programação e sistemas da informação
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Programação e Programação e Sistemas da Sistemas da InformaçãoInformação
Módulo 13Módulo 13
Técnicas de Modelação de Dados
Partilha de DadosPartilha de Dados
Quando a implantação da Informática nas organizações ocorre de forma gradual, é provável que ocorram alguns problemas.
Suponha que uma indústria execute três funções básicas:
Vendas: concentra as actividades relativas ao contacto com os clientes, como fornecimento de cotações de preços, vendas e a disponibilidade de produtos.
Produção: concentra as actividades relativas à produção propriamente dita, como planeamento da produção, ou seja, dos produtos e controlo do que foi produzido.
Compras: concentra as actividades relativas à aquisição de matérias-primas necessárias à produção, como cotações de preços junto a fornecedores, etc.
SISTEMA PRODUÇÃO
SISTEMA VENDAS
SISTEMA DE COMPRAS
O que vai PRODUZIR?
PRODUTO
É preciso saber quais os componentes dos produtos e
como são produzidos.
O que vai VENDER?
PRODUTO
É preciso saber o preço do produto, prazo de validade,
stock...
O que vai COMPRAR?
MATÉRIA-PRIMA do PRODUTO
É preciso saber que componentes serão
adquiridos para fabricar o produto
Arquivos Produção Arquivos Vendas Arquivos Compras
Partilha de DadosPartilha de Dados
Partilha de DadosPartilha de Dados
Se cada uma das funções for informatizada de forma separada, pode ocorrer que, para cada uma delas, seja criado um arquivo separado para PRODUTOS.
Dados de diferentes aplicações não estão integrados; Dados estão projectados para atender uma aplicação
específica.
SISTEMA PRODUÇÃO
SISTEMA VENDAS
SISTEMA DE COMPRAS
Arquivos Produção Arquivos Vendas Arquivos Compras
Produto Produto Produto
Problemas da Falta de Integração de Problemas da Falta de Integração de DadosDados
Redundância ControladaControlada e Não ControladaNão Controlada de Dados
Redundância de DadosRedundância de Dados - o mesmo objecto da realidade
é armazenado mais de uma vez na base de dados.
Ex: Produtos
Redundância ControladaControlada - acontece quando o software tem conhecimento da múltipla representação e garante a sincronia entre as diversas representações. Ou seja, actualiza automaticamente os dados quando necessário.
Ex: Sistemas distribuídos - um mesmo dado é armazenado em vários computadores, permitindo acesso rápido a partir de qualquer um deles.
Problemas da Falta de Integração de Problemas da Falta de Integração de DadosDados
Redundância Não ControladaNão Controlada - acontece quando a responsabilidade pela manutenção da sincronia entre as diversas representações de um dado está com o utilizador
.Redundância Não Controlada leva a :Redigitação de Dados -Redigitação de Dados - o mesmo dado é digitado várias vezes no sistema. Este trabalho repetitivo pode levar a erros; Inconsistência dos Dados - Inconsistência dos Dados - os dados podem não representar correctamente a realidade. Imagine que o utilizador alterou o preço de um produto no sistema de compra mas não alterou no sistema de vendas. Dificuldade de extracção de informações - Dificuldade de extracção de informações - os dados projectados para atender uma aplicação específica podem gerar dificuldade para o cruzamento dos dados.
SoluçãoSolução
PARTILHA DE DADOSPARTILHA DE DADOS
A solução para evitar a redundância NÃO CONTROLADA de informações.
SISTEMA VENDAS
BASE DE DADOS
Produtos
SISTEMA PRODUÇÃO
SISTEMA DE COMPRAS
Assim, cada dado é armazenado uma ÚNICA VEZ, sendo acedida pelos vários sistemas que dele necessitam.
Partilha de DadosPartilha de Dados
SISTEMA PRODUÇÃO
SISTEMA VENDAS
SISTEMA DE COMPRAS
Arquivos Produção Arquivos Vendas Arquivos Compras
Produto Produto Produto
SISTEMA VENDAS
BASE DE DADOS
Produto
SISTEMA PRODUÇÃO
SISTEMA DE COMPRAS
BASE DE DADOS
É o nome dado ao conjunto de ficheiros integrados que atendem a um conjunto de sistemas
Conjunto de dados integrados que tem por objectivo responder a uma comunidade de utilizadores
“Uma colecção de dados operacionais inter-relacionados. Estes dados são armazenados de forma independente dos programas que os
utilizam, servindo assim a múltiplas aplicações de uma organização.” (Kort, Henry F.)
Base de DadosBase de Dados
Base de DadosBase de Dados
O que muda com o aparecimento das Bases de Dados, ou seja, com a partilha dos Dados?
Acesso por múltiplos programas - Acesso por múltiplos programas - pode haver mais de uma equipa de desenvolvimento envolvida no desenvolvimento de uma aplicação
Os programas devem garantir a Restrição de Integridade Os programas devem garantir a Restrição de Integridade - - ou seja, garantir a veracidade e a correcção dos dados. Ex: Um aluno não pode estar matriculado em dois cursos A BD pode ser acedida concorrentemente por múlti-A BD pode ser acedida concorrentemente por múlti- plos utilizadores - plos utilizadores - os programas devem implementar o controlo de acesso concorrente
Base de DadosBase de Dados
Restrições de Acesso - Restrições de Acesso - nem todos os utilizadores podem aceder a qualquer informação. O programa deve implementar o controlo de acesso, ou seja, quem tem permissão para aceder a quê
Dados são de importância vital e não podem ser perdi-Dados são de importância vital e não podem ser perdi- dos - dos - mecanismos simples como cópias de “backup” não são suficientes. Caso haja uma falha, a base de dados deve ser recuperada rapidamente. Os programas devem implementar mecanismos de tolerância a falhas
Estruturas de dados mais complexas -Estruturas de dados mais complexas - os arquivos devem ser projectados para atender a diferentes necessidades dos sistemas, portanto, há que se tomar
bastante cuidado na fase de definição dos DADOS.
Sistema de Gestão de Base de DadosSistema de Gestão de Base de Dados
SGBD SGBD Software que incorpora as funções de definição, recuperação e alteração de dados numa base de dados
Aplicação
SGBD
Base de Dados
Software que serve para armazenar e aceder a dados numa base de dados
Sistema de Gestão de Base de DadosSistema de Gestão de Base de Dados
Independência de dados - Independência de dados - SGBD oferece isolamento das aplicações em relação aos dados, ou seja, altera- ções no modelo de dados (estrutura) afeta pouco as aplicações
Abstracção de dados - Abstracção de dados - aplicações não se preocupam com detalhes físicos de implementação (localização no meio de armazenamento, existência de índices, caminhos de acesso..)
Controlo de segurança -Controlo de segurança - que utilizador pode fazer o quê sobre qual dado
Tolerância a falhas -Tolerância a falhas - recuperação em caso de falha imperceptível ao utilizador
Controlo a acesso concorrente -Controlo a acesso concorrente - muitos utilizadores acedem à base de dados ao mesmo tempo
Projeto de Base de Dados - AplicaçãoProjeto de Base de Dados - Aplicação
Onde vou aplicar isto?
Quando estudamos as metodologias de desenvolvimento de sistemas, estudamos análise de requisitos e definimos o que é necessário ser executado, que rotinas devem ser desenvolvidas para atender às necessidades do cliente, isto é, quais as informações que o cliente necessita para ter sucesso no seu negócio.
Porém, para obter estas informações, é preciso definir quais são os dados que devem ser armazenados na base de dados para que, posteriormente, possamos devolver ao cliente, as informações que satisfaçam as exigências definidas por ele, ou seja, as necessidades de informação do negócio.
Abordagem Entidade-RelacionamentoAbordagem Entidade-Relacionamento A primeira etapa do projecto de uma base de dados é a
construção de um modelo conceptual, a chamada Modelagem ConceptualModelagem Conceptual ou Projecto ConceptualProjecto Conceptual.
A Modelagem ou Projecto ConceptualModelagem ou Projecto Conceptual tem por objectivo obter uma descrição abstrata, independente de implementação em computador, dos dados que serão armazenados na base de dados.
Projecto CONCEPTUAL
Projecto CONCEPTUAL
Projecto LÓGICO
Projecto LÓGICO
Projecto FÍSICO
Projecto FÍSICO
Abordagem Entidade-RelacionamentoAbordagem Entidade-Relacionamento Dentre as técnicas mais difundidas e utilizadas para a
modelagem conceptual dos dados destacam-se:– a Abordagem Entidade-Relacionamento, definida por Peter
Chen em 1976, e que segue a metodologia de desenvolvimento Estruturado de Sistemas
– a UML (Unified Modeling Language), que é uma metodologia de desenvolvimento Orientada a Objectos
A UML é uma excelente metodologia porém, até este momento, depara-se com um grande problema: Ainda não Ainda não existe uma Base de Dados totalmente Orientada a existe uma Base de Dados totalmente Orientada a Objectos. Objectos.
Abordagem Entidade-RelacionamentoAbordagem Entidade-Relacionamento
Para solucionar tal problema, a UML utiliza um procedimento denominado “Mapeamento Objecto-Mapeamento Objecto-RelacionalRelacional”, de forma a permitir que as estruturas definidas no modelo Orientado a Objectos possam ser implementadas numa Base de Dados Relacional.
O Mapeamento, portanto, “transforma” (converte) o Diagrama de Classes num Modelo Entidade-Relacionamento (ER). Daí a necessidade de se conhecer o conceito de ER.
MODELO ENTIDADE-RELACIONAMENTOMODELO ENTIDADE-RELACIONAMENTO
Peter Chen, ao formular a proposta do modelo E-R baseou-se na compreensão da realidade em que se situava o problema e não na visão de um sistema de aplicação.
CHEN preocupou-se em destacar a importância de reconhecer os objectos (coisas) que compõem a realidade, independentemente de se preocupar com formas de tratamento da informação, procedimentos, programas, etc
Estes objectos ele classificou em dois grupos:
ENTIDADE e RELACIONAMENTO
Faz Contém
O facto acima pode acontecer em qualquer realidade. Ele deve, portanto, ser retratado através de elementos básicos que compõem o Modelo ER.
PEDIDO
CLIENTE PRODUTO
Abordagem ENTIDADE-Abordagem ENTIDADE-RELACIONAMENTORELACIONAMENTO
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-R
Procura simular a realidade: esta é vista como um conjunto de entidades, interagindo umas com as outras, através de um conjunto de associações ou relações.
PSI – Módulo 13
Etapas do Modelo E-REtapas do Modelo E-R
Etapa 1 – Diagramas E-R:Análise das necessidades de informação e elaboração do Modelo E-R.
Etapa 2 – Tabelas não Normalizadas:Transformação do Diagrama E-R num conjunto de Tabelas
Etapa 3 – Tabelas Normalizadas: Normalização das Tabelas
MODELO ERMODELO ER
Os componentes básicos do Modelo ER são:
ENTIDADESENTIDADES
RELACIONAMENTOSRELACIONAMENTOS
ATRIBUTOSATRIBUTOS
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-R
Entidade: Objectos ou conceitos que possuem um conjunto de características comuns, compostas ou caracterizadas por um conjunto de atributos. Corresponde a uma tabela de uma Base de Dados.
O número de atributos de uma entidade chama-se grau de relação
Modelo ER: ENTIDADEModelo ER: ENTIDADE
ENTIDADE ENTIDADE
“Conjunto de objectos da realidade modelada sobre os quais se deseja manter informações na Base de Dados” (Heuser). Considera-se objecto qualquer coisa perceptível ou manipulável.
É uma “coisa” ou um “objecto” no mundo real que pode ser identificada de forma única em relação aos outros objectos;
Modelo ER: ENTIDADEModelo ER: ENTIDADE
ENTIDADE ENTIDADE
Uma ENTIDADE é uma representação de um CONJUNTO DE DADOS do negócio, um conjunto de informações com as mesmas características; as suas instâncias (ocorrências), são as representações destes dados.
É representada através de um rectângulo, com o nome da entidade em seu interior
CLIENTECLIENTE PRODUTOPRODUTO FUNCIONÁRIOFUNCIONÁRIO
NOTA FISCAL
NOTA FISCAL
ORDEM DE PRODUÇÃO
ORDEM DE PRODUÇÃO
Modelo ER: ENTIDADEModelo ER: ENTIDADE
Exemplo:
CLIENTE
O rectângulo CLIENTE representa o conjunto de todas as pessoas sobre as quais se deseja manter informações na BD.
Este objecto particular (um dos clientes) é chamado de OCORRÊNCIA de uma entidade, neste caso CLIENTE.
Modelo ER: ENTIDADEModelo ER: ENTIDADE
As instâncias (ocorrências) de uma entidade não são representadas no DER mas são semanticamente interpretadas no mesmo, ou seja, ao visualizar uma entidade, devemos entendê-la como uma tabela de dados, onde cada linha representa uma instância da mesma.
FUNCIONÁRIOFUNCIONÁRIO
Matrícula Nome Data Admissão
4456 João Carlos da Silva 29/04/91
6689 Sílvia de Oliveira 30/02/92
1203 Carla Martinez 14/04/92
Modelo ER: ENTIDADEModelo ER: ENTIDADE
Exemplo:
Quais são as “coisas” que vocês conseguem identificar nos LABORATÓRIOS de INFORMÁTICA?
Computadores Mesas Pessoas Quadro Canetas
Modelo ER: ENTIDADEModelo ER: ENTIDADE
PERGUNTA 1 !!
Todas estas “coisas” identificadas deveriam ter os seus dados
armazenados, caso nós quiséssemos desenvolver
um Sistema para Controlar os Equipamentos
dos Laboratórios de Informática?
NÃO!!!
Pois se quero controlar equipamentos,
a entidade PESSOA, por exemplo, não
teria importância alguma no contexto
Modelo ER: ENTIDADEModelo ER: ENTIDADE
PERGUNTA 2!!
Se ao invés do caso anterior, nós quiséssemos desenvolver um sistema para controlar não somente os Equipamentos existentes mas também a Utilização dos Laboratórios ?
Neste caso temos que lembrar que
quem utiliza, ou seja, as PESSOAS são
de interesse do sistema
Modelo ER: PROPRIEDADESModelo ER: PROPRIEDADES
Além de especificar as entidades, ou seja, os objectos sobre os quais se deseja manter informações, o MER deve permitir a especificação das PROPRIEDADES destas entidades.
Estas propriedades são :
Participar num Relacionamento
Ter um ATRIBUTO
Modelo ER: RELACIONAMENTOModelo ER: RELACIONAMENTO
RELACIONAMENTO RELACIONAMENTO
Conjunto de associações entre entidades
DEPARTAMENTODEPARTAMENTO PESSOAPESSOALOTAÇÃO
• Um conjunto de objectos classificados como pessoa (Entidade PESSOA) ;• Um conjunto de objectos classificados como departamento (Entidade DEPARTAMENTO);• Um conjunto de ASSOCIAÇÕES, cada uma ligando um departamento a uma pessoa (relacionamento LOTAÇÃO);
Modelo ER: RELACIONAMENTOModelo ER: RELACIONAMENTO
No nosso dia-a-dia convivemos com os mais variados tipos de entidades (objectos reais), que são descritos por uma série de atributos (características) e que expressam uma realidade de existência.
Estas entidades do dia-a-dia estão relacionadas de forma a mostrar a realidade com um conteúdo lógico
As pessoas Moram em Apartamentos; Os apartamentos Formam Condomínios; Os condomínios Localizam-se em Ruas ou Avenidas; As Avenidas e Ruas Estão numa Cidade
Modelo ER: RELACIONAMENTOModelo ER: RELACIONAMENTO
RELACIONAMENTO RELACIONAMENTO
Assim como ocorre com as entidades, temos as ocorrências ou instâncias de relacionamentos.
Isto pode ser melhor observado através do Diagrama de Ocorrências.
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRepresentação das Entidade e AtributosRepresentação das Entidade e Atributos
Automóvel
Livros
Automovel (Marca, Modelo, Ano, Cor, Cilindrada, Nº quilómetros)
Livro (Título, Nº Páginas, Anos, Autor, Língua)
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelacionamentos entre entidadesRelacionamentos entre entidades
Relações unárias
Relações binárias
Relações ternárias
Empregados
R
Clientes
R Contas
Realizadores Filmes
Actores
R
Um para Um – 1:1Um para Um – 1:1 Uma entidade em A está associada no máximo a uma
entidade em B, e uma entidade em B está associada a no máximo uma entidade em A.
a1
a2
a3
a4
b1
b2
b3
b4
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária 1:1 (Um para Relação Binária 1:1 (Um para
Um)Um)
Leitura:
1 Professor lecciona uma e uma só Disciplina 1 Disciplina é leccionada por um e um só Professor
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária 1:1 (Um para Relação Binária 1:1 (Um para
Um)Um)
Um para muitos – 1:NUm para muitos – 1:N Uma entidade em A está associada a várias entidades em
B. Uma entidade em B, entretanto, deve estar associada no máximo a uma entidade em A.
a1
a2
b1
b2
b3
b4
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária 1:N (Um para Relação Binária 1:N (Um para
Vários)Vários)
Leitura:
Num Departamento trabalham vários Empregados 1 Empregado trabalha num e num só Departamento
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária 1:N (Um para Relação Binária 1:N (Um para
Vários)Vários)
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária 1:N (Um para Relação Binária 1:N (Um para
Vários)Vários)
Muitos para muitos – N:N Muitos para muitos – N:N ou M:Nou M:N
Uma entidade em A está associada a qualquer número de entidades em B e uma entidade em B está associada a um número qualquer de entidades em A.
a1
a2
a3
a4
b1
b2
b3
b4
PSI – Módulo 13
Leitura:
1 Autor escreve vários Livros1 Livro é escrito por vários Autores
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária N:N (Vários para Vários)Relação Binária N:N (Vários para Vários)
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária N:N (Vários para Vários)Relação Binária N:N (Vários para Vários)
PSI – Módulo 13
Modelo E-RModelo E-RRelação Binária N:N (Vários para Vários)Relação Binária N:N (Vários para Vários)
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