Modalagem de dados 10213

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Modelo Relacional
Roteiro
1. Banco de dados com uso de UML e modelagem entidade e 
relacionamento (ER): regras de normalização (primeira forma 
normal, segunda forma normal, terceira forma normal, forma 
normal "Boyce-Codd" e quarta e quinta formas normais). 
Bibliografia
• Elmasri, Ramez E e 
Navathe, Shamkant B. 
Sistemas de Banco de 
Dados. Pearson Brasil, 
2010.
Bibliografia
• Heuser, Carlos Alberto. Projeto 
de banco de dados: Volume 4 da 
Série Livros didáticos informática 
UFRGS. Bookman Editora, 2009.
Ferramentas CASE
Computer-Aided Software Engineering
http://www.fabforce.net/dbdesigner4/
http://astah.net/
http://www.modelright.com/index.asp
http://erwin.com/
https://www.navicat.com/
http://www.sqlpower.ca/
http://www.casestudio.com/enu/free-modeling-tool.aspx
http://www.oracle.com/technetwork/developer-tools/datamodeler/overview/index.html
Fases do Projeto de Banco de Dados
Fases do Projeto de Banco de Dados
Modelo Relacional
• O modelo relacional representa o banco de dados como 
uma coleção de relações. Informalmente, cada relação é 
semelhante a uma tabela de valores ou, até certo 
ponto, a um arquivo plano de registros.
• Quando uma relação é considerada uma tabela de 
valores, cada linha na tabela representa uma coleção de 
valores de dados relacionados. Uma linha representa um 
fato que normalmente corresponde a uma entidade ou 
relacionamento do mundo real.
Modelo Relacional
Modelo Relacional
• Chaves
– Chave primária
– Chave estrangeira
– Chave alternativa ou candidata
• Domínio e valores vazios
• Restrições de integridade
– Integridade de domínio
– Integridade de vazio
– Integridade de chave
– Integridade referencial
Exemplo de aplicação de 
banco de dados
• EMPRESA
– Funcionários, departamentos e projetos
– A empresa é organizada em departamentos
– Um departamento controla uma série de projetos
– Funcionário: armazena o nome, número do Cadastro de
Pessoa Física, endereço, salário, sexo (gênero) e data de
nascimento de cada funcionário
– Registrar os dependentes de cada funcionário
Projeto de banco de dados relacional usando 
o mapeamento ER para relacional
Projeto de banco de dados relacional usando 
o mapeamento ER para relacional
Algoritmo de mapeamento ER para 
relacional
• Etapa 1: Mapeamento de tipos de 
entidade regular
• Etapa 2: Mapeamento de tipos de 
entidade fraca
• Etapa 3: Mapeamento dos tipos 
de relacionamento binários 1:1
• Etapa 4: Mapeamento de tipos de 
relacionamento binário 1:N
• Etapa 5: Mapeamento de tipos de 
relacionamento binário M:N
• Etapa 6: Mapeamento de 
atributos multivalorados
• Etapa 7: Mapeamento de tipos de 
relacionamento n-ário
Etapa 1:
Mapeamento de tipos de entidade regular
Etapa 1:
Mapeamento de tipos de entidade regular
• Para cada tipo de entidade regular (forte) E no esquema ER, crie uma relação 
R que inclua todos os atributos simples de E.
• Inclua apenas os atributos de componente simples de um atributo composto.
• Escolha um dos atributos-chave de E como chave primária para R.
• Se a chave escolhida de E for composta, então o conjunto de atributos 
simples que a compõem juntos formarão a chave primária de R.
• Se várias chaves fossem identificadas para E durante o projeto conceitual, a 
informação que descreve os atributos que formam cada chave adicional é 
mantida a fim de especificar chaves secundárias (únicas) da relação R. O 
conhecimento sobre as chaves também é mantido para fins de indexação e 
outros tipos de análises.
Etapa 1:
Mapeamento de tipos de entidade regular
Etapa 2:
Mapeamento de tipos de entidade fraca
Etapa 2:
Mapeamento de tipos de entidade fraca
• Para cada ripo de entidade fraca F no esquema ER com tipo de 
entidade proprietária E, crie uma relação R e inclua todos os atributos 
simples (ou componentes simples dos atributos compostos) de F como 
atributos de R.
• Inclua como atributos de chave estrangeira de R os atributos de chave 
primária da(s) relação(ões) que corresponde(m) aos tipos de entidade 
proprietária.
• A chave primária de R é a combinação das chaves primárias dos 
proprietários e a chave parcial do tipo de entidade fraca F, se houver.
Etapa 3:
Mapeamento dos tipos de relacionamento binários 1:1
Etapa 3:
Mapeamento dos tipos de relacionamento binários 1:1
• Para cada tipo de relacionamento binário 1:1 R 
no esquema ER, identifique as relações S e T que 
correspondem aos tipos de entidade 
participantes em R.
• Existem três técnicas possíveis: (1) a técnica de 
chave estrangeira, (2) a técnica de 
relacionamento mesclado e (3) a técnica de 
relação de referência cruzada ou 
relacionamento.
Etapa 3:
Mapeamento dos tipos de relacionamento binários 1:1
1. Técnica de chave estrangeira
• Escolha uma das relações - digamos, S - e inclua como chave 
estrangeira em S a chave primária de T.
• É melhor escolher um tipo de entidade com participação total 
em R no papel de S.
• Inclua todos os atributos simples (ou componentes simples dos 
atributos compostos) do tipo de relacionamento 1:1 R como 
atributos de S.
ST
Etapa 3:
Mapeamento dos tipos de relacionamento binários 1:1
2. Técnica de relação mesclada:
• Mesclar os dois tipos de entidade e o 
relacionamento em uma única relação, quando 
ambas as participações são totais.
Etapa 3:
Mapeamento dos tipos de relacionamento binários 1:1
3. Técnica de relação de referência cruzada ou 
relacionamento:
• Configurar uma terceira relação R para a finalidade de referência 
cruzada das chaves primárias das duas relações S e T representando 
os tipos de entidade.
• A chave primária de R será uma das duas chaves estrangeiras, e a 
outra chave estrangeira será uma chave unique de R.
• Desvantagem é ter uma relação extra e exigir uma operação de 
junção extra ao combinar tuplas relacionadas das tabelas.
Etapa 4:
Mapeamento de tipos de relacionamento binário 1:N
Etapa 4:
Mapeamento de tipos de relacionamento binário 1:N
• Identifique a relação S que representa o tipo de 
entidade participante no lado N do tipo de 
relacionamento.
• Inclua como chave estrangeira em S a chave 
primária da relação T que representa o outro tipo 
de entidade participante em R.
• Inclua quaisquer atributos simples (ou 
componentes simples dos atributos compostos) do 
tipo de relacionamento 1:N como atributos de S.
Etapa 5:
Mapeamento de tipos de relacionamento binário M:N
Etapa 5:
Mapeamento de tipos de relacionamento binário M:N
• Crie uma nova relação S para representar R.
• Inclua como atributos de chave estrangeira em S 
as chaves primárias das relações que 
representam os tipos de entidade participantes; 
sua combinação formará a chave primária de S.
• Inclua também quaisquer atributos simples do 
tipo de relacionamento M:N (ou componentes 
simples dos atributos compostos) como 
atributos de S.
Etapa 6:
Mapeamento de atributos multivalorados
Etapa 6:
Mapeamento de atributos multivalorados
• Para cada atributo multivalorado A, crie uma 
relação R.
• Essa relação R incluirá um atributo correspondente 
a A, mais o atributo da chave primária Ch – como 
uma chave estrangeira em R - da relação que 
representa o tipo de entidade ou tipo de 
relacionamento que tem A como atributo 
multivalorado.
• A chave primária de R é a combinação de A e Ch.
• Se o atributo multivalorado for composto, incluímos 
seus componentes simples.
Etapa 7:
Mapeamento de tipos de relacionamento n-ário
• Para cada ripo de relacionamento n-ário R, onde n > 2, crie uma relação S 
para representar R.
• Inclua como atributos de chave estrangeira em S as chaves primárias das 
relações que representam os tipos de entidade participantes.
• Inclua também quaisquer atributos simples do tipo de relacionamento n-ário
(ou componentes simples de atributos compostos) como atributos de S
• A chave primária de S normalmente é uma combinação de todas as chaves 
estrangeiras que referenciam as relações representandoos tipos de entidade 
participantes.
Etapa 7:
Mapeamento de tipos de relacionamento n-ário
FORNECEDOR PROJETO
PECA
FORNECIMENTO
Esquema de banco de dados relacional EMPRESA
Engenharia Reversa
(Heuser, 2009)
Atividade Prática 1
• Tente mapear o esquema relacional da Figura 
abaixo em um esquema ER. Isso faz parte de 
um processo conhecido como engenharia 
reversa, em que um esquema conceitual é 
criado para um banco de dados implementado 
existente. Indique quaisquer suposições que 
você fizer.
Atividade Prática 1
• Tente mapear o esquema 
relacional da Figura ao 
lado em um esquema ER. 
Isso faz parte de um 
processo conhecido como 
engenharia reversa, em 
que um esquema 
conceitual é criado para 
um banco de dados 
implementado existente. 
Indique quaisquer 
suposições que você fizer.
Atividade Prática 2
• A próxima Figura mostra um esquema ER para 
um banco de dados que pode ser usado para 
registrar navios de transporte e seus locais 
para autoridades marítimas. Mapeie esse 
esquema para um esquema relacional e 
especifique todas as chaves primárias e 
estrangeiras. 
Regras de Normalização
Bibliografia
• Elmasri, Ramez E e 
Navathe, Shamkant B. 
Sistemas de Banco de 
Dados. Pearson Brasil, 
2010.
Bibliografia
• Heuser, Carlos Alberto. Projeto 
de banco de dados: Volume 4 da 
Série Livros didáticos informática 
UFRGS. Bookman Editora, 2009.
Bibliografia
• Puga, Sandra; Goya, Miton; França, 
Edson. Banco de Dados 
Implementação em SQL, PL/SQL e 
Oracle 11g. Pearson, 2016.
Capítulo 5
Normalização
Normalização
• A normalização é um procedimento que examina os 
atributos de uma entidade.
• O objetivo é evitar anomalias que possam ocorrer na 
inclusão, na exclusão ou na alteração de uma ocorrência 
específica em uma entidade.
Introdução
• O conceito de normalização foi introduzido por E. F.
Codd em 1970.
• Através do processo de normalização pode-se,
gradativamente, substituir um conjunto de entidades
e relacionamentos por um outro, o qual se apresenta
"purificado" em relação às Anomalias de Atualização
(inclusão, alteração e exclusão).
Introdução
• As Anomalias de Atualização podem causar certos problemas, tais como:
– redundância de dados desnecessária;
– perdas (acidentais) de informação;
– inconsistência;
– dificuldade na representação de fatos da realidade observada;
– grupos repetitivos (atributos multivalorados) de dados;
– dependências funcionais totais ou parciais em relação a uma chave
concatenada;
– dependências transitivas entre atributos.
Introdução
• Anomalias de Atualização
– Que anomalias podem ser encontradas na tabela PEDIDO, mostrada abaixo?
◼ Anomalia de Inclusão:
◼ Ao ser incluído um novo cliente, o mesmo tem que estar (obrigatoriamente)
relacionado a uma venda.
◼ Desta forma, toda vez que um cliente efetuar uma compra, o sistema armazenará
seus dados novamente (nome-do-cliente, endereco-cliente e cpf-cliente) =>
REDUNDÂNCIA DE DADOS DESNECESSÁRIA.
Introdução
• Anomalias de Atualização
– Que anomalias podem ser encontradas na tabela PEDIDO, mostrada abaixo?
◼ Anomalia de Exclusão:
◼ Ao ser excluído um cliente, os dados referentes as suas compras serão perdidos,
ocasionando PERDA DE INFORMAÇÃO.
◼ Desta forma, consultas importantes não poderão ser efetuadas.
◼ Exemplo:
◼ No total, quantos litros de álcool foram vendidos no mês?
◼ Quantos quilogramas de cimento foram vendidos em 20 de março de
2008?
Introdução
• Anomalias de Atualização
– Que anomalias podem ser encontradas na tabela PEDIDO, mostrada abaixo?
◼ Anomalia de Alteração:
◼ Caso o endereço de um cliente seja alterado, essa alteração tem de ser feita em
várias linhas da tabela, podendo provocar INCONSISTÊNCIA na base de dados, isto
é, numa determinada linha, o cliente poderá aparecer em um endereço e, em
outra linha, em outro.
Introdução
• Normalização de relações é portanto uma técnica que permite
depurar um projeto de banco de dados, através da
identificação de inconsistências (informações em duplicidade,
dependências funcionais mal resolvidas, etc)
• À medida que um conjunto de relações passa para uma forma
normal, vamos construindo um banco de dados mais confiável
• O objetivo da normalização não é eliminar todas as
inconsistências, e sim controlá-las
Normalização
• Formas Normais (FN):
– Primeira Forma Normal (1FN).
– Segunda Forma Normal (2FN).
– Terceira Forma Normal (3FN).
• Posteriormente, foram acrescidas as:
– Forma Normal Boyce-Codd (FNBC).
– Quarta Forma Normal (4FN).
– Quinta Forma Normal (5FN).
Introdução
1ª Forma Normal (1 FN)
• Uma tabela encontra-se na 1FN se todos os
seus atributos estiverem definidos em
domínios que contenham apenas valores
atômicos e monovalorados.
• Os domínios devem ser formados por valores
elementares e não por conjuntos de valores.
1ª Forma Normal (1 FN)
• Imaginemos uma tabela destinada a registrar a
informação sobre os alunos e as disciplinas em
que estes estão matriculados
ALUNOS (CodAluno, Nome, Morada, Disciplinas)
1ª Forma Normal (1 FN)
 Esta tabela não obedece à primeira forma normal
(1FN), uma vez que o atributo Disciplinas admite
conjuntos de valores.
 Atributos Compostos e Multivalorados.
1ª Forma Normal (1 FN)
• Soluções:
– Quando a quantidade de valores é pequena e conhecida a priori:
• Substitui o atributo multivalorado por um conjunto de atributos de
mesmo domínio, cada um representando a ocorrência de um valor
– Exemplo: Cada aluno só pode pagar duas disciplinas
1ª Forma Normal (1 FN)
• Soluções
– Quando a quantidade de valores é muito grande, variável ou 
desconhecida.
• Retira-se da relação o atributo multivalorado, e cria- se uma nova relação
que tem o mesmo conjunto de atributos chave, mais o atributo
multivalorado como chave, porém tomado como monovalorado
1ª Forma Normal (1 FN)
• Resumindo... 
– A primeira forma normal impõe uma
diretiva básica de organização e projeto de
tabelas
• Eliminar colunas duplicadas dentro da mesma tabela
Anomalias
 Está na 1FN?
Anomalias
• A tabela ALUNOS agora está na 1FN, pois todos os 
atributos contêm apenas valores elementares .
• Apresenta, no entanto, grande redundância de
informação, que se reflete na repetição dos
identificadores dos nomes e moradas dos alunos.
• Além desse inconveniente, podem apontar-se
outros.
Anomalias
• Problemas de atualização - se a morada de um aluno for
alterada, essa alteração tem de ser feita em várias linhas da
tabela, sob o risco de gerar incoerências na Base de Dados,
isto é, numa determinada linha o aluno poderá aparecer uma
morada e noutra linha outra;
Anomalias
• Problemas de eliminação - porque para anular a matrícula de
um aluno implica ter de eliminar várias linhas da tabela, e
mesmo perder a informação do aluno, tal como NÚMERO,
NOME e MORADA.
Dependência Funcional
• Um atributo ou conjunto de atributos é determinante de outros
atributos quando os identifica de modo único
– Ex:
• codAluno
• codDisciplina
ALUNOS (CodAluno, Nome, Morada, CodDisciplina, Disciplina)
• Os atributos identificados de modo único por um outro atributo, ou
conjunto de atributos, são funcionalmente dependentes deste
último
– Ex:
• NomeAluno e Morada_aluno
• Disciplina
Dependência Funcional
• Exemplo:
ALUNOS (CodAluno, Nome, Morada, CodDisciplina, Disciplina)
• Temos: 
– Nome e Morada são dependentes de CodAluno
– Disciplina é dependente de CodDisciplina
• Podemos ainda ler da seguinte forma:
– Com um código do aluno, podemos encontrar seu nome 
e sua morada
– Com um código da disciplina, podemos encontrar sua 
disciplina.
2ª Forma Normal (2 FN)
• Uma relação está na 2FN quando duas
condições são satisfeitas:
– a relação está na primeira forma normal;
– todos os atributos não-chave (ou atributos
primos) dependem funcionalmente de toda
a chave primária
2ª Forma Normal (2 FN)
• Observe a relação abaixo:
BOLETIM = {matricula-aluno, codigo-materia, numero-prova, nota, data-da-
prova, nome-aluno, endereço-aluno, nome-materia}Qual a chave-primária?
• Fazendo a análise da dependência funcional de cada atributo primo,
chegamos às seguintes dependências funcionais:
– matricula-aluno, codigo-materia, numero-prova -> nota
• Nota depende de matricula-aluno, codigo-materia, numero-prova
– codigo-materia, numero-prova -> data-da-prova
• Data da prova depende de...
– matricula-aluno -> nome-aluno, endereço-aluno
• ?
– codigo-materia -> nome-materia
• ?
2ª Forma Normal (2 FN)
• Concluímos então que na tabela Boletim (mostrada anteriormente) apenas
o atributo primo (ou não chave) nota depende totalmente de toda chave
primária.
• Desta forma, os atributos data-da-prova, nome-aluno, endereço-aluno,
nome-materia não respeitam a 2FN.
• Sendo assim, para que toda a relação seja passada para a 2FN, deve-se
criar novas relações, agrupando os atributos de acordo com suas
dependências funcionais:
BOLETIM = {matricula-aluno, codigo-materia, numero-prova, nota}
PROVA = {codigo-materia, numero-prova, data-da-prova}
ALUNO = {matricula-aluno, nome-aluno, endereço-aluno}
MATERIA = {codigo-materia, nome-materia}
Dependências Transitivas
• Dependência Transitiva
– Significa que um atributo não depende diretamente do atributo
determinante e sim de algum outro atributo, que por sua vez depende
do determinante.
– Dessa forma, todo atributo não-chave deve ser analisado em relação a
outros atributos não-chave.
◼ Y (tipo) depende de X (no-
avião)
◼ Z (capacidade) depende de Y
(tipo)
◼ Logo, Z (capacidade)
também depende de X (no-
avião)
Dependências Transitivas
• CPF -> código-cidade 
– Código-cidade depende de CPF
• código-cidade -> nome-cidade 
– Nome-cidade depende de Código-cidade
Logo CPF -> nome-cidade
– Logo, Nome-cidade depende (transitivamente) de CPF
Você pode ler o exemplo acima também da seguinte maneira:
• Se com um número de CPF eu encontro o código
da cidade de uma pessoa, e com o código da
cidade eu encontro o nome da cidade, então com
o número do CPF eu posso encontrar o nome da
cidade
3ª Forma Normal (3 FN)
• Uma relação está na 3FN quando duas
condições forem satisfeitas:
• a relação está na segunda forma normal
• todos os atributos primos dependem não
transitivamente de toda a chave primária
3ª Forma Normal (3 FN)
• Observe a relação abaixo:
PEDIDO = {numero-pedido, codigo-cliente, data-pedido, nome-cliente, 
codigo-cidade-cliente, nome-cidade-cliente}
• Fazendo a análise da dependência funcional de cada atributo primo,
chegamos às seguintes dependências funcionais:
numero-pedido -> codigo-cliente 
numero-pedido -> data-pedido 
codigo-cliente -> nome-cliente 
codigo-cliente -> codigo-cidade-cliente 
codigo-cidade-cliente -> nome-cidade-cliente
3ª Forma Normal (3 FN)
• Isto é dependência transitiva, devemos resolver inicialmente as
dependências mais simples, criando uma nova relação onde codigo-cliente
é a chave, o codigo-cliente continuará na relação PEDIDO como atributo
primo, porém, os atributos que dependem dele devem ser transferidos
para a nova relação:
PEDIDO = {numero-pedido, codigo-cliente, data-pedido}
CLIENTE = {codigo-cliente, nome-cliente, codigo-cidade-cliente, nome-
cidade-cliente}
• Assim, as dependências transitivas da relação PEDIDO são eliminadas
• Porém, ...
3ª Forma Normal (3 FN)
• Agora devemos analisar a nova relação CLIENTE:
codigo-cliente -> codigo-cidade-cliente -> nome-cidade-cliente
• Observem que o nome-cidade-cliente continua com uma dependência
transitiva, vamos resolvê-la da mesma maneira :
PEDIDO = {numero-pedido, codigo-cliente, data-pedido}
CLIENTE = {codigo-cliente, nome-cliente, codigo-cidade-cliente}
CIDADE = {codigo-cidade-cliente, nome-cidade-cliente}
Tabelas normalizadas na 3FN
3ª Forma Normal (3 FN)
• Resumindo.... Convertendo da 2FN para a 3FN
1) Verificar se existem atributos que sejam dependentes transitivos (isto é, se a
depende de b, e b depende de c, por transitividade, a também depende de c) de
outros que não pertencem à chave primária, sendo ela concatenada ou não, bem
como atributos que sejam dependentes de cálculo realizado a partir de outros
atributos (ex: idade, tempo_de_casa)
2) Destacar os atributos com dependência transitiva, gerando uma nova tabela com
este atributo e cuja chave primária é o atributo que originou a dependência.
3) Eliminar os atributos obtidos através de cálculos realizados a partir de outros
atributos.
Considerações Finais
Normalizar evita introduzir inconsistências 
quando se alteram relações; porém obriga a 
execução de custosas operações de junção 
para a consulta de informações.
Considerações Finais
A decisão deve ser tomada considerando-se o compromisso 
entre se garantir a eliminação de inconsistências na base, e 
eficiência de acesso.
Mas, e aí?!
Normalizar ou não Normalizar?
Eis a questão!
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Forma Normal Boyce-Codd
(FNBC)
• A FNBC é uma extensão da 3FN, que não resolvia
certas anomalias presentes na informação contida em
uma entidade.
• Toda entidade na FNBC também está na 3FN, no
entanto, o inverso não é necessariamente verdadeiro.
• Veja a seguir a aplicação da FNBC na entidade
ENDERECO.
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Forma Normal Boyce-Codd
(FNBC)
© 2013 Pearson. Todos os direitos reservados.slide 169
Forma Normal Boyce-Codd
(FNBC)
• Normalização da entidade ENDERECO
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Quarta Forma Normal (4FN)
• A Quarta Forma Normal (4FN) é aplicada para evitar a
redundância em situações de ocorrência de fatos
multivalorados.
• Uma relação está na 4FN quando estiver em
concordância com a FNBC e não existirem
dependências multivaloradas.
• A representação da entidade CORRIDA na 4FN pode
ser vista na figura a seguir.
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Quarta Forma Normal (4FN)
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Quinta Forma Normal (5FN)
• A Quinta Forma Normal (5FN) é aplicada para impedir
que a decomposição de entidades gere
inconsistências originadas da junção entre entidades.
• Deve ser aplicada sempre que existirem
relacionamentos ternários ou n-ários.
• Uma entidade está na 5FN quando estiver na 4FN e o
conteúdo de cada ocorrência não puder ser
reconstruído a partir de ocorrências menores.
ATÉ O PRÓXIMO ENCONTRO!