Banco de Dados

Aula 1 - Prof. Bruno Moreno

16/08/2011

Roteiro

• Apresentação do professor e disciplina• Definição de Banco de Dados• Sistema de BD vs Tradicional• Principais características de BD

– Natureza autodescritiva de um sistema de BD– Isolamento entre programas e dados, e abstração de dados– Suporte a múltiplas visões dos dados– Compartilhamento de dados e processamento de

transação multiusuário

• Profissionais de BD• Vantagens do uso de BD

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Apresentação - Professor

• Bruno Neiva Moreno

– Graduação: UFPB

– Mestrado: UFPE

– bruno@dce.ufpb.br

– www.brunomoreno.com

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Apresentação – Disciplina

• Curso: Banco de Dados• Ementa

– Conceitos e características de Sistemas de Informação– Funcionalidades de um SGBD– Banco de Dados Relacionais – Modelagem de Dados– Arquitetura e Infra-Estrutura de BD– Projeto e Implementação de sistemas de informação

suportados por Bancos de Dados – Gatilhos e visões – Transações

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 1 - Introdução

(1) Definição de Banco de Dados

• Emprego de Banco de Dados

• Vantagens de uso de Banco de Dados

• Definição de SGBD

• Estrutura geral de um SGBD

• Profissionais de Banco de Dados

• Exemplos de SGBD

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 1 - Introdução

(2) Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados: conceitos e arquitetura

• Histórico

• Tipos

• Modelo de dados, esquemas e instâncias

• Arquitetura e independência de dados

• Linguagens de banco de dados

(3) Apresentação do PostgreSQL

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 2 – Modelagem Conceitual(1) Esquema geral de modelagem de BD

(2) Conceitos básicos de modelagem• Tipos

• Entidades

• Atributo-chave

• Relacionamento

(3) Diagrama Entidade-Relacionamento• Notações

• Especialização e generalização

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 3 – O Modelo Relacional

(1) Conceitos do modelo relacional

• Tipos

• Entidades

• Restrições e esquemas

• Mapeamento MER para Relacional

• Restrições de domínio

• Restrições de chave

• Integridade referencial

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 3 – O Modelo Relacional

(2) Álgebra Relacional

• Operações unárias

• Seleção

• Projeção

• Operações baseadas na teoria dos conjuntos

• União, interseção e subtração

• Produto cartesiano

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 3 – O Modelo Relacional

(2) Álgebra Relacional

• Operações unárias– Seleção

– Projeção

• Operações baseadas na teoria dos conjuntos– União, interseção e subtração

– Produto cartesiano

• Operações binárias– Junção e divisão, divisão

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 3 – O Modelo Relacional

(2) Álgebra Relacional

• Outras operações relacionais– Funções agregadas e agrupamento

– Operações de clausura recursiva

– Operações de junção externa

– Operação de união externa

• Calculo Relacional

(3) Projeto de Banco de dados relacional baseado no mapeamento MER-Relacional

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Prova 1

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 4 – SQL

(1) Definição de dados e tipos de dados

(2) Restrições (chaves)

(3) Comandos de alterações (alter, drop)

(4) Consultas SQL

• Select-from-where

• Aliases

• Where ausente e uso de asterisco

• Operações de conjuntos

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 4 – SQL

(4) Consultas SQL

• Comparações

• Ordenação

• Consultas aninhadas e comparação

• Junções

• Funções de agregação

• Agrupamento: Group by e having

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 4 – SQL(5) Comandos de inserção, exclusão e atualização

• Insert• Delete• Update

(6) Restrições genéricas(7) Visões(8 ) SQL embutida e SQL dinâmica(9 ) Programação de funções(10) Procedimentos armazenados em banco de dados

(stored procedures)

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 5 – Projeto de Banco de Dados

(1) Diretrizes e orientações para projeto de BD

(2) Normalização de um banco de dados relacional

(3) Programação de um banco de dados integrando-o com Java: JDBC

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Apresentação – Disciplina

• Módulo 6 – Processamento de Transações

– Teoria do processamento de Transações

– Técnicas de controle de concorrência

– Técnicas de recuperação de banco de dados

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Prova 2

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Avaliações

• Prova I = Módulo 1 + Módulo 2 + Módulo 3

• Prova II = Módulo 4 + Módulo 5 + Módulo 6

• Projeto– Fase I

• Modelagem ER (DER)

– Fase II• Otimizações no modelo

– Fase III• Sistema acessando a base de dados (PostgreSQL)

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Avaliações

• Nota 1– 80% da Prova I

– 20% da Fase I do Projeto

• Nota 2– 80% da Prova II

– 20% da Fase II do Projeto

• Nota 3– Projeto final

• Média = Nota 1 + Nota 2 + Nota 3

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Controle de frequência

• 25% de 35 aulas = 9 aulas

• Horário das aulas

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Bibliografia

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DEFINIÇÃO DE BANCO DE DADOSBanco de Dados

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Emprego de BD

• Representam papel crítico em todas as áreas de uso de computadores

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Emprego de BD

• Um banco de dados é uma coleção de dados relacionados

• Dados representam fatos que podem ser gravados e que possuem um significado implícito

• Exemplo: nomes e números de telefone podem ser gravados em uma agenda de papel ou agenda telefônica

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Emprego de BD

• Outros exemplos

– Banco de dados de clientes

– Banco de dados de um banco

– Catálogo de uma biblioteca

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Emprego de BD

• Banco de dados possui um significado restrito:

(1) Representa aspectos do mundo real

• Mudanças no minimundo refletem no banco de dados

(2) É uma coleção lógica e coerente de dados com algum significado inerente

(3) É projetado, construído e povoado por dados atendendo a uma proposta específica

• Possui um grupo de usuários e aplicações

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Emprego de BD

• Um BD pode ser gerado e mantido manualmente ou de forma automatizada

– Sistemas de arquivos permanentes

• Aplicações escritas para tarefas específicas

– Sistemas gerenciadores de banco de dados

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SGBD DBMSDatabase Management SystemSistema Gerenciador de Banco de Dados

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Emprego de BD

Sistema de Arquivos Sistema de Banco de Dados

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Dados(arquivos)

Aplicativos Dados(arquivos)

Aplicativos SGBD

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Definição de SGBD

• Um SGBD é uma coleção de programas que permite aos usuários criar e manter um banco de dados.

• É um sistema de software de propósito geral que facilita a definição, construção, manipulação e compartilhamento de banco de dados entre vários usuários e aplicações

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Definição de SGBD

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Coleção de programas

Programa 1

Programa 2

Programa N

...

DEFINIÇÃO

CONSTRUÇÃO

MANIPULAÇÃO

COMPARTILHAMENTO

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Definição de SGBD

• Definição– Especificar tipos de dados, estruturas e restrições para dados a

serem armazenados no BD

• Construção– Processo de armazenar os dados em uma mídia apropriada e

controlada pelo SGBD

• Manipulação– Inclui funções como pesquisas em BD para recuperar (resgatar)

algum dado específico, atualizar o BD e gerar relatórios

• Compartilhamento– Permite que múltiplos usuários acessem, concorrentemente, o

banco de dados

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Definição de SGBD

• Outras funções importantes

– Proteção

• Contra mau funcionamento e falhas em hardware e software e segurança contra acesso não permitido ou malicioso

– Manutenção

• Manutenção no sentido de atualização constante para bancos de dados muito antigos

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Definição de SGBD

32Aula 1 - 14:23

Um Exemplo: Universidade

• Armazena-se dados para representar cada aluno, disciplina, turma, histórico escolar e pré-requisito como um registro no arquivo apropriado

• Relacionamentos entre os registros

• Manipulação do banco de dados envolve consulta e atualização

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Um Exemplo: Universidade

• Exemplos de consultas

– Recuperar uma lista de todas as disciplinas e notas

– Listar os nomes e notas dos alunos matriculadosna disciplina ‘Banco de dados’ oferecida nosegundo semestre de 2008

– Listar os pré-requisitos do curso de ‘Banco dedados’

34Aula 1 - 14:23

Um Exemplo: Universidade

• Exemplos de atualizações

– Alterar o tipo de aluno de ‘Silva’ para segundo ano

– Criar outra turma 'para a disciplina ‘Banco de dados’ para este semestre

– Inserir uma nota ‘A’ para ‘Silva’ na turma ‘Banco de dados’ do último semestre

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Um Exemplo: Universidade

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SISTEMA DE BD X TRADICIONALBanco de Dados I

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SGBD

Sistema de BD x Tradicional

• Abordagem tradicional

– Uso de arquivos e programação

– Cada usuário define e implementa os arquivos necessários para uma aplicação específica

– Exemplo: Universidade

• Um arquivo para alunos e suas notas (secretaria)

• Alunos e mensalidades (contabilidade)

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Redundância Ambigüidade Desperdício de armazenamento

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Sistema de BD x Tradicional

• Sistemas de Banco de Dados– Único repositório de dados

• Acessado por diversos usuários

• Acessado por diversas aplicações

– Principais características(1) Natureza de autodescritiva de um sistema de BD

(2) Isolamento entre programas e dados, e abstração de dados

(3) Suporte a múltiplas visões dos dados

(4) Compartilhamento de dados e processamento de transação multiusuário

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Natureza de autodescritivade um sistema de BD

• O sistema de banco de dados contém definição completa de sua estrutura e restrições

• Catálogo do BD

– Informações sobre a estrutura de cada arquivo, tipo e formato de armazenamento de cada item de dado e restrições

– Metadados

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Natureza de autodescritivade um sistema de BD

• O catálogo é usado pelo:

– Software de SGBD

– Usuários do banco de dados que precisam de informações sobre a estrutura do banco de dados

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Isolamento entre programas e dados, e abstração de dados

• Independência de dados do programa– A estrutura dos arquivos de dados é armazenada no

catálogo do SGBD separadamente dos programas de acesso

– Propriedade: independência programa-dados

• Independência da operação do programa– Uma operação é especificada em duas partes:

• A interface de uma operação inclui o nome da operação e os tipos de dados de seus argumentos

• A implementação da operação pode ser alterada sem afetar a interface

– Propriedade: independência programa-operação

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Isolamento entre programas e dados, e abstração de dados

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Independência programa-dados

Independência programa-operação

Abstração de Dados

Aula 1 - 14:23

Abstração de Dados

• Um SGBD oferece aos usuários uma representação conceitual dos dados

– Não inclui detalhes sobre armazenamento

– Operações implementadas

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Modelo de dados

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Qual é mais interessante?

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ou

Nome do item de dado Posição Inicial do Registro Tamanho em caracteres

Nome 1 30

NumeroDoAluno 31 4

Turma 35 4

Curso_Hab 39 4

Aula 1 - 14:24

Abstração de Dados

• Na abordagem de BD, todos os detalhes estão descritos no catálogo

• Usuários e aplicações referem-se aos dados utilizando a representação conceitual

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Suporte para Múltiplas Visões dos Dados

• Visão– Subconjunto do banco de dados

– Contém dado virtual derivado dos arquivos do banco de dados, mas que não estão armazenados explicitamente

• SGBD multiusuário– Usuários têm uma série de aplicações distintas

– SGBD precisa oferecer facilidades para definir múltiplas visões

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Compartilhamento de Dados e processamento de transação multiusuários• SGBD multiusuário

– Permite que múltiplos usuários acessem o banco de dados ao mesmo tempo

• Software de controle de concorrência– Garante que vários usuários tentando atualizar o

mesmo dado faça isso de uma maneira controlada• Resultado dessas atualizações seja correto

• Aplicações de processamento de transação on-line (OLPT)– Regra fundamental do SGBD multi-usuário: suporte a

execução de transações concorrentes

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Compartilhamento de Dados e processamento de transação multiusuários• Transação

– Fundamental para muitas aplicações de banco de dados

– Programa em execução ou processo que inclui um ou mais acessos ao banco de dados

– Propriedades ACID• Atomicidade: A transação será executada totalmente ou não será

executada

• Consistência: Transações não podem quebrar as regras de negócio e de BD. Banco continuará sendo consistente.

• Isolamento: Transação não será interferida por outra transação concorrente.

• Durabilidade: Garante que o que foi salvo não será mais perdido.

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Freqüência!

Aula 1 - BD - Prof. Bruno Moreno

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