sistema gerenciador de banco de dados

8/4/2019 Sistema Gerenciador de Banco de Dados

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Unimar - Universidade de Marlia F.C.T.

Apresentao

Este curso tem como objetivo, oferecer uma noo geral sobre a construo de sistemasde banco de dados. Para isto, necessrio estudar modelos para a construo de projetos

lgicos de bancos de dados, modelos para a construo de projetos fsicos de banco de dados,tcnicas de controle de dependncia de dados e mtodos de consultas.

Para construo dos modelos lgicos, ser estudado o modelo Entidade Relacionamento,utilizando a abordagem proposta em [ELMAS89] que oferece uma notao rica em recursos,

permitindo a modelagem de entidades normais, fracas, atributos simples, compostos,multivalorados, derivados e a modelagens de objetos mais complexos como classes e subclasses(modelo Entidade Relacionamento Extendido).

Para construo dos modelos fsicos, ser estudado o modelo Relacional comooriginalmente proposto por Codd.

Para eliminar dependncia de dados, utilizaremos a normalizao, abordando a 1a, a 2a, a3a Formas Normais, propostas originalmente por Codd.

Para a elaborao de consultas, ser estudado a lgebra Relacional, que nada mais doque uma forma cannica para as linguagens de consulta e a linguagem de consultas SQL.

Sistemas de Bancos de Dados Pgina 1


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1. Introduo e Conceitos Gerais

A tecnologia aplicada aos mtodos de armazenamento de informaes vem crescendo egerando um impacto cada vez maior no uso de computadores, em qualquer rea em que os

mesmos podem ser aplicados.Um banco de dados pode ser definido como um conjunto de dados devidamente

relacionados. Por dados podemos compreender como fatos conhecidos que podem serarmazenados e que possuem um significado implcito. Porm, o significado do termo banco dedados mais restrito que simplesmente a definio dada acima. Um banco de dados possui asseguintes propriedades:

um banco de dados uma coleo lgica coerente de dados com um significadoinerente; uma disposio desordenada dos dados no pode ser referenciada comoum banco de dados;

um banco de dados projetado, construdo e populado com dados para um propsitoespecfico; um banco de dados possui um conjunto pr definido de usurios eaplicaes;

um banco de dados representa algum aspecto do mundo real, o qual chamado demini-mundo ; qualquer alterao efetuada no mini-mundo automaticamenterefletida no banco de dados.

Um banco de dados pode ser criado e mantido por um conjunto de aplicaesdesenvolvidas especialmente para esta tarefa ou por um Sistema Gerenciador de Banco deDados (SGBD). Um SGBD permite aos usurios criarem e manipularem bancos de dados de

propsito geral. O conjunto formado por um banco de dados mais as aplicaes que manipulamo mesmo chamado de Sistema de Banco de Dados.

1.1. Abordagem Banco de Dados X Abordagem ProcessamentoTradicional de Arquivos

1.1.1. Auto Informao

Uma caracterstica importante da abordagem Banco de Dados que o SGBD mantm nosomente os dados mas tambm a forma como os mesmos so armazenados, contendo umadescrio completa do banco de dados. Estas informaes so armazenadas no catlogo doSGBD, o qual contm informaes como a estrutura de cada arquivo, o tipo e o formato dearmazenamento de cada tipo de dado, restries, etc. A informao armazenada no catlogo

chamada de Meta Dados. No processamento tradicional de arquivos, o programa que irmanipular os dados deve conter este tipo de informao, ficando limitado a manipular asinformaes que o mesmo conhece. Utilizando a abordagem banco de dados, a aplicao podemanipular diversas bases de dados diferentes.

1.1.2. Separao entre Programas e Dados

No processamento tradicional de arquivos, a estrutura dos dados est incorporada aoprograma de acesso. Desta forma, qualquer alterao na estrutura de arquivos implica naalterao no cdigo fonte de todos os programas. J na abordagem banco de dados, a estrutura alterada apenas no catlogo, no alterando os programas.


Sistema de Banco

de Dados

DadosMeta Dados

Software de Acesso aosDados

Software para processar manipulao

Programas de Aplicao/Consulta

SGBD


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Figura 1. Um ambiente de Sistema de Banco de Dados

1.1.3. Abstrao de Dados

O SGBD deve fornecer ao usurio uma representao conceitual dos dados, semfornecer muitos detalhes de como as informaes so armazenadas. Um modelo de dados uma abstrao de dados que utilizada para fornecer esta representao conceitual utilizandoconceitos lgicos como objetos, suas propriedades e seus relacionamentos. A estrutura

detalhada e a organizao de cada arquivo so descritas no catlogo.

1.1.4. Mltiplas Vises de Dados

Como um conjunto de informaes pode ser utilizada por um conjunto diferenciado deusurios, importante que estes usurios possam ter vises diferentes da base de dados. Umaviso definida como um subconjunto de uma base de dados, formando deste modo, umconjunto virtual de informaes.

1.2. Usurios

Para um grande banco de dados, existe um grande nmero de pessoas envolvidas, desde

o projeto, uso at manuteno.

1.2.1. Administrador de Banco de Dados (DBA)

Em um ambiente de banco de dados, o recurso primrio o banco de dados por si s e orecurso secundrio o SGBD e os softwares relacionados. A administrao destes recursos cabeao Administrador de Banco de Dados, o qual responsvel pela autorizao de acesso ao bancode dados e pela coordenao e monitorao de seu uso.

1.2.2. Projetista de Banco de Dados

O Projetista de Banco de Dados responsvel pela identificao dos dados que devem

ser armazenados no banco de dados, escolhendo a estrutura correta para representar e armazenardados. Muitas vezes, os projetistas de banco de dados atuam como staff do DBA, assumindo



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outras responsabilidades aps a construo do banco de dados. funo do projetista tambmavaliar as necessidades de cada grupo de usurios para definir as vises que sero necessrias,integrando-as, fazendo com que o banco de dados seja capaz de atender a todas as necessidadesdos usurios.

1.2.3. Usurios Finais

Existem basicamente trs categorias de usurios finais que so os usurios finais dobanco de dados, fazendo consultas, atualizaes e gerando documentos:

usurios casuais: acessam o banco de dados casualmente, mas que podem necessitarde diferentes informaes a cada acesso; utilizam sofisticadas linguagens deconsulta para especificar suas necessidades;

usurios novatos ou paramtricos: utilizam pores pr-definidas do banco de dados,utilizando consultas preestabelecidas que j foram exaustivamente testadas;

usurios sofisticados: so usurios que esto familiarizados com o SGBD e realizam

consultas complexas.

1.2.4. Analistas de Sistemas e Programadores de Aplicaes

Os analistas determinam os requisitos dos usurios finais e desenvolvem especificaes para transaes que atendam estes requisitos, e os programadores implementam estasespecificaes como programas, testando, depurando, documentando e dando manuteno nomesmo. importante que, tanto analistas quanto programadores, estejam a par dos recursosoferecidos pelo SGBD.

1.3. Vantagens e desvantagens do uso de um SGBD

1.3.1. Controle de Redundncia

No processamento tradicional de arquivos, cada grupo de usurios deve manter seu prprio conjunto de arquivos e dados. Desta forma, acaba ocorrendo redundncias queprejudicam o sistema com problemas como:

toda vez que for necessrio atualizar um arquivo de um grupo, ento todos os gruposdevem ser atualizados para manter a integridade dos dados no ambiente como umtodo;

a redundncia desnecessria de dados levam ao armazenamento excessivo deinformaes, ocupando espao que poderia estar sendo utilizado com outras

informaes.

1.3.2. Compartilhamento de Dados

Um SGBD multi-usurio deve permitir que mltiplos usurios acessem o banco de dadosao mesmo tempo. Este fator essencial para que mltiplas aplicaes integradas possamacessar o banco.

O SGBD multi-usurio deve manter o controle de concorrncia para assegurar que oresultado de atualizaes sejam corretos. Um banco de dados multi-usurios deve fornecerrecursos para a construo de mltiplas vises.

1.3.3. Restrio a Acesso no Autorizado



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Um SGBD deve fornece um subsistema de autorizao e segurana, o qual utilizadopelo DBA para criar contas e especificar as restries destas contas; o controle de restriesse aplica tanto ao acesso aos dados quanto ao uso de softwares inerentes ao SGBD.

1.3.4. Representao de Relacionamentos Complexos entre Dados

Um banco de dados pode incluir uma variedade de dados que esto interrelacionados devrias formas. Um SGBD deve fornecer recursos para se representar uma grande variedade derelacionamentos entre os dados, bem como, recuperar e atualizar os dados de maneira prtica eeficiente.

1.3.5. Tolerncia a Falhas

Um SGBD deve fornecer recursos para recuperao de falhas tanto de software quanto dehardware.

1.3.6. Quando no Utilizar um SGBD

Em algumas situaes, o uso de um SGBD pode representar uma carga desnecessria aoscustos quando comparado abordagem processamento tradicional de arquivos como porexemplo:

alto investimento inicial na compra de software e hardware adicionais;

generalidade que um SGBD fornece na definio e processamento de dados;

sobrecarga na proviso de controle de segurana, controle de concorrncia,recuperao e integrao de funes.

Problemas adicionais podem surgir caso os projetistas de banco de dados ou os

administradores de banco de dados no elaborem os projetos corretamente ou se as aplicaesno so implementadas de forma apropriada. Se o DBA no administrar o banco de dados deforma apropriada, tanto a segurana quanto a integridade dos sistemas podem sercomprometidas. A sobrecarga causada pelo uso de um SGBD e a m administrao justificam autilizao da abordagem processamento tradicional de arquivos em casos como:

o banco de dados e as aplicaes so simples, bem definidas e no se espera mudanasno projeto;

a necessidade de processamento em tempo real de certas aplicaes, que soterrivelmente prejudicadas pela sobrecarga causada pelo uso de um SGBD;

no haver mltiplo acesso ao banco de dados.



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2. Conceitos e Arquiteturas de um SGBD

2.1. Modelos de Dados

Uma das principais caractersticas da abordagem banco de dados, que a mesma fornecealguns nveis de abstrao de dados omitindo ao usurio final, detalhes de como estes dados soarmazenados. Um modelo de dados um conjunto de conceitos que podem ser utilizados

para descrever a estrutura lgica e fsica de um banco de dados. Por estrutura podemoscompreender o tipo dos dados, os relacionamentos e as restries que podem recair sobre osdados.

Os modelos de dados podem ser basicamente de dois tipos:

alto nvel: ou modelo de dados conceitual, que fornece uma viso mais prxima domodo como os usurios visualizam os dados realmente;

baixo nvel: ou modelo de dados fsico, que fornece uma viso mais detalhada domodo como os dados esto realmente armazenados no computador.

2.2. Esquemas e Instncias

Em qualquer modelo de dados utilizado, importante distinguir a descrio do bancode dados do banco de dados por si prprio. A descrio de um banco de dados chamada deesquema de um banco de dados e especificada durante o projeto do banco de dados.Geralmente, poucas mudanas ocorrem no esquema do banco de dados.

Os dados armazenados em um banco de dados em um determinado instante do tempoformam um conjunto chamado de instncia do banco de dados. A instncia altera toda vez

que uma alterao no banco de dados feita.O SGBD responsvel por garantir que toda instncia do banco de dados satisfaa ao

esquema do banco de dados, respeitando sua estrutura e suas restries. O esquema de umbanco de dados tambm pode ser chamado de intenso de um banco de dados e a instncia deextenso de um banco de dados.

2.3. A Arquitetura Trs Esquemas

A principal meta da arquitetura trs esquemas (figura 2) separar as aplicaes dousurio do banco de dados fsico. Os esquemas podem ser definidos como:

nvel interno: ou esquema interno, o qual descreve a estrutura de armazenamentofsico do banco de dados; utiliza um modelo de dados e descreve detalhadamenteos dados armazenados e os caminhos de acesso ao banco de dados;

nvel conceitual: ou esquema conceitual, o qual descreve a estrutura do banco dedados como um todo; uma descrio global do banco de dados, que no fornecedetalhes do modo como os dados esto fisicamente armazenados;

nvel externo: ou esquema de viso, o qual descreve as vises do banco de dados paraum grupo de usurios; cada viso descreve quais pores do banco de dados um grupode usurios ter acesso.


Usurios Finais

NVELEXTERNO

NVELCONCEITUAL

NVELINTERNO

Banco de Dados Armazenado

MapeamentoConceitual Interno

MapeamentoConceitual Externo

...

Esquema Interno

Esquema Conceitual

Viso Externa nViso Externa 1


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Figura 2: Arquitetura Trs Esquemas

2.4. Independncia de Dados

A independncia de dados pode ser definida como a capacidade de se alterar umesquema em um nvel em um banco de dados sem ter que alterar um nvel superior (figura 2).Existem dois tipos de independncia de dados:

independncia de dados lgica: a capacidade de alterar o esquema conceitual sem terque alterar o esquema externo ou as aplicaes do usurio;

independncia de dados fsica: a capacidade de alterar o esquema interno sem terque alterar o esquema conceitual, o esquema externo ou as aplicaes do usurio.

2.5. As Linguagens para Manipulao de Dados

Para a definio dos esquemas conceitual e interno pode-se utilizar uma linguagemchamada DDL (Data Definition Language - Linguagem de Definio de Dados). O SGBD

possui um compilador DDL que permite a execuo das declaraes para identificar as



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descries dos esquemas e para armazen-las no catlogo do SGBD. A DDL utilizada emSGBDs onde a separao entre os nveis interno e conceitual no muito clara.

Em um SGBD em que a separao entre os nveis conceitual e interno so bem claras, utilizado uma outra linguagem, a SDL (Storage Definition Language - Linguagem de Definiode Armazenamento) para a especificao do esquema interno. A especificao do esquema

conceitual fica por conta da DDL.

Em um SGBD que utiliza a arquitetura trs esquemas, necessria a utilizao de maisuma linguagem para a definio de vises, a VDL (Vision Definition Language - Linguagem deDefinio de Vises).

Uma vez que o esquema esteja compilado e o banco de dados esteja populado, usa-seuma linguagem para fazer a manipulao dos dados, a DML (Data Manipulation Language -Linguagem de Manipulao de Dados).

2.6. Os Mdulos Componentes de um SGBD

Um SGBD um sistema complexo, formado por um conjunto muito grande de mdulos.A figura 3 mostra um esquema da estrutura de funcionamento de um SGBD.

2.7. Classificao dos SGBDs

O principal critrio para se classificar um SGBD o modelo de dados no qual baseado.A grande maioria dos SGBDs conteporneos so baseados no modelo relacional, alguns emmodelos conceituais e alguns em modelos orientados a objetos. Outras classificaes so:

usurios: um SGBD pode ser mono-usurio, comumente utilizado em computadorespessoais ou multi-usurios, utilizado em estaes de trabalho, mini-computadorese mquinas de grande porte;

localizao: um SGBD pode ser localizado ou distribudo; se ele for localizado, entotodos os dados estaro em uma mquina (ou em um nico disco) ou distribudo,onde os dados estaro distribudos por diversas mquinas (ou diversos discos);

ambiente: ambiente homogneo o ambiente composto por um nico SGBD e umambiente heterogneo o ambiente compostos por diferentes SGBDs.



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Figura 3: Estrutura de um Sistema Gerenciador de Banco de Dados


Usurios

DBA

usurios

ocasionais

programadores

de aplicaes

usurios

simples

Memria deDisco

dicionrio dedados

arquivo dedados

gerenciador dearquivos

gerenciadordo banco de

dados

cdigo objetodos

programas deaplicao

compilador dalinguagem de

definio de dados

processador deconsultas

pr-compilador dalinguagem demanipulao de

dados

esquema debanco de dados

consultaschamadasde rotina

programas deaplicao

SGBD


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3. Modelagem de Dados Utilizando o Modelo EntidadeRelacionamento (ER)

O modelo Entidade-Relacionamento um modelo de dados conceitual de alto nvel,

cujos conceitos foram projetados para estar o mais prximo possvel da viso que o usurio temdos dados, no se preocupando em representar como estes dados estaro realmentearmazenados. O modelo ER utilizado principalmente durante o processo de projeto de bancode dados.

3.1. Modelo de Dados Conceitual de Alto Nvel

A figura 4 faz uma descrio simplificada do processo de projeto de um banco de dados.

Figura 4: Fases do Projeto de um Banco de Dados

3.2. Entidades e Atributos


Catlogo do BD

Projeto Fsico

Esquema Conceitual(Modelo do SGBD)

Mapeamento doModelo de Dados

Esquema Conceitual(Alto Nvel)

Projeto Conceitual

Requisitos do Banco deDados

Anlise e Coleta deRequisitos

Mini-Mundo


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O objeto bsico tratado pelo modelo ER a entidade, que pode ser definida como umobjeto do mundo real, concreto ou abstrato e que possui existncia independente. Cada entidade

possui um conjunto particular de propriedades que a descreve chamado atributos. Um atributopode ser dividido em diversas sub-partes com significado independente entre si, recebendo onome de atributo composto. Um atributo que no pode ser subdividido chamado deatributo simples ou atmico.

Os atributos que podem assumir apenas um determinado valor em uma determinadainstncia denominado atributo simplesmente valorado, enquanto que um atributo que podeassumir diversos valores em uma mesma instncia denominado multi valorado.

Um atributo que gerado a partir de outro atributo chamado de atributo derivado.

3.3. Tipos Entidade, Conjunto de Valores, Atributo Chave

Um banco de dados costuma conter grupos de entidades que so similares, possuindo osmesmos atributos, porm, cada entidade com seus prprios valores para cada atributo. Esteconjunto de entidades similares definem um tipo entidade. Cada tipo entidade identificada

por seu nome e pelo conjunto de atributos que definem suas propriedades. A descrio do tipoentidade chamada de esquema do tipo entidade, especificando o nome do tipo entidade, onome de cada um de seus atributos e qualquer restrio que incida sobre as entidades.

Uma restrio muito importante em uma entidade de um determinado tipo entidade achave. Um tipo entidade possui um atributo cujos valores so distintos para cada entidadeindividual. Este atributo chamado atributo chave e seus valores podem ser utilizados paraidentificar cada entidade de forma nica. Muitas vezes, uma chave pode ser formada pelacomposio de dois ou mais atributos. Uma entidade pode tambm ter mais de um atributochave.

Cada atributo simples de um tipo entidade est associado com um conjunto de valores

denominado domnio, o qual especifica o conjunto de valores que podem ser designados paraeste determinado atributo para cada entidade.

3.4. Tipos e Instncias de Relacionamento

Alm de conhecer detalhadamente os tipos entidade, muito importante conhecertambm os relacionamentos entre estes tipos entidades.

Um tipo relacionamento R entre n entidades E1, E2, ..., En, um conjunto deassociaes entre entidades deste tipo. Informalmente falando, cada instncia de relacionamentor1 em R uma associao de entidades, onde a associao inclui exatamente uma entidade decada tipo entidade participante no tipo relacionamento. Isto significa que estas entidades esto

relacionadas de alguma forma no mini-mundo. A figura 5 mostra um exemplo entre dois tiposentidade (empregado e departamento) e o relacionamento entre eles (trabalha para). Repare que

para cada relacionamento, participam apenas uma entidade de cada tipo entidade, porm, umaentidade pode participar de mais do que um relacionamento.


DepartamentoTrabalha Para

Empregado

e1

e2

e3e4

e5

e6

e7

d1

d2

d3


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Figura 5: Exemplo de um Relaciomento

3.5. Grau de um Relacionamento

O grau de um tipo relacionamento o nmero de tipos entidade que participam do tiporelacionamento. No exemplo da figura 5, temos um relacionamento binrio. O grau de umrelacionamento ilimitado, porm, a partir do grau 3 (ternrio), a compreenso e a dificuldadede se desenvolver a relao corretamente se tornam extremamente complexas.

3.6. Outras Caractersticas de um Relacionamento

3.6.1. Relacionamentos como Atributos

Algumas vezes conveniente pensar em um relacionamento como um atributo.Considere o exemplo da figura 5. Podemos pensar departamento como sendo um atributo da

entidade empregado, ou empregado, como um atributo multivalorado da entidadedepartamento. Se uma entidade no possuir existncia muito bem definida, talvez seja maisinteressante para a coesividade do modelo lgico que ela seja representada como um atributo.

3.6.2. Nomes de Papis e Relacionamentos Recursivos

Cada tipo entidade que participa de um tipo relacionamento desempenha um papelparticular no relacionamento. O nome do papel representa o papel que uma entidade de um tipoentidade participante desempenha no relacionamento. No exemplo da figura 5, ns temos o

papel empregado ou trabalhador para o tipo entidade EMPREGADO e o papel departamento ouempregador para a entidade DEPARTAMENTO. Nomes de papis no so necessariamenteimportantes quando todas as entidades participantes desempenham papis diferentes. Algumasvezes, o papel torna-se essencial para distinguir o significado de cada participao. Isto muitocomum em elacionamentos recursivos.

Um relacionamento recursivo um relacionamento entre entidades do mesmo tipoentidade. Veja o exemplo da figura 6.


Su ervisionado

Supervisiona

Supervisiona

EMPREGADO

e1

e2

e3

e4

e5


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Figura 6 - Um Relacionamento Recursivo

No exemplo, temos um relacionamento entre o tipo entidade EMPREGADO, onde umempregado pode supervisionar outro empregado e um empregado pode ser supervisionado por

outro empregado.

3.6.3. Restries em Tipos Relacionamentos

Geralmente, os tipos relacionamentos sofrem certas restries que limitam as possveiscombinaes das entidades participantes. Estas restries so derivadas de restries impostas

pelo estado destas entidades no mini-mundo. Veja o exemplo da figura 7.

Figura 7 - Relacionamento EMPREGADO gerencia DEPARTAMENTO

No exemplo da figura 7, temos a seguinte situao: um empregado pode gerenciar apenasum departamento, enquanto que um departamento, pode ser gerenciado por apenas umempregado. A este tipo de restrio, ns chamamos cardinalidade. A cardinalidade indica onmero de relacionamentos dos quais uma entidade pode participar. A cardinalidade pode ser:1:1, 1:N, M:N. No exemplo da figura 7, a cardinalidade 1:1, pois cada entidade empregado

pode gerenciar apenas um departamento e um departamento pode ser gerenciado por apenas umempregado. No exemplo da figura 5, no relacionamento EMPREGADO Trabalha ParaDEPARTAMENTO, o relacionamento 1:N, pois um empregado pode trabalhar em apenas um

departamento, enquanto que um departamento pode possuir vrios empregados. Na figura 8temos um exemplo de um relacionamento com cardinalidade N:M.


Departamento

Gerencia

Empregado

e1

e2

e3

e4

e5

e6

e7

d1

d2

d3


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Figura 8 - Relacionamento N:M

No exemplo da figura 8, ns temos que um empregado pode trabalhar em vrios projetosenquanto que um projeto pode ter vrios empregados trabalhando.

Outra restrio muito importante a participao. A participao define a existncia deuma entidade atravs do relacionamento, podendo serparcial ou total. Veja o exemplo dafigura 7. A participao do empregado parcial pois nem todo empregado gerencia umdepartamento, porm a participao do departamento neste relacionamento total pois tododepartamento precisa ser gerenciado por um empregado. Desta forma, todas as entidades dotipo entidade DEPARTAMENTO precisam participar do relacionamento, mas nem todas asentidade do tipo entidade EMPREGADO precisam participar do relacionamento. J no exemplo

da figura 5, ambas as participaes so totais pois todo empregado precisa trabalhar em umdepartamento e todo departamento tem que ter empregados trabalhando nele.

Estas restries so chamadas de restries estruturais.

Algumas vezes, torna-se necessrio armazenar um atributo no tipo relacionamento. Vejao exemplo da figura 7. Eu posso querer saber em que dia o empregado passou a gerenciar odepartamento. difcil estabelecer a qual tipo entidade pertence atributo, pois o mesmo definido apenas pela existncia do relacionamento. Quando temos relacionamentos comcardinalidade 1:1, podemos colocar o atributo em uma das entidades, de preferncia, em umacujo tipo entidade tenha participao total. No caso, o atributo poderia ir para o tipo entidadedepartamento. Isto porque nem todo empregado participar do relacionamento. Caso a

cardinalidade seja 1:N, ento podemos colocar o atributo no tipo entidade com participao N.Porm, se a cardinalidade for N:M, ento o atributo dever mesmo ficar no tipo relao. Veja oexemplo da figura 8. Caso queiramos armazenar quantas horas cada empregado trabalhou emcada projeto, ento este dever ser um atributo do relacionamento.

3.6.4. Tipos Entidades Fracas

Alguns tipos entidade podem no ter um atributo chave por si s. Isto implica que nopoderemos distinguir algumas entidades por que as combinaes dos valores de seus atributospodem ser idnticas. Estes tipos entidade so chamados entidades fracas. As entidades destetipo precisam estar relacionadas com uma entidade pertencente ao tipo entidade proprietria.Este relacionamento chamado de relacionamento identificador. Veja o exemplo da figura 9.


PossuiDependentesEmpregado

e1

e2p1

p2

p3

Dependente

ProjetoTrabalha Em

Empregado

e1e2

e3

e4

p1

p2

p3


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Figura 9 - Relacionamento com uma Entidade Fraca (Dependente)

O tipo entidade DEPENDENTE uma entidade fraca pois no possui um mtodo deidentificar uma entidade nica. O EMPREGADO no uma entidade fraca pois possui umatributo para identificao (atributo chave). O nmero do RG de um empregado identifica umnico empregado. Porm, um dependente de 5 anos de idade no possui necessariamente um

documento. Desta forma, esta entidade um tipo entidade fraca. Um tipo entidade fraca possuiuma chave parcial, que juntamente com a chave primria da entidade proprietria forma umachave primria composta. Neste exemplo: a chave primria do EMPREGADO o RG. A chave

parcial do DEPENDENTE o seu nome, pois dois irmos no podem ter o mesmo nome. Destaforma, a chave primria desta entidade fica sendo o RG do pai ou me mais o nome dodependente.

Todos os exemplos vistos acima foram para relacionamentos binrios, ou seja, entre doistipos entidades diferentes ou recursivos. Porm, o modelo entidade relacionamento no serestringe apenas relacionamentos binrios. O nmero de entidades que participam de um tiporelacionamento irrestrito e armazenam muito mais informaes do que diversosrelacionamentos binrios. Considere o seguinte exemplo:

Um motorista pode efetuar uma viagem para uma localidade dirigindo um determinadocaminho em uma determinada data.

Se efetuarmos trs relacionamentos binrios, no teremos estas informaes de formacompleta como se criassemos um relacionamento ternrio. Veja o resultado como fica noexemplo da figura 10.


data 5

data 4

data 1data 2

data 3

M4

M3

M2

M1

L2L1 L3

C2

C3

C1


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Figura 10 - Relacionamento Ternrio

3.7. Diagrama Entidade Relacionamento

O diagrama Entidade Relacionamento composto por um conjunto de objetos grficosque visa representar todos os objetos do modelo Entidade Relacionamento tais como entidades,atributos, atributos chaves, relacionamentos, restries estruturais, etc.

O diagrama ER fornece uma viso lgica do banco de dados, fornecendo um conceitomais generalizado de como esto estruturados os dados de um sistema.

Os objetos que compem o diagrama ER esto listados a seguir, na figura 11.



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Figura 11- Objetos que Compem o Diagrama ER

3.8. Modelo Entidade Relacionamento Extendido

Os conceitos do modelo Entidade Relacionamento discutidos anteriormente sosuficientes para representar logicamente a maioria das aplicaes de banco de dados. Porm,com o surgimento de novas aplicaes, surgiu tambm a necessidade de novas semnticas paraa modelagem de informaes mais complexas. O modelo Entidade RelacionamentoExtendido (ERE) visa fornecer esta semntica para permitir a representao de informaescomplexas. importante frisar que embora o modelo ERE trate classes e subclasses, ele no

possui a mesma semntica de um modelo orientado a objetos.

O modelo ERE engloba todos os conceitos do modelo ER mais os conceitos desubclasse, superclasse, generalizao e especializao e o conceito de herana de atributos.

3.8.1. Subclasses, Superclasses e Especializaes


Restrio Estrutural (min,max) naParticipao de E1 em R

(min,max) E1R

Taxa de Cardinalidade 1:Npara E1:E2 em R

Participao Parcial de E1 em R,Participao Total de E2 em R

N1R E2E1 R E2E1

ATRIBUTODERIVADO

ATRIBUTOCOMPOSTO

ATRIBUTOMULTI

VALORADO

ATRIBUTOCHAVE

ATRIBUTO

TIPORELACIONAMENTO

IDENTIFICADOR

TIPORELACIONAMENTO

TIPOENTIDADE

FRACA

TIPOENTIDADE


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O primeiro conceito do modelo ERE que ser abordado o de subclasse de um tipoentidade. Como visto anteriormente, um tipo entidade utilizado para representar um conjuntode entidades do mesmo tipo. Em muitos casos, um tipo entidade possui diversos subgruposadicionais de entidades que so significativas e precisam ser representadas explicitamentedevido ao seu significado aplicao de banco de dados. Leve em considerao o seguinteexemplo:

Para um banco de dados de uma empresa temos o tipo entidade empregado, o qualpossui as seguintes caractersticas: nome, rg, cic, nmero funcional, endereo completo(rua, nmero, complemento, cep, bairro, cidade), sexo, data de nascimento e telefone(ddd e nmero); caso o(a) funcionrio(a) seja um(a) engenheiro(a), ento deseja-searmazenar as seguintes informaes: nmero do CREA e especialidade (Civil,Mecnico, Eltro/Eletrnico); caso o(a) funcionrio(a) seja um(a) secretrio(a), entodeseja-se armazenar as seguinte informaes: qualificao (bi ou tri lngue) e osidiomas no qual possui fluncia verbal e escrita.

Se as informaes nmero do CREA, especialidade, tipo e idiomas forem representadasdiretamente no tipo entidade empregado estaremos representando informaes de um conjunto

limitados de entidades empregado para os todos os funcionrios da empresa. Neste caso,podemo criar duas subclasses do tipo entidade empregado: engenheiro e secretria, as quaisiro conter as informaes acima citadas. Alm disto, engenheiro e secretria podem terrelacionamentos especficos.

Uma entidade no pode existir meramente como componente de uma subclasse. Antes deser componente de uma subclasse, uma entidade deve ser componente de uma superclasse. Istoleva ao conceito de herana de atributos; ou seja, a subclasse herda todos os atributos dasuperclasse. Isto porque a entidade de subclasse representa as mesmas caracterscticas de umamesma entidade da superclasse. Uma subclasse pode herdar atributos de superclasses diferentes.

A figura 12 mostra a representao diagramtica do exemplo acima.

Figura 12 - Representao de Superclasse e Subclasses

3.8.3. Especializao


Funo

d

idiomas

qualificao

especializao

No registro

endereo

sexo

rg

no. funcional

dt. nasc.nome

Secretria

Empregado

Engenheiro


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Especializao o processo de definio de um conjunto de classes de um tipo entidade;este tipo entidade chamado de superclasse da especializao. O conjunto de subclasses formado baseado em alguma caracterstica que distingua as entidades entre si.

No exemplo da figura 12, temos uma especializao, a qual podemos chamar defuno.Veja agora no exemplo da figura 13, temos a entidade empregado e duas especializaes.

Figura 13 - Duas Especializaes para Empregado:Funo e Categoria Salarial

Como visto anteriormente, uma subclasse pode ter relacionamentos especficos comoutras entidades ou com a prpria entidade que a sua superclasse. Veja o exemplo da figura14.

Figura 14 - Relacionamentos Entre Subclasses e Entidades

O processo de especializao nos permite:

definir um conjunto de subclasses de um tipo entidade; associar atributos especficos adicionais para cada subclasse;


Categoria SalarialFuno

dd

MensalistaHoristaSecretriaEngenheiro

Empregado

Funo

d

N

liderado

1 lidera

N

N

desenvolvidopor

participa

Projeto

Secretria

Empregado

Engenheiro


20/42


estabelecer tipos relacionamentos especficos entre subclasses e outros tiposentidades.

3.8.4. Generalizao

A generalizao pode ser pensada como um processo de abstrao reverso ao daespecializao, no qual so suprimidas as diferenas entre diversos tipos entidades,identificando suas caractersticas comuns e generalizando estas entidades em uma superclasse

Figura 15 - Tipos EntidadesEngenheiro e Secretria

Figura 16 - GeneralizaoEmpregado para os Tipos Entidades Engenheiro e Secretria

importante destacar que existe diferena semntica entre a especializao e ageneralizao. Na especializao, podemos notar que a ligao entre a superclasse e assubclasses feita atravs de um trao simples, indicando participao parcial por parte dasuperclasse. Analisando o exemplo da figura 12, observado que um empregado no obrigado a ser um engenheiro ou uma secretria. Na generalizao, podemos notar que aligao entre a superclasse e as subclasses feita atravs de um trao duplo, indicandoparticipaototal por parte da superclasse. Analisando o exemplo da figura 16, observadoque um empregado obrigado a ser um engenheiro ou umasecretria.

A letra d dentro do crculo que especifica uma especializao ou uma generalizaosignifica disjuno. Uma disjuno em uma especializao ou generalizao indica que umaentidade do tipo entidade que representa a superclasse pode assumir apenas um papel dentro daSistemas de Bancos de Dados Pgina 20

no. funcional

rgrg nomenome

no. funcional

idiomas

qualificao

especializao

No registro

SecretriaEngenheiro

d

idiomas

qualificao

especializao

no registro

rg

no. funcional

nome

Secretria

Empregado

Engenheiro

Funo


21/42


mesma. Analisando o exemplo da figura 13. Temos duas especializaes para a superclasseEmpregado, as quais so restringidas atravs de uma disjuno. Neste caso, um empregadopode ser um engenheiro ou umasecretria e o mesmo pode serhorista ou mensalista.

Alm da disjuno podemos ter um overlap, representado pela letra o. No caso dooverlap, uma entidade de uma superclasse pode ser membro de mais que uma subclasse em

uma especializao ou generalizao. Analise a generalizao no exemplo da figura 17.Suponha que uma pea fabricada em uma tornearia pode ser manufaturada ou torneada ouainda, pode ter sido manufaturada e torneada.

Figura 17 - Uma Generalizao com Overlap

3.8.5. Lattice ou Mltipla Herana

Uma subclasse pode ser definida atravs de um lattice, ou mltipla herana, ou seja, ela pode ter diversas superclasses, herdando caractersticas de todas. Leve em considerao oseguinte exemplo:

Uma construtora possui diversos funcionrios, os quais podem ser engenheiros ousecretrias. Um funcionrio pode tambm ser assalariado ou horista. Todo gerente dedepartamento da construtora deve ser um engenheiro e assalariado.

O modelo lgico da expresso acima tem o seguinte formato:


o

Preo

No. Projeto

Ordem Servio

Data

no. da pea

Descrio

Torneada

Pea

Manufaturada

Gerente

CategoriaSalarial

Funo

dd

HoristaMensalistaEngenheiroSecretaria

Empregado


22/42


Figura 18 - Um Lattice com a Subclasse Gerente Compartilhada

Neste caso ento, um gerente ser um funcionrio que alm de possuir as caractersticasprprias de Gerente, herdar as caractersticas deEngenheiro e de Mensalista.



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4. O Modelo Relacional

O modelo relacional foi criado por Codd em 1970 e tem por finalidade representar osdados como uma coleo de relaes, onde cada relao representada por uma tabela, ou

falando de uma forma mais direta, um arquivo. Porm, um arquivo mais restrito que umatabela. Toda tabela pode ser considerada um arquivo, porm, nem todo arquivo pode serconsiderado uma tabela.

Quando uma relao pensada como uma tabela de valores, cada linha nesta tabelarepresenta uma coleo de dados relacionados. Estes valores podem ser interpretados comofatos descrevendo uma instncia de uma entidade ou de um relacionamento. O nome da tabela edas colunas desta tabela so utilizados para facilitar a interpretao dos valores armazenados emcada linha da tabela. Todos os valores em uma coluna so necessariamente do mesmo tipo.

Na terminologia do modelo relacional, cada tabela chamada de relao; uma linha deuma tabela chamada de tupla; o nome de cada coluna chamado de atributo; o tipo de dadoque descreve cada coluna chamado de domnio.

4.1. Domnios, Tuplas, Atributos e Relaes

Um domnio D um conjunto de valores atmicos, sendo que por atmico, podemoscompreender que cada valor do domnio indivisvel. Durante a especificao do domnio importante destacar o tipo, o tamanho e a faixa do atributo que est sendo especificado. Porexemplo:

Coluna Tipo Tamanho Faixa

RG Numrico 10,0 03000000-25999999

Nome Caracter 30 a-z, A-Z

Salrio Numrico 5,2 00100,00-12999,99

Um esquema de relao R, denotado porR(A1, A2, ... , An), onde cada atributo Ai onome do papel desempenhado por um domnio D no esquema relao R, onde D chamadodomnio de Ai e denotado por dom(Ai). O grau de uma relao R o nmero de atributos

presentes em seu esquema de relao.

A instnciar de um esquema relao denotado porr(R) um conjunto de n-tuplasr = [t1, t2, ... , tn] onde os valores de [t1, t2, ... , tn] devem estar contidos no domnio D. O valornulo tambm pode fazer parte do domnio de um atributo e representa um valor no conhecido

para uma determinada tupla.

4.2. Atributo Chave de uma Relao

Uma relao pode ser definida como um conjunto de tuplas distintas. Isto implica que acombinao dos valores dos atributos em uma tupla no pode se repetir na mesma tabela.Existir sempre um subconjunto de atributos em uma tabela que garantem que no havervalores repetidos para as diversas tuplas da mesma, garantindo que t1[SC] t2[SC].

SC chamada de superchave de um esquema de relao. Toda relao possui ao menosuma superchave - o conjunto de todos os seus atributos. Uma chave C de um esquema derelao R uma superchave de R com a propriedade adicional que removendo qualqueratributo A de K, resta ainda um conjunto de atributos K que no uma superchave de R. Umachave uma superchave da qual no se pode extrair atributos. Por exemplo, o conjunto: (RA,

Nome, Endereo) uma superchave para estudante, porm, no uma chave pois se tirarmos ocampo Endereo continuaremos a ter uma superchave. J o conjunto (Nome da Revista,



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Volume, No da Revista) uma superchave e uma chave, pois qualquer um dos atributos queretirarmos, deixaremos de ter uma superchave, ou seja, (Nome da Revista, Volume) noidentifica uma nica tupla.

Em outras palavras, uma superchave uma chave composta, ou seja, uma chaveformada por mais que um atributo. Veja o exemplo abaixo:

Tabela DEPENDENTES

RGResponsvel

Nome Dependente Dt. Nascimento Relao Sexo

10101010 Jorge 27/12/86 Filho Masculino

10101010 Luiz 18/11/79 Filho Masculino

20202020 Fernanda 14/02/69 Conjuge Feminino

20202020 Angelo 10/02/95 Filho Masculino

30303030 Fernanda 01/05/90 Filho Feminino

Quando uma relao possui mais que uma chave (no confundir com chave composta) -como por exemplo RG e CIC para empregados - cada uma destas chaves so chamadas dechaves candidatas. Uma destas chaves candidatas deve ser escolhida como chave primria.

Uma chave estrangeira CE de uma tabela R1 em R2 ou vice-versa, especifica umrelacionamento entre as tabelas R1 e R2.

Tabela DEPARTAMENTO

Nome Nmero RG Gerente

Contabilidade 1 10101010

Engenharia Civil 2 30303030

Engenharia Mecnica 3 20202020

Tabela EMPREGADO

Nome RG CIC Depto. RG Supervisor Salrio

Joo Luiz 10101010 11111111 1 NULO 3.000,00

Fernando 20202020 22222222 2 10101010 2.500,00

Ricardo 30303030 33333333 2 10101010 2.300,00

Jorge 40404040 44444444 2 20202020 4.200,00

Renato 50505050 55555555 3 20202020 1.300,00

4.3. Mapeamento do Modelo Entidade Relacionamento para oModelo Relacional

O mapeamento do modelo entidade relacionamento para o Modelo Relacional segue oitopassos bsicos a saber:

1. Para cada entidade E no modelo ER criada uma tabela T1 no Modelo Relacional queinclua todos os atributos simples de E; para cada atributo composto, so inseridos apenas



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os componentes simples de cada um; um dos atributos chaves de E deve ser escolhidacomo a chave primria de T1;

2. Para cada entidade fraca EF com entidade proprietria E no modelo ER, criada umatabela T1 no Modelo Relacional incluindo todos os atributos simples de EF; para cadaatributo composto , so inseridos apenas os componentes simples de cada um; a chave

primria desta relao T1 ser composta pela chave parcial da entidade fraca EF mais achave primria da entidade proprietria E;

3. Para cada relacionamento regular com cardinalidade 1:1 entre entidades E1 e E2 quegeraram as tabelas T1 e T2 respectivamente, devemos escolher a chave primria de umadas relaes (T1, T2)e inser-la como chave estrangeira na outra relao; se um dos ladosdo relacionamento tiver participao total e outro parcial, ento interessante que a chavedo lado com participao parcial seja inserido como chave estrangeira no lado que tem

participao total;

4. Para cada relacionamento regular com cardinalidade 1:N entre entidades E1 e E2respectivamente e que geraram as tabelas T1 e T2 respectivamente, deve-se inserir a chave

primria de T1 como chave estrangeira em T2;

5. Para cada relacionamento regular com cardinalidade N:N entre entidades E1 e E2, cria-se uma nova tabela T1, contendo todos os atributos do relacionamento mais o atributochave de E1 e o atributo chave de E2; a chave primria de T1 ser composta pelosatributos chave de E1 e E2;

6. Para cada atributo multivalorado A1, cria-se uma tabela T1, contendo o atributomultivalorado A1, mais o atributo chave C da tabela que representa a entidade ourelacionamento que contm A1; a chave primria de T1 ser composta porA1 mais C; seA1 for composto, ento a tabela T1 dever conter todos os atributos de A1;

7. Para cada relacionamento n-rio, n > 2, cria-se uma tabela T1, contendo todos osatributos do relacionamento; a chave primria de T1 ser composta pelos atributos chavesdas entidades participantes do relacionamento;

8. Converta cada especializao com m subclasses {S1, S2, ..., Sm} e superclasse SC, ondeos atributos de SC so {c, a1, a2, ..., an} onde c a chave primria de SC, em tabelasutilizando uma das seguintes opes:

8.1. Crie uma tabela T para SC com os atributos A(T) = {c, a1, a2, ..., an} e chaveC(T) = c; crie uma tabela Ti para cada subclasse Si , 1 i m, com os atributosA(Ti) = {c} A(Si), onde C(T) = c;8.2. Crie uma tabela Ti para cada subclasse Si, 1 i m, com os atributosA(Ti) = A(Si) {c, a1, a2, ..., an} e C(Ti) = c;8.3. Crie uma tabela T com os atributos A(T) = {c, a1, a2, ..., an} A(S1) ... A(Sm) {t} e C(T) = c, onde t um atributo tipo que indica a subclasse qual cadatupla pertence, caso isto venha a ocorrer;8.4. Crie uma tabela T com atributos A(T) = {c, a1, a2, ..., an} A(S1) ... A(Sm) {t1, t2, ..., tm} e C(T) = c; esta opo para generalizaes com overlapping, ecada ti, 1 i m, um atributo booleano indicando se a tupla pertence ou no subclasse Si; embora funcional, esta opo pode gerar uma quantidade muito grandede valores nulos;



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Figura 19 - Mapeamento para o Modelo Relacional

4.4. Dependncia Funcional e Normalizao4.4.1. Dependncia Funcional

Uma dependncia funcional uma restrio entre dois conjuntos de atributos de umabase de dados. Suponha que o esquema de uma base de dados Rpossua n atributosA1, A2, ..., An; pense em R = { A1, A2, ... , An } como a representao universal da base dedados. Uma dependncia funcional, representada porX Y entre dois conjuntos de atributosX e Y que so subconjuntos de Respecificam uma restrio nas tuplas que podem compor umainstncia relao rde R. A restrio estabelece que para qualquer par de tuplas t1 e t2 em rdeforma que t1.[X] = t2.[X], obrigado a existir t1.[Y] = t2.[Y]. Isto significa que os valores docomponente Y em uma tupla em rdepende de, ou determinada pelos valores do

componente X. Para X Y l-se: Y funcionalmente dependente de X, ou X infere sobre Y.Para a base de dados do apndice A temos como exemplo as seguintes dependncias

funcionais:

1. RG { Nome, CIC, Depto., RG_Supervisor, Salrio }2. Nmero_Projeto { Nome_Projeto, Localizao }3. { RG_Empregado, Nmero_Projeto } Horas

alm de outras.

A dependncia 1 implica que o nmero de um RG define de forma nica o nome doempregado e o CIC do empregado. A dependncia 2 implica que o nmero do projeto definede forma nica o nome do projeto e sua localizao e a dependncia 3 implica que oRG do empregado mais o nmero do projeto define de forma nica o nmero de horas que oempregado trabalhou no projeto. A especificao das inferncias deve ser elaborada pelo

projetista de banco de dados em conjunto com o analista de sistemas, pois os mesmos deveroter conhecimento da semntica da base de dados.

4.4.2. Normalizao

O processo de normalizao pode ser visto como o processo no qual so eliminadosesquemas de relaes (tabelas) no satisfatrios, decompondo-os, atravs da separao de seusatributos em esquemas de relaes menos complexas mas que satisfaam as propriedadesdesejadas.


7o Passo - Relacionamento n-rioE

EE

6o Passo - Atrbs. Multi Valorados

mv

cE

5o Passo - Relacionamentos N:N4o Passo - Relacionamentos 1:N3o Passo - Relacionamentos 1:1

2o Passo - Entidades Fracas1o Passo - Entidades Normais

NNEE

N1EE

ou

EE

EE

o

u

EE

c

EFEE


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O processo de normalizao como foi proposto inicialmente por Codd conduz umesquema de relao atravs de um bateria de testes para certificar se o mesmo est na 1a, 2a e 3a

Formas Normais. Estas trs Formas Normais so baseadas em dependncias funcionais dosatributos do esquema de relao.

4.4.2.1. 1a Forma Normal

A 1a Forma Normal prega que todos os atributos de uma tabela devem ser atmicos(indivisveis), ou seja, no so permitidos atributos multivalorados, atributos compostos ouatributos multivalorados compostos. Leve em considerao o esquema a seguir:

CLIENTE

1. Cdigo

2. { Telefone }

3. Endereo: ( Rua, Nmero, Cidade )

gerando a tabela resultante:

Telefone 1 EndereoCliente Cdigo Telefone n Rua No Cidade

sendo que a mesma no est na 1a Forma Normal pois seus atributos no so atmicos. Para quea tabela acima fique na 1a Forma Normal temos que eliminar os atributos no atmicos,gerando as seguintes tabelas como resultado:

Cliente Cdigo Rua Nmero Cidade

Cliente_Telefone Cdigo_Cliente Telefone_Cliente


A 2a Forma Normal prega o conceito da dependncia funcional total. Umadependncia funcional X Y total se removemos um atributo A qualquer do componente Xe desta forma, a dependncia funcional deixa de existir. A dependncia funcional X Y umadependncia funcional parcial se existir um atributo A qualquer do componente X que podeser removido e a dependncia funcional X Y no deixa de existir.

Veja a dependncia funcional 3 do tem 4.4.1.DependnciaFuncional:

{ RG_Empregado, Nmero_Projeto } Horas uma dependncia funcional total, pois se removermos o atributo RG_Empregado ou oatributo Nmero_Projeto, a dependncia funcional deixa de existir.

Uma tabela T est na 2a Forma Normal se estiver na 1a Forma Normal e todo atributo queno compem a chave primria C for totalmente funcionalmente dependente da chave primriaC. Se uma tabela no est na 2a Forma Normal a mesma pode ser normalizada gerando outrastabelas cujos atributos que no faam parte da chave primria sejam totalmente funcionalmentedependente da mesma, ficando a tabela na 2a Forma Normal.




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A 3a Forma Normal prega o conceito de dependncia transitiva. Uma dependnciafuncional X Y em uma tabela T uma dependncia transitiva se existir um conjunto deatributos Z que no um subconjunto de chaves de T e as dependncias X Z, Z Y, sovlidas. Considere a seguinte tabela como exemplo:

Empregado RG Nom

e

No_Departamento Nome_Depto RG_Ger_Depto

onde temos a seguinte dependncia transitiva:

RG { Nome_Depto, RG_Ger_Depto }RG No_DepartamentoNo_Departamento { Nome_Depto, RG_Ger_Depto }

Porm, verifique o caso da tabela abaixo:

Empregado RG CIC Nome

No_Funcional

Neste caso, a dependncia transitiva:RG { Nome, No_Funcional }RG CICCIC { Nome, No_Funcional }

no valida pois o atributo CIC uma chave candidata.

Uma tabela est na 3a Forma Normal se estiver na 2a Forma Normal e no houverdependncia transitiva entre atributos no chave.

4.5. A lgebra RelacionalA lgebra relacional uma coleo de operaes cannicas que so utilizadas para

manipular as relaes. Estas operaes so utilizadas para selecionar tuplas de relaesindividuais e para combinar tuplas relacionadas de relaes diferentes para especificar umaconsulta em um determinado banco de dados. O resultado de cada operao uma novaoperao, a qual tambm pode ser manipulada pela lgebra relacional.

Todos os exemplos envolvendo lgebra relacional implicam na utilizao do banco dedados descrito no apndice A.

4.5.1. A Operao Select

A operao select utilizada para selecionar um subconjunto de tuplas de uma relao,sendo que estas tuplas devem satisfazer uma condio de seleo. A forma geral de umaoperao select :

( )

A letra grega utilizada para representar a operao de seleo; uma expresso booleana aplicada sobre os atributos da relao e o nome da relao sobre a qual ser aplicada a operao select.

Exemplos:

consulta1 =salrio < 2.500,00(EMPREGADO)



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gera a seguinte tabela como resultado:

Tabela consulta1


Ricardo 30303030 33333333 2 10101010 2.300,00

Renato 50505050 55555555 3 20202020 1.300,00

consulta2 =(relao = Filho) .and. (sexo = Feminino)(DEPENDENTES)


Tabela consulta2

RG Responsvel Nome Dependente Dt. Nascimento Relao Sexo

30303030 Adreia 01/05/90 Filho Feminino

As operaes relacionais que podem ser aplicadas na operao select so:

< , > , , , =, alm dos operadores booleanos:

and, or, not.

A operao select unria, ou seja, s pode ser aplicada a uma nica relao. No

possvel aplicar a operao sobre tuplas de relaes distintas.

4.5.2. A Operao Project

A operao project seleciona um conjunto determinado de colunas de uma relao. Aforma geral de uma operao project :

()

A letra grega representa a operao project, representa a lista deatributos que o usurio deseja selecionar e representa a relao sobre a quala operao project ser aplicada.

Exemplos:

consulta3 = Nome, Dt. Nascimento(DEPENDENTES)


Tabela consulta3

Nome Dependente Dt. Nascimento

Jorge 27/12/86 Luiz 18/11/79



30/42


Fernanda 14/02/69

Angelo 10/02/95

Adreia 01/05/90

4.5.3. Sequencialidade de Operaes

As operaes project e select podem ser utilizadas de forma combinada, permitindo queapenas determinadas colunas de determinadas tuplas possam ser selecionadas.

A forma geral de uma operao sequencializada :

(())

Veja o seguinte exemplo:

consulta4 =nome, depto., salario (salario < 2.500,00(EMPREGADO))produz a tabela a seguir como resultado:

Tabela consulta4

Nome Depto. Salrio

Ricardo 2 2.300,00

Renato 3 1.300,00

A consulta4 pode ser reescrita da seguinte forma:

consulta5 =salario < 2.500,00(EMPREGADO)

Tabela consulta5


Ricardo 30303030 33333333 2 10101010 2.300,00

Renato 50505050 55555555 3 20202020 1.300,00

consulta6=nome, depto., salario(CONSULTA5)

Tabela consulta6

Nome Depto. Salrio

Ricardo 2 2.300,00

Renato 3 1.300,00

porm mais elegante utilizar a forma descrita na consulta4.

4.5.4. Operaes Matemticas

Levando em considerao que as relaes podem ser tratadas como conjuntos, podemosento aplicar um conjunto de operaes matemticas sobre as mesmas. Estas operaes so:unio ( ) , interseco ( ) e diferena (). Este conjunto de operaes no unrio, ou seja,Sistemas de Bancos de Dados Pgina 30


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podem ser aplicadas sobre mais de uma tabela, porm, existe a necessidade das tabelaspossuirem tuplas exatamente do mesmo tipo.

Estas operaes podem ser definidas da seguinte forma:

unio - o resultado desta operao representada porR S uma relao T que incluitodas as tuplas que se encontram em Re todas as tuplas que se encontram em S;

interseco - o resultado desta operao representada porR S uma relao T queinclui as tuplas que se encontram em Re em S ao mesmo tempo;

diferena - o resultado desta operao representada por RS uma relao T queinclui todas as tuplas que esto em Rmas no esto em S.

Leve em considerao a seguinte consulta:

Selecione todos os empregados que trabalham no departamento nmero 2 ou quesupervisionam empregados que trabalham no departamento nmero 2.

Vamos primeiro selecionar todos os funcionrios que trabalham no departamentonmero 2.

consulta7 =depto = 2(EMPREGADOS)

Tabela consulta7Nome RG CIC Depto. RG Supervisor Salrio

Fernando 20202020 22222222 2 10101010 2.500,00

Ricardo 30303030 33333333 2 10101010 2.300,00

Jorge 40404040 44444444 2 20202020 4.200,00

Vamos agora selecionar os supervisores dos empregados que trabalham no departamentonmero 2.

consulta8 =

rg_supervisor(CONSULTA7)

Tabela consulta8

RG Supervisor

10101010

20202020

Vamos projetar apenas o rg dos empregados selecionados:

consulta9=rg(CONSULTA7)

Tabela consulta9

RG



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20202020

30303030

40404040

E por fim, vamos unir as duas tabelas, obtendo o resultado final.

consulta10 = CONSULTA8 CONSULTA9Tabela consulta10

RG

20202020

30303030

40404040

10101010

Leve em considerao a prxima consulta:

selecione todos os empregados que desenvolvem algum projeto e que trabalham nodepartamento nmero 2;

Vamos primeiro selecionar todos os empregados que trabalham em um projeto.

consulta11=rg_empregado(EMPREGADO/PROJETO)

Tabela consulta11

RG_Empregado

20202020

30303030

40404040

50505050

Vamos agora selecionar todos os empregados que trabalham no departamento 2.

consulta12 =rg (depto = 2(EMPREGADOS))Tabela consulta12

RG

20202020

30303030

40404040



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Obtemos ento todos os empregados que trabalham no departamento 2 e quedesenvolvem algum projeto.

consulta13 = CONSULTA11 CONSULTA12Tabela consulta13

RG

20202020

30303030

40404040

Leve em considerao a seguinte consulta:

selecione todos os usurios que no desenvolvem projetos;

consulta14 =rg_empregado(EMPREGADO/PROJETO)

Tabela consulta14

RG Empregado

20202020

30303030

40404040

50505050

consulta15 =rg(EMPREGADOS)

Tabela consulta15

RG

10101010

20202020

30303030

4040404050505050

consulta16 = CONSULTA15 CONSULTA14

Tabela consulta16

RG

10101010

4.5.5. Produto Cartesiano



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O produto cartesiano uma operao binria que combina todas as tuplas de duastabelas. Diferente da operao unio, o produto cartesiano no exige que as tuplas das tabelas

possuam exatamente o mesmo tipo. O produto cartesiano permite ento a consulta entretabelas relacionadas utilizando uma condio de seleo apropriada. O resultado de umproduto cartesiano uma nova tabela formada pela combinao das tuplas das tabelas sobre asquais aplicou-se a operao.

O formato geral do produto cartesiano entre duas tabelas Re S :

RSLeve em considerao a seguinte consulta:

encontre todos os funcionrios que desenvolvem projetos em Campinas;

consulta16 = EMPREGADO/PROJETOPROJETOTabela consulta16

RG Empregado Nmero Projeto Nome Nmero Localizao

20202020 5 Financeiro 1 5 So Paulo

20202020 5 Motor 3 10 Rio Claro

20202020 5 Prdio Central 20 Campinas













Vamos agora selecionar as tuplas resultantes que esto devidamente relacionadas que soas que possuem o mesmo valor em nmero do projeto e nmero e cuja localizao sejaCampinas.

consulta17 = rg_empregado, nmero ((nmero_projeto = nmero) .and. (localizao = Campinas)(CONSULTA16))

Tabela consulta17

RG Nmero

40404040 2050505050 20



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A operao produto cartesiano no muito utilizada por no oferecer um resultadootimizado. Veja o tem seguinte.

4.5.6. Operao Juno

A operao juno atua de forma similar operao produto cartesiano, porm, atabela resultante conter apenas as combinaes das tuplas que se relacionam de acordo comuma determinada condio de juno. A forma geral da operao juno entre duas tabelas ReS a seguinte:

R S

Leve em considerao a consulta a seguir:

encontre todos os funcionrios que desenvolvem projetos em Campinas;

consulta18 = EMPREGADOS/PROJETOS nmero_projeto = nmeroPROJETOSTabela consulta18

RG_Empregado Nmero_Projeto Nome Nmero Localizao






consulta19 =localizao = Campinas(CONSULTA18)

Tabela consulta18

RG_Empregado Nmero_Projeto Nome Nmero Localizao


50505050

20 Prdio Central 20 Campinas

4.6. SQL - Structured Query LanguageSQL um conjunto de declaraes que utilizado para acessar os dados utilizando

gerenciadores de banco de dados. Nem todos os gerenciadores utilizam SQL. SQL no umalinguagem procedural pois processa conjuntos de registros, ao invs de um por vez, provendonavegao automtica atravs dos dados, permitindo ao usurio manipular tipos complexos dedados. SQL pode ser utilizada para todas as atividades relativas a um banco de dados podendoser utilizada pelo administrador de sistemas, pelo DBA, por programadores, sistemas de suporte tomada de decises e outros usurios finais.

4.6.1. Definio de Dados Utilizando SQL

4.6.1.1. Comando CREATE TABLE



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O comando create table permite ao usurio criar uma nova tabela (ou relao). Para cadaatributo da relao definido um nome, um tipo, mscara e algumas restries. Os tipos de umacoluna so:

char(n): caracteres e strings onde n o nmero de caracteres;

integer: inteiros

float: ponto flutuante;

decimal(m,n): onde m o nmero de casas inteiras e n o nmero de casas decimais.

A restrio not null indica que o atributo deve ser obrigatoriamente preenchido; se nofor especificado, ento o default que o atributo possa assumir o valor nulo.

A forma geral do comando create table ento :

create table ( ,

,:

);

Por exemplo, para criar a tabela EMPREGADOS do apndice A, teramos o seguintecomando:

create table EMPREGADOS ( nome char (30) NOT NULL,rg integer NOT NULL,cic integer,depto integer NOT NULL,rg_supervisor integer,

salario, decimal (7,2) NOT NULL );

4.6.1.2. Comando DROP TABLE

O comando drop table permite a excluso de uma tabela (relao) em um banco dedados.

A forma geral para o comando drop table :

drop table ;

Por exemplo, para eliminar a tabela EMPREGADOS do apndice A teramos o seguintecomando:

drop table EMPREGADOS;

Observe que neste caso, a chave da tabela EMPREGADOS, (rg) utilizada como chaveestrangeira ou como chave primria composta em diversos tabelas que devem ser devidamentecorrigidas.

Este processo no assim to simples pois, como vemos neste caso, a excluso da tabelaEMPREGADOS implica na alterao do projeto fsico de diversas tabelas. Isto acabaimplicando na construo de uma nova base de dados.

4.6.1.3. Comando ALTER TABLE

O comando alter table permite que o usurio faa a incluso de novos atributos em umatabela. A forma geral para o comando alter table a seguinte:



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alter table add ;

No caso do comando alter table, a restrio NOT NULL no permitida pois assim quese insere um novo atributo na tabela, o valor para o mesmo em todas as tuplas da tabelarecebero o valor NULL.

4.6.2. Consultas em SQL4.6.2.1. O comando SELECT

O comando select permite a seleo de tuplas e atributos em uma ou mais tabelas. Aforma bsica para o uso do comando select :

select from where ;

Por exemplo, para selecionar o nome e o rg dos funcionrios que trabalham nodepartamento nmero 2 na tabela EMPREGADOS utilizamos o seguinte comando:

select nome, rgfrom EMPREGADOSwhere depto = 2;

obteremos ento o seguinte resultado:

Nome RG

Fernando 20202020

Ricardo 30303030

Jorge 40404040

A consulta acima originria da seguinte funo em lgebra relacional:

nome, rg (depto = 2(EMPREGADOS));

Em SQL tambm permitido o uso de condies mltiplas. Veja o exemplo a seguir:

select nome, rg, salariofrom EMPREGADOSwhere depto = 2 AND salario > 2500.00;

que fornece o seguinte resultado:

Nome RG Salrio

Jorge 40404040 4.200,00

e que originria da seguinte funo em lgebra relacional:

nome, rg, salario (depto = 2 .and. salario > 3500.00(EMPREGADOS));

A operaoselect-from-where em SQL pode envolver quantas tabelas forem necessrias.Leve em considerao a seguinte consulta:

selecione o nmero do departamento que controla projetos localizados em Rio Claro;

select t1.numero_deptofrom departamento_projeto t1, projeto t2where t1.numero_projeto = t2.numero;

Na expresso SQL acima, t1 e t2 so chamados alias (apelidos) e representam amesma tabela a qual esto referenciando. Um alias muito importante quando h redundncia



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nos nomes das colunas de duas ou mais tabelas que esto envolvidas em uma expresso. Aoinvs de utilizar o alias, possvel utilizar o nome da tabela, mas isto pode ficar cansativo emconsultas muito complexas alm do que, impossibilitaria a utilizao da mesma tabela mais queuma vez em uma expresso SQL. Considere a seguinte consulta:

selecione o nome e o rg de todos os funcionrios que so supervisores;

select e1.nome, e1.rgfrom empregado e1, empregado e2where e1.rg = e2.rg_supervisor;

que gera o seguinte resultado:

Nome RG

Joo Luiz 10101010

Fernando 20202020

A consulta acima decorrente da seguinte expresso em lgebra relacional:

nome, rg ( EMPREGADOStg_t1 = rg_supervisor_t2EMPREGADOS);

O operador* dentro do especificadorselectseleciona todos os atributos de uma tabela,enquanto que a excluso do especificador where faz com que todas as tuplas de uma tabelasejam selecionadas. Desta forma, a expresso:

select *from empregados;

gera o seguinte resultado:

Nome RG CIC Depto. RGSupervisor Salrio

Joo Luiz 10101010 11111111 1 NULO 3.000,00

Fernando 20202020 22222222 2 10101010 2.500,00

Ricardo 30303030 33333333 2 10101010 2.300,00

Jorge 40404040 44444444 2 20202020 4.200,00

Renato 50505050 55555555 3 20202020 1.300,00

Diferente de lgebra relacional, a operao selectem SQL permite a gerao de tuplasduplicadas como resultado de uma expresso. Para evitar isto, devemos utilizar o especificadordistinct. Veja a seguir os exemplos com e sem o especificadordistinct.

select depto select distinct deptofrom empregado; from empregado;

que gera os seguintes resultados:

Depto. Depto.

1 1

2 2

2 3

2

3



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Podemos gerar consultas aninhadas em SQL utilizando o espeficicador in, que faz umacomparao do especificadorwhere da consulta mais externa com o resultado da consulta maisinterna. Considere a consulta a seguir:

selecione o nome de todos os funcionrios que trabalham em projetos localizados emRio Claro;

select e1.nome, e1.rg, e1.deptofrom empregado e1, empregado_projeto e2where e1.rg = e2.rg_empregado

and e2.numero_projeto in ( select numerofrom projetowhere localizacao = Rio Claro);

Para selecionar um conjunto de tuplas de forma ordenada devemos utilizar o comandoorder by. Leve em considerao a seguinte consulta:

selecione todos os empregados por ordem alfabtica:

select nome, rg, deptofrom empregadoorder by nome;

4.6.3. Inseres e Atualizaes

Para elaborar inseres em SQL, utiliza-se o comando insert into. A forma geral para o

comando insert into :insert into values ;

Considere a seguinte declarao:

insira na tabela empregados, os seguintes dados:

nome:Jorge Goncalves

rg: 60606060

cic: 66666666

departamento: 3rg_supervisor: 20202020

salrio:R$ 4.000,00

insert into empregadosvalues (Jorge Goncalves, 60606060, 66666666, 3, 20202020, 4000,00);

ou ainda:

insira na tabela empregados os seguintes dados:

nome:Joao de Campos

rg: 70707070

cic: 77777777



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departamento: 3

salrio:R$2.500,00

insert into empregados (nome, rg, cic, depto, salario)values (Joao de Campos, 70707070, 77777777, 3, 2500,00);

Como na primeira insero todos os campos foram inseridos, ento no foi necessrioespecificar o nome das colunas. Porm, na segunda insero, o campo rg_supervisorno foiinserido, ento especificou-se as colunas. Outra forma de se elaborar esta insero seria:

insert into empregadosvalues (Joao de Campos, 70707070, 77777777, 3, , 2500,00);

Neste caso, utilizou-se os caracteres para se declarar que um valor nulo seria inseridonesta coluna.

Para se efetuar uma alterao em uma tabela, utilizado o comando update. A formageral do comando update :

update set = where

Considere a seguinte declarao:

atualize o salrio de todos os empregados que trabalham no departamento 2 paraR$ 3.000,00;

update empregadoset salario = 3.000,00where depto = 2;

Para se eliminar uma tupla de uma tabela, utiliza-se o comando delete. A forma geral docomando update :

delete from where ;

Leve em considerao a seguinte expresso:

elimine os registros nos quais o empregado trabalhe no departamento 2 e possua salriomaior que R$ 3.500,00;

delete from empregadowhere salario > 3.500,00 and depto = 2;

Nos casos de atualizao que foram vistos, todas as podem ser uma

consulta utilizando o comando select, onde o comando ser aplicado sobre todos os registrosque satisfizerem as condies determinadas pelo comando de seleo.



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5. Bibliografia

Fundamentals of Database Systems; Ramez Elmasri, Shamkant Navathe; The BenjaminCummingsPublishing Company; 1989;

Sistema de Banco de Dados; Henry F. Korth, Abraham Silberschatz; Makro Books; 1995;

SQL Language - Oracle Reference Manual; Version 7.2;



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Apndice A - Exemplo de um Banco de DadosTabela EMPREGADO


Joo Luiz 10101010 11111111 1 NULO 3.000,00Fernando 20202020 22222222 2 10101010 2.500,00

Ricardo 30303030 33333333 2 10101010 2.300,00

Jorge 40404040 44444444 2 20202020 4.200,00

Renato 50505050 55555555 3 20202020 1.300,00

Tabela DEPARTAMENTO Tabela PROJETO

Nome Nmero RG Gerente Nome Nmero Localizao

Contabilidade 1 10101010 Financeiro 1 5 So Paulo

Engenharia Civil 2 30303030 Motor 3 10 Rio Claro

Engenharia Mecnica 3 20202020 Prdio Central 20 Campinas

Tabela DEPENDENTES

RG Responsvel NomeDependente

Dt. Nascimento Relao Sexo

10101010 Jorge 27/12/86 Filho Masculino

10101010 Luiz 18/11/79 Filho Masculino

20202020 Fernanda 14/02/69 Conjuge Feminino

20202020 Angelo 10/02/95 Filho Masculino

30303030 Adreia 01/05/90 Filho Feminino

Tabela DEPARTAMENTO_PROJETO Tabela EMPREGADO_PROJETO

Nmero Depto. Nmero Projeto RG Empregado Nmero Projeto Horas

2 5 20202020 5 10

3 10 20202020 10 25

2 20 30303030 5 35

40404040 20 50

50505050 20 35

sistema gerenciador de banco de dados

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