Modelagem Conceitual - Análise Conceitual Ana Carolina Salgado Fernando Fonseca Valéria Times

Modelagem Dados Fatos Registrados de Fenômenos Sobre os Quais Obtemos Informações do Mundo Real Informações Conhecimento que Pode Ser Inferido dos Dados Registro de Dados Um Meio de Comunicação Figura, Linguagem 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelagem Registro de Dados (Cont.) Um Meio de Armazenamento Pedra, Papel, Bits Modelagem Transformar Aspectos do Mundo Real em um Modelo de Dados Formal Genéricos Modelo de Dados Específicos de SGBD 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo de Dados Componentes de um Modelo de Dados Uma Coleção de Tipos de Objetos Blocos Básicos de Construção de Modelos (Estruturas) Ex: Relações, Domínio (Modelo Relacional) 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo de Dados Componentes (Cont.) Uma Coleção de Operadores Meio de Manipular e Atualizar os Tipos de Objetos Ex: Álgebra Relacional Uma Coleção de Regras de Integridade Restringem o Conjunto de Estados Válidos dos Tipos de Objetos Ex: Valores de Chave Primária Devem ser Únicos e Não Nulos 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo de Dados Estruturas Permitem representar Atributos Cujos Valores são Interpretações de Objetos do Mundo Real e suas Propriedades Inteiro Domínio Idade Número de Dependentes Número de Veículos 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo de Dados Operações Especificam uma Ação - O Que é Para Ser Feito Acessar Inserir Remover Atualizar Acessar Dados e Armazená-los em Memória Principal Seleção 16/11/2018 © CIn/UFPE

Operações (Cont.) Transformam um Estado de BD em Outro Estado Modelo de Dados Operações (Cont.) Transformam um Estado de BD em Outro Estado Preservando Propriedades do Esquema do BD e do Modelo de Dados 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo de Dados Restrições Razões Semânticas Permitem que os Esquemas Reflitam mais Precisamente as Situações do Mundo Real De Integridade Permitem que os SGBD Restrinjam os Estados Possíveis do BD àqueles que Respondem às Restrições 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo de Dados Tipos Básicos Inerentes Parte Integral das Estruturas do Modelo Ex: Conjuntos e Relações (Ausência de Duplicidade e Ordem) 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo de Dados Tipos Básicos (Cont.) Explícitas Estática: Expressam Regras para Determinar Estados Válidos do BD Dinâmicas: Especificam que Transições de Estados são Permitidos (Dirigidas a Operações) 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelagem Conceitual Análise Conceitual Determinar os recursos de dados fundamentais de uma organização através da catalogação dos dados existentes em termos de entidades e relacionamentos Permitir um projeto de uma estrutura de arquivos capaz de dar apoio a diversas aplicações relacionadas 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelagem Conceitual Análise Conceitual (Cont.) Auxiliar o desenvolvimento ou conversão de aplicações Formar uma base para a o controle de dados, segurança e auditoria Estabelecer as bases de todos os fatos relevantes à organização de dados Facilitar a integração das diversas divisões de uma organização pela indicação dos dados que lhe são comuns 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelagem Conceitual Análise Conceitual (Cont.) Determinar uma base para avaliação de SGBDs 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelagem Conceitual Ciclo de Desenvolvimento de Sistemas de BD Investigação dos Dados Modelagem dos Dados Projeto do Banco de Dados Implementação do Banco de Dados Monitoramento e Manutenção do BD 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Modelo Entidade - Relacionamento (E/R) Entidade Representação Abstrata dos Objetos do Mundo Real - algo sobre que dados são armazenados (um Ser, um Fato) 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Entidade (Cont.) Ex: Funcionário, Departamento Conjunto de Entidades Grupos de Entidades com Características Similares Ex.: Conjunto de DEPARTAMENTOS da Empresa Corresponde aos Substantivos 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamento Associação entre Objetos dos Sistema Ex: Emprega (Departamento X Funcionário) Conjunto de Relacionamentos Grupo de Relacionamentos do Mesmo Tipo Ex: Departamento D1 EMPREGA o Funcionário F3 Corresponde aos Verbos 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Atributos Toda Propriedade de uma Entidade ou Relacionamento Ex: Nome, Endereço e Salário são Propriedades de FUNCIONÁRIO Chave - Atributo(s) Determinante(s) Conjunto de Atributos que Determina Unicamente uma Ocorrência de uma Entidade 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Atributos Ex: CÓDIGO Disciplina MATRÍCULA Funcionário Correspondem aos Complementos 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Conceitos Adicionais Atributos Multivalorados Cardinalidade Auto-Relacionamento Existência Relacionamento Total ou Obrigatório Relacionamento Parcial ou Opcional Relacionamento Híbrido (Contigencial) Relacionamento Relevante X Redundante Relacionamento Exclusivo 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R Conjunto de Entidades nome 1 R1 E1 Conjunto de Relacionamentos E1 E2 R1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R E1 E1 nome 1 Papel E2 E2 nome 2 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R Exemplo de papéis em relacionamentos É Supervisionado Super- visão 1 n Empregado Supervisiona Reúne Empregado Departamento Trabalha-no 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Mais de um relacionamento envolvendo as mesmas entidades Leciona n m Professor Disciplina Coor- dena 1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Um Relacionamento pode ser N-ário Agência 1 n m Cliente CCA Conta Agência m 1 n CCA 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamento fraco Restrição de existência Hospital Entidade Forte Tem Relacionamento Fraco Ambulatório Entidade Fraca 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Dependência de identidade Entidade Não Pode ser Identificada Através de seus Próprios Atributos Hospital atributo 1 atributo 2 ... atributo n Ambulatório atributo 1 atributo x ... atributo k 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R at 2 at 1 Conjunto de E1 Atributos at 3 E1 ... atributo n 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Tipos de Atributos Possíveis Compostos / Simples Compostos: Podem ser divididos em partes menores Simples/Atômicos: Não se subdividem Uni / Multi-Valorados Uni-Valorados: Têm um único valor Multi-Valorados: Têm um conjunto de valores Armazenados / Derivados Armazenados: Explicitamente registrados Derivados: Obtidos a partir de um cálculo e de outro(s) atributo(s) relacionados(s) Com Valores Nulos Complexos 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R at 2 at 1 Conjunto de Atributos Multivalorados Ek atributo 1 atributo 2 E1 atributo 1 ... atributo n 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R Cardinalidade Número de Entidades ao Qual Outra Entidade pode Estar Associada via Relacionamento Um - para - Um A B 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Cardinalidade de Relacionamento Um - para - Um E1 1 R1 E1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Cardinalidade de Relacionamentos Um - para - Muitos A B 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Cardinalidade de Relacionamento Um - para - Muitos E1 1 R1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Cardinalidade de Relacionamentos Muitos - para - Muitos A B 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Cardinalidade de Relacionamento Muitos - para - Muitos E1 m 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R Auto-relacionamento n E1 R1 E1 1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R Relacionamento Total ou Obrigatório R1 E1 E1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R Relacionamento Parcial ou Opcional E1 R1 E1 E2 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Diagrama E/R Relacionamento Híbrido (Contingencial) E1 R1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamento Relevante X Redundante Necessita compreensão detalhada do ambiente R4 1 n R1 1 n Cliente Entrega ao R3 1 n Recebe Faz R2 n 1 Entrega Tem Pedido 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamento Relevante X Redundante Testar se um relacionamento realmente existe R1 1 n Depto Lota R3 1 n R2 n 1 Tem Func Trabalha Sala 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Determinação da existência de relacionamento Se um atributo puder descrever mais de um tipo de entidade, é bem provável que se torne relacionamento Considerar tipos diferentes de entidades e determinar se alguma questão significativa pode ser feita ligando os dois 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Determinação de existência (Cont.) Determinar se o relacionamento é relevante Atributo de um tipo de entidade tratado como um segundo tipo de entidade relacionado ao primeiro O próprio atributo tem atributos relevantes adicionais O segundo tipo de entidade é por si mesmo relevante 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Atributo como outra entidade (Cont.) O atributo identifica de fato o segundo tipo de entidade Entidades do segundo tipo podem se relacionar com várias ocorrências do primeiro tipo Outras entidades são vistas relacionadas com entidades do segundo tipo 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamentos exclusivos Ocorrência e um tipo de entidade só pode participar de um relacionamento Pode armazenar Pode armazenar Depósito Deve ser armazenada Produto Acabado Matéria Prima 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamentos entre subtipos Tratar um tipo de entidade como mais de um tipo Existirem diferenças significativas entre seus atributos Tiverem diferentes meios de identificação Participarem em relacionamentos de tipos diferentes 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Entidade como mais de um tipo (Cont.) Hierarquia de Relacionamentos É-UM: Contribui para a Modularidade, permitindo que Atributos Comuns de Entidades Similares possam ser Representados em um Único Lugar de um Diagrama E/R 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamentos entre subtipos (Cont.) Generalização e especialização Conta Número Saldo É UMA Conta-Corrente Limite Conta Poupança Juros 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Relacionamentos entre subtipos (Cont.) Pessoa Candidato Funcionário Pensionista Gerente Operário 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Conceito do Mundo Real é Mais Bem Representado por um Conjunto de Entidades ou Conjunto de Relacionamentos Nome Número Conta Saldo m n Cliente CPF Agência 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Uso de um Relacionamento Ternário Versus um par de Relacionamentos Binários Ex.: Um Empreendimento Bancário onde um Cliente pode ter diversas Contas, cada uma localizada em uma Agência Específica e uma Conta pode pertencer a mais de um Cliente 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Agência Cliente CCA Conta Relacionamento Ternário 1 N M 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Agência CA Cliente Conta CC Relacionamentos Binários N M 1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Uso de Um Atributo ou Um Conjunto de Entidades Distinção depende da Estrutura da Empresa que está sendo Modelada e da Semântica associada ao Atributo em Questão 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Funcionário Nome Telefone Funcionário Telefone Funtel M N 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Agregação Agrupar uma parte de um Diagrama E/R em um Único Conjunto-Entidade Funcionário Projeto m n Trab Nome Horas Cod Descrição m n Usa Equipamento Id 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Problemas de Conexão Ocorrem normalmente devido a interpretação incorreta do significado de certos relacionamentos Tipos Ambigüidade de Informação (Fan Trap) Ausência de Informação (Chasm Trap) 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Ambigüidade de Informação (Fan Trap) Ocorre quando um relacionamento entre tipos de entidades é modelado, mas a ligação entre certas ocorrências de entidade é ambígüa. Ocorre quando 2 ou mais tipos de relacionamentos (1:N) partem de um mesmo tipo de entidade. Exemplo: Tem Opera Func Setor Agência N 1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Exemplo (Cont.): Ambigüidade Funcionário Tem Setor Opera Agência S1 S2 F1 F2 F3 A1 A2 A3 R4 R5 R6 R1 R2 R3 Em qual agência o funcionário F1 trabalha? F1 trabalha na agência A1 ou A2 Modelo ER precisa ser reestruturado para representar relacionamentos corretos entre as entidades. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Solução: Modelo ER re-estruturado para resolver a ambigüidade Opera Setor Agência Func 1 N Tem Opera Setor Tem Agência Funcionário S1 S2 F1 F2 F3 A1 A2 A3 R4 R5 R6 R1 R2 R3 F1 trabalha na agência A1 que interage com S1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Ausência de Informação (Chasm Trap) Ocorre quando o modelo sugere a existência de um relacionamento entre tipos de entidades, mas a ligação não existe entre certas entidades individuais. Ocorre quando existe(m) 1 ou (mais) relacionamento(s) com restrição de participação parcial entre entidades. Exemplo: Tem Vende Agência Func Imóvel N 1 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Exemplo (Cont.): Ausência de Informação Tem Vende Imóvel Funcionário Agência F1 F2 F3 A1 A2 A3 I1 I3 I2 R4 R5 R1 R2 R3 Quais os imóveis disponíveis em cada agência? Em qual agência, o móvel I2 está? Perda de Informação: cada imóvel deve estar disponível em uma agência. Modelo ER precisa ser reestruturado para representar o relacionamento ausente. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Solução: Modelo ER re-estruturado para resolver a ausência de informação Tem Vende Agência Func Imóvel 1 N Possui 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Solução (Cont.): Tem Vende Imóvel Funcionário Agência Possui R4 R5 R1 R2 R3 R6 R7 R8 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Resumo do Projeto Conceitual Projeto Conceitual segue Análise de Requisitos Fornece descrição de alto nível dos dados armazenados Modelo ER é popular para criação do projeto conceitual de BD Construções são expressivas, próximas da intuição sobre aplicações Construtores básicos: entidades, relacionamentos e atributos. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Resumo (Cont.) Alguns construtores adicionais: entidades fracas, hierarquias ISA e agregação. Vários tipos de restrições de integridade podem ser expressas no ER. Projeto ER é subjetivo. A análise de alternativas pode ser delicada, especialmente para grandes cenários. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Modelo E/R Resumo (Cont.) Alternativas podem incluir: Entidade vs. Atributo Entidade vs. Relacionamento Relacionamento binário ou ternário Quando usar hierarquias ISA Quando usar agregação Nota: Há muitas variações do modelo ER. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Um Exemplo Exemplo: Um Sistema Único de Saúde Ideal Hospitais são formados por um ou mais Ambulatórios e cada um destes está em um único Hospital Médicos clinicam em um único Hospital, cada um deles agregando vários Médicos 16/11/2018 © CIn/UFPE

Um Exemplo Hospitais solicitam exames clínicos em vários Laboratórios, cada um destes pode ter solicitações de vários Hospitais Pacientes consultam vários Médicos, e estes são consultados por vários Pacientes 16/11/2018 © CIn/UFPE

Um Exemplo Ambulatórios atendem vários Pacientes, enquanto estes só podem ser atendidos em um único Ambulatório Pessoal de apoio está alocado a cada Ambulatório, e cada um destes conta com vários integrantes do Pessoal de apoio 16/11/2018 © CIn/UFPE

Um Exemplo Pacientes realizam vários Exames, e cada Exame é realizado por um único Paciente Laboratórios fazem vários Exames, e cada um dos Exames é feito em um único Laboratório Cada Paciente pode receber vários Diagnósticos, e cada Diagnóstico é de um único Paciente 16/11/2018 © CIn/UFPE

Um Exemplo Hospital 1 M 1 Clinica Solicita N N N Ambulatório Médico Formado Clinica Solicita N N N Ambulatório Médico Laboratório 1 1 M 1 Aloca Atende Consulta Faz N N N N Pessoal Paciente Realiza Exame 1 N 1 Recebe Diagnóstico N 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exemplo Considere uma aplicação de BD para um aeroporto privado e de pequeno porte que visa manter informações sobre aviões, proprietários dos aviões, empregados do aeroporto e pilotos. Da análise de requisitos feita para esta aplicação, as seguintes informações foram coletadas: 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exemplo Cada avião tem um número de registro, é de um tipo de avião específico e é armazenado em um hangar particular. Cada tipo de avião tem um número de modelo, uma capacidade e um peso. Cada hangar tem um número, uma capacidade de armazenamento e uma localização. O BD também deve manter informações sobre os proprietários de cada avião e sobre os empregados que realizam manutenção no mesmo. Cada avião pode pertencer a um grupo de empresas, enquanto que cada empresa pode ter mais de um avião. Além disso, deseja-se guardar a data de aquisição do mesmo pelas empresas proprietárias. Cada uma destas empresas é caracterizada pelo CNPJ, nome, endereço e telefone. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exemplo Cada empregado pode realizar vários serviços de manutenção, os quais podem ser feitos por vários empregados. Um avião pode passar por vários serviços de manutenção e cada um destes serviços é caracterizado pela data da manutenção, número de horas trabalhadas, tipo do serviço feito e finalmente, o número do avião é também usado na identificação de cada serviço. Tanto o Piloto quanto o Empregado são subtipos de Pessoa. Cada piloto tem atributos específicos, como o número da licença e o conjunto de restrições de vôo. Cada empregado tem atributos próprios, como salário, função e data de início no emprego. Todas as pessoas no BD têm um CPF , nome, endereço e telefone. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exemplo O BD também mantém informações sobre os aviões que cada piloto pilota e os tipos de aviões que cada empregado pode realizar manutenção. Cada avião pode ser pilotado por vários pilotos e cada piloto pode pilotar vários aviões. Sempre que um vôo é (ou está para ser) realizado, comunicações são feitas com várias torres de comando. Cada torre de comando possui um código e uma localização. Cada empregado pode trabalhar na manutenção de vários tipos de avião e cada modelo de avião pode precisar de vários empregados trabalhando na sua manutenção. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Empregado Modelo_Av Torre_Com Pessoa Aeronave Piloto Serviço Hangar Data Tipo Horas Data_In Salário Função Número Licença Restri Local CPF Nome End Fone Código Num Capacid CNPJ Endere Peso Pilota Comunica É Pertence Guarda Tem Recebe Trabalha Faz N 1 M Empregado Modelo_Av Torre_Com Pessoa Aeronave Piloto Serviço Hangar Empresa 16/11/2018 © CIn/UFPE

Exercício Deseja-se guardar dados sobre empregados, departamentos e projetos de uma companhia Suponha que, depois da fase de análise de requisitos, os projetistas chegaram à seguinte descrição do “mini-mundo”, ou seja, a parte da companhia a ser representada no banco de dados: 16/11/2018 © CIn/UFPE

Exercício A companhia é organizada em departamentos e cada depto tem um nome, um número e um empregado que o gerencia. Deseja-se guardar a data na qual o empregado começou a gerenciar o depto. Um departamento pode estar em vários locais. Um depto controla um número de projetos, os quais possuem número, nome e um único local. Um empregado é caracterizado por um cadastro, nome, sexo e salário. Ele está associado a um depto mas pode trabalhar em vários projetos que não necessariamente são controlados pelo mesmo depto. Deseja-se guardar o número de horas que um empregado trabalha em um projeto e o supervisor direto de cada empregado. Cada empregado possui dependentes caracterizados por nome, data de nascimento e grau de parentesco. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Empregado Departamento Projeto Dependentes 16/11/2018 © CIn/UFPE Cad Nome Sexo Salário Número Locais Data-Ini Local Data-nasc Grau-P Horas Supervisão Dependentes de Trabalha em para Gerencia Controla N 1 M Empregado Departamento Projeto Dependentes 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exercício Considere o seguinte sistema de gerenciamento imobiliário simplificado, que visa manter informações sobre clientes, proprietários dos imóveis, contratos de aluguel, funcionários e agências: 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exercício Cada cliente possui CPF, nome, endereço e uma lista de telefones para contato. Cada cliente é atendido por um único funcionário, o qual é caracterizado pelo número da carteira profissional, nome, endereço, telefone, função e salário. Cada funcionário possui um único supervisor e trabalha em uma única agência. Cada agência tem um código, uma descrição e um funcionário que a gerencia. Deseja-se guardar a data na qual o funcionário começou a gerenciar a agência. Além disso, cada gerente pode gerenciar apenas uma única agência. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exercício Um cliente tem uma ou mais preferências por um ou mais tipos de imóveis, onde cada preferência é caracterizada pelo código do cliente, tipo e valor máximo de aluguel. Um cliente pode estar associado a vários contratos de aluguel, os quais possuem número, período e valor. Mas, cada contrato refere-se a um único cliente. Cada contrato diz respeito a um único imóvel, o qual possui um código, localização, tipo e valor solicitado pelo proprietário. Além disso, cada imóvel possui um único proprietário que tem CPF, nome e telefones. 16/11/2018 © CIn/UFPE

Outro Exercício Um imóvel disponível para negociação pode ser divulgado em vários jornais, os quais possuem um código e um nome. Deseja-se guardar a data e o custo da divulgação de cada imóvel feito por cada jornal. 16/11/2018 © CIn/UFPE