Apresentação da Disciplina Disciplina: Banco de Dados Conteúdo Programático e Material Didático: Ftp://ftp.unilins.edu.br/wesley Link Banco de Dados Arquivo: apostilaBD.zip Parte1PS.zip Introdução Modelo Entidade e Relacionamento Enunciados de Exercícios Parte2PS.zip Modelo Relacional Álgebra Relacional Parte3PS.zip SQL Parte4PS.zip Teoria de Normalização Parte5PS.zip Conceitos Avançados sobre Modelagem de Dados BDOO.ps Banco de Dados Orientado a Objetos Aulas Práticas

Introdução Banco de Dados (ou Base de Dados) é uma coleção de dados relacionados, organizada e armazenada de forma a possibilitar fácil manipulação, incluindo alterações, inserções, remoções e consultas. Sistema Gerenciador de Bancos de Dados (SGBDs) conjunto de programas computadorizados que possui uma gama de funções pré-implementadas que gerenciam as operações de inserção, remoção, atualização e consultas dos dados armazenados. Sistema de Banco de Dados (SBD) SGBDs + BDs

Introdução Um SBD busca oferecer: Componentes de um SBD: Rapidez Disponibilidade Total Flexibilidade Integridade Componentes de um SBD: Dados Hardware Softwares – SGBDs Usuários Programadores de aplicações Usuários Finais DBA (administrador de banco de dados)

Introdução Vantagens de se utilizar um Banco de Dados (BD): Redução de Redundância Duplicação de dados Propagação de atualizações Evitar Inconsistência Concorrência entre aplicações Dados podem ser compartilhados de forma controlada Segurança

Introdução Pode-se afirmar que quase todas as vantagens e propriedades de um banco de dados são possíveis graças à forma como são esquematizados e estruturados os seus dados. Esse esquema é elaborado segundo um Modelo de Dados. Pode-se dividir a arquitetura de um BD em três níveis: Esquema Interno: Estrutura de armazenamento físico Detalhes do armazenamento, caminhos de acesso, etc. Esquema Conceitual: Estrutura do banco (descrição das entidades, tipos de dados, relacionamentos, operações de usuários, restrições). Esquema Externo: Visões de usuários

Introdução Essa estrutura em níveis permite a independência de dados. Independência Lógica de dados – é a capacidade de se alterar o esquema conceitual sem ter que alterar o esquema externo. Independência Física de dados – é a capacidade de se alterar o esquema interno sem ter que alterar o esquema conceitual ou externo.

Introdução Esquema Instância de um banco de dados É a descrição de um banco de dados. Instância de um banco de dados Os dados que estão armazenados em um determinado momento de tempo no banco de dados constituem uma Instância do banco de dados.

Modelo Entidade e Relacionamento - MER Peter Chen 1976. Representação dos dados do mundo real através de: Entidades Relacionamentos Atributos (propriedades das entidades ou dos relacionamentos) Entidades – conjunto de “coisas” que possuem características comuns (atributos comuns). Instância – atribuição de valores para os atributos de uma entidade. Cada atributo deve ser definido como pertencente a um domínio. Atributo Monovalorado Atributo Multivalorado Atributo Derivado Atributo ou Atributos Chave

Modelo Entidade e Relacionamento - MER Entidades – conjunto de “coisas” que possuem características comuns (atributos comuns). Entidade CIC = 24.356.732-2 Nome = Luiza Pessoa Sexo = F Atributos Idade = 20 Altura = 1.70

Modelo Entidade e Relacionamento - MER Relacionamentos – relação entre as entidades Representam associações entre duas ou mais entidades Indicam rica semântica Essa semântica é expressa através de vários conceitos, por exemplo: cardinalidade. Grau de relacionamento – indica quantas entidades estão por um mesmo relacionamento. Alguns tipos de Relacionamentos: 1 para 1 1 para N N para 1 N para N Auto-relacionamento Ternário ... Mostrar Notação (simbologia). O Modelo de Entidade e Relacionamento é utilizado pela Análise Essencial e Projeto Estruturado de Sistemas através de seus seguintes diagramas: DER e DED.

Modelo Entidade e Relacionamento - MER Relacionamentos – relação entre as entidades N 1 Empresa Empregado Trabalha em É feito com / Fornecido por N N Projeto Fornecedor N Peça

Modelo Entidade e Relacionamento - MER Relacionamentos – relação entre as entidades N N Disciplina Estudante matricula Nome Data Sigla

Modelo Entidade e Relacionamento - MER Relacionamentos – relação entre as entidades N Pré-req de Disciplina Pré-req Pré-req é N N compra assessora Empresa Promove N vende N

Modelo Entidade e Relacionamento - MER Exemplo de modelagem utilizando o MER

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX O Modelo ER, proposto por Peter Chen em 1976, originalmente incluía somente os conceitos de entidade, relacionamento e atributos; posteriormente outros conceitos foram introduzidos no modelo, tais como: Atributos compostos Refinamento do conceito de cardinalidade – Multiplicidade (mínima e máxima) Abstração de Generalização Abstração de Agregação

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX Atributos Compostos Um atributo composto representa um grupo de atributos que possuem uma afinidade em significado ou uso. Refinamento do conceito de cardinalidade – Multiplicidade (mínima e máxima) Cardinalidade de atributo: Cardinalidade máxima do atributo maior que 1 indica que o atributo é multivalorado.

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX Cardinalidade de uma Entidade em um Relacionamento

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX Abstração de Agregação Correntista N N C/C Cliente tem Nome Número concessão Código Cartão

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX Abstração de Generalização (hierarquia de Generalização)

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX Propriedades de Cobertura da Generalização Cobertura TOTAL ou PARCIAL

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX Propriedades de Cobertura da Generalização Cobertura EXCLUSIVA ou OVERLAPPING (de SOBREPOSIÇÃO)

Modelo Entidade e Relacionamento Estendido – ME-RX Propriedades de Cobertura da Generalização Para denotar o tipo de cobertura de uma hierarquia de generalização será usada a seguinte notação: (t,e) – cobertura total e exclusiva (t,o) – cobertura total e overlapping (p,e) – cobertura parcial e exclusiva (p,o) – cobertura parcial e overlapping

Projeto de Banco de Dados O projeto de um banco de dados é decomposto em: Projeto Conceitual, Projeto Lógico e Projeto Físico.

Projeto de Banco de Dados Esquema Conceitual Descrição em alto nível da estrutura do BD Independente do SGBD Um Modelo Conceitual é utilizado para descrever o esquema conceitual (utiliza recursos do MER e ME-RX) Deve expressar o máximo de semântica envolvida Fase mais crítica do projeto do BD Esquema Lógico Descrição da estrutura do BD que pode ser processada por um SGBD Esquema Físico É uma descrição da implementação do BD em memória secundária, descreve a estrutura de armazenamento e métodos de acesso. O esquema físico é direcionado para um SGBD específico. Decisões tomadas durante o projeto físico, para melhorar o desempenho, podem afetar a estrutura do esquema lógico

Modelo Relacional (MR) O Modelo Relacional foi apresentado por Codd em 1970. Os dados são vistos como armazenados em “tabelas” Uma “tabela” é chamada relação Uma linha em uma relação representa uma instância, recebendo o nome de tupla Uma tupla é composta de valores designados atributos Cada atributo possui seu domínio de atributo Toda tupla é distinguida das outras através de uma chave Grau de uma relação é o número de atributos que essa relação possui Toda essa conceituação têm suas definições baseadas na Teoria Relacional

Modelo Relacional (MR) Exemplo: NÚMERO ORIGEM DESTINO PARTIDAS CHEGADAS 83 São Paulo Manaus 11:30 19:00 84 Brasília 13:00 18:00 213 Rio de Janeiro 10:00 10:35 214 10:30 11:05 “tabela” ou Relação Vôos

Modelo Relacional (MR) Exemplo: Atributos Grau da relação = 5 NÚMERO ORIGEM DESTINO PARTIDAS CHEGADAS 83 São Paulo Manaus 11:30 19:00 84 Brasília 13:00 18:00 213 Rio de Janeiro 10:00 10:35 214 10:30 11:05

Modelo Relacional (MR) Exemplo: NÚMERO ORIGEM DESTINO PARTIDAS CHEGADAS 83 São Paulo Manaus 11:30 19:00 84 Brasília 13:00 18:00 213 Rio de Janeiro 10:00 10:35 214 10:30 11:05 Tupla

Modelo Relacional (MR) Exemplo: Chave NÚMERO ORIGEM DESTINO PARTIDAS CHEGADAS 83 São Paulo Manaus 11:30 19:00 84 Brasília 13:00 18:00 213 Rio de Janeiro 10:00 10:35 214 10:30 11:05

Modelo Relacional (MR) Exemplo: Chave Atributos NÚMERO ORIGEM DESTINO PARTIDAS CHEGADAS 83 São Paulo Manaus 11:30 19:00 84 Brasília 13:00 18:00 213 Rio de Janeiro 10:00 10:35 214 10:30 11:05 Tupla “tabela” ou Relação

Modelo Relacional (MR) Esquemas de Banco de Dados Relacional Uma base de dados relacional é composta pelas instâncias das suas relações (tabelas), e uma relação (tabela) instanciada é composta por instâncias de suas tuplas (registros) Um banco de dados relacional usualmente contém muitas relações, com tuplas nas relações que estão relacionadas de várias formas Restrições de Integridade Restrições de Integridade são regras a respeito dos valores que podem ser armazenados nas relações e que devem ser sempre satisfeitas, em quaisquer das relações do banco de dados Existem três restrições consideradas necessárias para um banco de dados relacional: Restrição de Unicidade de Chave, Restrição de Integridade da Entidade e Restrição de Integridade Referencial

Modelo Relacional (MR) Restrição de Unicidade de Chave Uma chave primária não pode ter o mesmo valor em duas tuplas distintas da mesma relação Restrição de Integridade da Entidade A chave primária de qualquer relação não pode ter valor nulo em nenhuma tupla da relação Restrição de Integridade Referencial Envolve duas relações e o conceito de chave estrangeira É usada para manter a consistência entre tuplas de duas relações

Modelo Relacional (MR) Existem outra classe de restrições gerais, algumas vezes chamadas de restrições de integridade semântica, que devem ser especificadas e garantidas em um banco de dados relacional. Exemplo: “o salário de um empregado não deve exceder o salário de seu supervisor” “o número máximo de horas que um empregado pode trabalhar em todos os projetos, por semana, é 56”

Mapeamento MER/ME-RX para MR (Modelo Relacional) gerando o Esquema Lógico para o BD Relacional Ou ainda DER/DED (representado esquema conceitual) para Esquema Lógico (projeto de BD) Relacionamento N para 1 e 1 para N Relacionamento 1 para 1 Relacionamento N para N Relacionamento Ternário Auto-Relacionamento Hierarquia de Agregação Hierarquia de Herança Atributos Compostos e MultiValorados

Mapeamento Relacionamento N para 1 e 1 para N N 1 Empresa Empregado Trabalha em (1,1) (1,N) @Identificador @Numero NomeFantasia Nome Empresa Empregado @Identificador @Numero #Identificador Banco de Dados X Tabela Empregado Tabela Empresa @Numero Int 04 @Identificador Int 03 Nome Str 50 NomeFantasia Str 50 #Identificador Int 03

Mapeamento Relacionamento 1 para 1 1 1 Cert. Nasc. Pessoa Trabalha em (0,1) (1,1) @Numero @Rg DataNasc Nome LocalNasc OU Cert. Nasc. Pessoa OU @Numero @Rg #Rg #Numero Banco de Dados Y Tabela Pessoa Tabela Cert. Nasc. @Rg Int 04 @Numero Int 09 Nome Str 50 Nome Str 50 #Rg Int 04

Mapeamento Relacionamento N para N N N Disciplina Professor ministra @Codigo @Id Nome Nome @#Id Disciplina Professor @#Codigo @Codigo @Id Prof/Disc Banco de Dados Z Tabela Professor (Normal) Tabela Prof/Disc @#Id Int 04 Tabela Disciplina (Normal) @#Codigo Int 04

Mapeamento Relacionamento Ternário N N Aluno Atividade realiza @Id @Matricula Descricao Nome N @Codigo Curso Sigla @#Matricula @#Id Aluno Atividade @#Codigo @Id @Matricula Cumprimento @Codigo Curso

Mapeamento Auto-Relacionamento N Disciplina Pré-req N É como se fosse assim: Disciplina Disciplina Pré-req. (0,N) (1,N) @Codigo @Codigo @#Codigo Pre-Requisito @#Codigo

Mapeamento Hierarquia de Agregação Consulta N N Medico Paciente @CRM @Rg (0,N) (0,N) Nome Nome (0,N) Gera (1,1) Exame @CodExame

Mapeamento Hierarquia de Agregação @CodConsulta #Rg Medico Paciente #CRM @CRM @Rg Nome Nome Consulta Exame @CodExame #CodConsulta

Mapeamento Hierarquia de Herança @Ch a1 a2 C an S1 S2 Sn 1. (cria-se 04 tabelas) C (ch, a1, a2, …, an) Si (ch, atributos de Si) 2. (03 tabela) Ti (ch, a1, a2, …, an, atributos de Si) 3. (01 tabela) T (ch, a1, a2, …, an, atributos de Si, e um atributo “tipo”)

Mapeamento Herança Múltipla Ch1 C1 C2 Ch2 S C1 (ch1, atributos da entidade C1) C2 (ch2, atributos da entidade C2) S (ch1, ch2, atributos da entidade S) OU S (ch1, ch2, atributos da entidade S)

Mapeamento Atributos Compostos e MultiValorados Mapeamento da entidade A A (a1, a21, a22) A1 (a1, a3) A2 (a1, a41, a42, a43) - supondo que sejam necessários três atributos (a1, a41, a42) para identificar de forma única a entidade A2

Exercícios Construir o modelo ou esquema conceitual utilizando o MER e ME-RX (pode ser comparado com o DER), o DED e o Projeto de Banco de Dados (esquema lógico) dos seguintes enunciados:

Modelo Relacional e Álgebra Relacional

SQL

Teoria de Normalização

Conceitos Avançados sobre Modelagem de Dados

BDOO