lista, Array Atributo Identidade (OID) Uma instância identifica um objeto Transparente e independente de aplicação Associações entre objetos Se um objeto A está associado a um objeto B, então A deve fazer referência ou apontar para B, ou A contém o OID de B, e/ou vice-versa Operações (Métodos) Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

8 Classe de Objetos Atributos e associações comuns a um conjunto de objetos Atributo(s) chave Relacionamentos entre classes de objeto Exprimem as associações entre objetos Classe persistente Repositório de objetos da classe Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

9 Exemplo de Classe de Objeto
Classe Estudante Atributos Matrícula << chave>> Nome Endereço Rua Número Bairro Cep Prefixo Sufixo Data_nasc Historico_escolar Conjunto Disciplinas_feitas Referência_disciplina, período, media_final, status O atributo OID é transparente Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

10 Exemplo de Classe de Objeto (cont.)
Classe Estudante Métodos Calcula CRE Créditos Restantes Emissão do Histórico Escolar ... Relacionamentos com outras classes Matriculado em Disciplina … Repositório: Estudantes Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

11 Hierarquia de Classe É possível declarar uma classe S como uma subclasse de outra classe C S herda todas as propriedades da classe C, isto é, os atributos, os métodos e os relacionamentos de C S pode ter seus próprios atributos, suas próprias operações, seus próprios relacionamentos e seu próprio repositório (S é uma extensão de C) Exemplo: a classe Estudante é uma subclasse de Pessoa Relacionamento Subclasse é_um(a) (Sub)Classe Multiplicidade 1:1 Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

12 Tipos de Métodos Métodos de Instância Métodos de Classe
Aplicáveis a um único objeto Exemplo est.disciplinas_em_curso(), aplicável a um objeto da classe Estudante (est é um objeto da classe Estudante) Parâmetro de entrada implícito: objeto self ou this Métodos de Classe Não podem fazer referência a objeto self ou this Estudante.número_estudantes() Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

13 Métodos Assinatura de um método (ou interface) Corpo (Código)
Compreende Nome do método Parâmetros Tipo do valor de retorno (opcional) Comentários sobre a lógica do método Corpo (Código) Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

14 Métodos Sobrecarga (“Overloading”)
Métodos de uma classe com o mesmo nome, porém com pelo menos um argumento diferente imprime_histórico_escolar ( ) Sem argumentos imprime_histórico_escolar (formato: string) Um argumento do tipo String Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

15 Métodos Polimorfismo Dois métodos, de classes diferentes, são polimorfos se têm a mesma assinatura O conceito de polimorfismo é extremamente útil em hierarquias de classes, mas não é restrito a elas Aluno_especial é_um Aluno Aluno_especial.histórico_escolar() Aluno.histórico_escolar() Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

16 Banco de Dados Orientado a Objetos
Modelo Relacional Usado para modelar aplicações que lidam com tarefas de gerenciamento de dados simples Itens dados são registros pequenos com campos atômicos Limitado para aplicações complexas Projetos de Engenharia (Computer-aided Design – CAD) Sistemas de Informações Geográficas (Geographical Information Systems – GIS) Sistemas Cooperativos (Computer Supported Cooperative Work – CSCW) Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

17 Banco de Dados Orientado a Objetos
Requisitos Impostos pelas Aplicações Complexas aos SGBD tradicionais Necessidade de lidar com maior volume de dados Manipulação de dados em formatos complexos Tratamento de esquemas evolutivos e dinâmicos Transações longas Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

18 Banco de Dados Orientado a Objetos
Esquema Orientado a Objeto (Esquema OO) Um conjunto de classes persistentes e transitórias, segundo um modelo de esquema OO Classes persistentes (concretas) Com repositório Classes transitórias (abstratas) Sem repositório BD OO Um conjunto de repositórios Consultas sobre os repositórios Linguagem declarativa de consulta a objetos Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

19 BD OO: Exemplo de Esquema
Classes Estudante, Disciplina, Curso, … Repositórios Pessoa (classe abstrata) Estudantes: João, Maria, José, … Disciplinas: BD I, BD II, … Cursos: Bacharelado em CC, … Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

20 Exemplos de SGBDOO Caché Objectivity/DB Object Store
DB4O (código aberto) Objectivity/DB Object Store Ozone (código aberto) Versant Object Database Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

21 Consórcio ODMG (Object Data Management Group)
Formado por vendedores e fabricantes de SGBDOO Definir padrões (classes e outras construções) para acrescentar persistência a C++ e Java Encerrou suas atividades em 2002 Nenhum padrão teve aceitação universal Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

22 Extensão C++ ODMG Linguagem de Definição de Objeto (C++ ODL)
Permite definir classes, interfaces e especificação de tipos objeto Linguagem de Manipulação de Objeto (C++ OML) Linguagem declarativa Usada para consultar e atualizar objetos no banco de dados Sintaxe baseada em SQL Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

23 Linguagem de Definição de Objeto (C++ ODL)
Class Cliente: Public Pessoa { Public: Date membro_desde; Int cliente_id; Ref <Agência> origem_agência; }; Class Pessoa: Public Objeto_Persistente { Public: String nome; String endereço; }; Class Conta: Public Objeto_Persistente { Private: Int saldo; Public: Int número; Int entrar_saldo(); Int atualizar_saldo(int delta); }; Class Agência: Public Objeto_Persistente { Public: String nome; String endereço; Int ativos; }; Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

24 Linguagem de Manipulação de Objeto (C++ OML)
Set <Paciente> resultado; resultado = SELECT * FROM c IN Cliente WHERE c.nome = ‘Fulano’ Herança da Classe “Pessoa” Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

25 Modelo Objeto-Relacional
Extensão do Modelo Relacional tradicional Incorporação dos conceitos de OO Reutilização da tecnologia relacional e otimizações existentes Suporte à SQL, gerência de transações, processamento e otimização de consultas, etc. Sistema de tipos mais rico Tipos de dados complexos Manipulação de objetos pelo usuário Extensão da linguagem SQL Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

26 Modelo Objeto-Relacional
Resposta dos Bancos de Dados Relacionais à Orientação a Objetos Incorpora novas funcionalidades e capacidade de modelagem para tratar dados complexos (objetos) sobre estruturas físicas relacionais (tabelas) Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

27 I.3 Implementação: Evolução dos Modelos Lógicos
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

28 Modelo Relacional Tipos nativos
INTEGER REAL DATE STRING Esquema de Banco de Dados Relacional (BDR) Conjunto de tabelas Regras de integridade (consistência do conteúdo das tabelas) Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

29 Modelo Relacional Linguagem de Consulta Padrão SQL Pontos negativos
Operações sobre tabelas Padrão SQL Esquema e consulta Pontos negativos Pobreza de tipos Não oferece encapsulamento (operações), pois stored procedures são definidas como elementos do esquema Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

30 Modelo Objeto-Relacional (OR)
Tipos nativos INTEGER REAL DATE STRING COLEÇÃO ARRAY (padrão SQL99) Oracle 11g VARRAY NESTED TABLE APONTADOR (REFerence) Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

31 Modelo Objeto-Relacional (OR)
Tipos Definidos pelo Usuário (Extensibilidade) Tipos de Objeto Atributos stricto sensu Atributos apontadores (ou referências) Métodos Funções Procedures Hierarquias de tipos de objeto Repositórios de tipos de objeto Typed Table (SQL99, IBM) Object Table (Oracle) Linguagem de consulta SQLOR Extensão-objeto da linguagem SQL Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

32 Banco de Dados Objeto-Relacional (BDOR)
Esquema de BDOR Conjunto de tipos persistentes de objeto Instanciáveis e/ou não instanciáveis BDOR Conjunto de Object (Typed) Tables e/ou conjunto de tabelas puramente relacionais Um BDOR estende stricto sensu um BDR Linguagem SQLOR Operações sobre objetos de object (typed) table e/ou sobre linhas de tabela relacional Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

33 BDOR – Classificação de Stonebraker
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

34 BDOR – Classificação de Stonebraker
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

35 BDOR – Classificação de Stonebraker
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

36 BDOR – Classificação de Stonebraker
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

37 BDOR – Classificação de Stonebraker
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

38 BDOR – Classificação de Stonebraker
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

39 BDR x BDOO x BDOR Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

40 I.4 Projeto de Banco de Dados
Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

41 Projeto de Banco de Dados
Requisitos DER / SQL SGBDR UML / SQL Estendida SGBDOR Esq. Conceitual OO Esq. Lógico R, OR Oracle 11g; PostgreSQL; DB2 ... Esq. Físico Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

42 Exemplo Descrição dos atributos que caracterizam as entidades:
Clientes Comuns têm um código, nome, endereço (rua, cidade, estado, CEP) e telefones de contato Clientes Especiais têm todos os atributos de clientes comuns e um campo de desconto padrão Clientes VIP têm todos os atributos de clientes comuns e um campo de pontos de bonificação no programa de incentivo Mercadorias têm um código, preço e valor de ICMS cobrado Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

43 Exemplo Descrição dos atributos que caracterizam as entidades:
Pedidos têm um código, a data do pedido, a data de entrega, o endereço de entrega (rua, cidade, estado, cep), o cliente e a lista de itens Cada item da lista de itens tem um número único, a mercadoria correspondente, a quantidade pedida e o desconto individual obtido Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

44 Esquema UML Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

45 Representação Relacional
CREATE TABLE CLIENTE_REL ( CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, NOME VARCHAR2(100) NULL, RUA VARCHAR2(100) NULL, CIDADE VARCHAR2(100) NULL, ESTADO CHAR(2) NULL, CEP CHAR(10) NULL, FONE1 VARCHAR2(20) NULL, FONE2 VARCHAR2(20) NULL, FONE3 VARCHAR2(20) NULL, PRIMARY KEY (CODCLI) ); CREATE TABLE CLIENTE_VIP ( CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, PONTOS_BONIFICACAO INTEGER NULL, DESCONTO_PADRAO NUMBER(5,2) NULL, PRIMARY KEY (CODCLI), FOREIGN KEY (CODCLI) REFERENCES CLIENTE_REL ); CREATE TABLE CLIENTE_ESPECIAL ( DESCONTO_PADRAO NUMBER(5,2) NULL, CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, PRIMARY KEY (CODCLI), FOREIGN KEY (CODCLI) REFERENCES CLIENTE_REL ); Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

46 Representação Relacional
CREATE TABLE PEDIDO_REL ( CODPED NUMBER(20) NOT NULL, DATA_PEDIDO DATE NULL, DATA_ENTREGA DATE NULL, RUA VARCHAR2(100) NULL, CIDADE VARCHAR2(100) NULL, ESTADO CHAR(2) NULL, CEP CHAR(10) NULL, CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, PRIMARY KEY (CODPED), FOREIGN KEY (CODCLI) REFERENCES CLIENTE_REL ); CREATE TABLE MERCADORIA_REL ( CODMER NUMBER(15) NOT NULL, PRECO NUMBER(15,2) NULL, ICMS NUMBER(5,2) NULL, PRIMARY KEY (CODMER) ); Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados

47 Limitações da Representação Relacional
Para todos os pedidos com data de entrega igual 10/08/2004, obtenha o nome e endereço do cliente, código e preço das mercadorias pedidas SELECT DISTINCT C.NOME, C.RUA, C.CIDADE, C.ESTADO, C.CEP, M.CODMER, M.PRECO FROM PEDIDO P, CLIENTE C, ITEM_PEDIDO I, MERCADORIA M WHERE C.CODCLI = P.CODCLI AND P.CODPED = I.CODPED AND I.CODMER = M.CODMER AND P.DATA_ENTREGA = ’10/08/2004' Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados