Banco_de_Dados

Prévia do material em texto

Banco de Dados 
Abstração de dados 
  Abstrair  dados  significa  omitir  a  complexidade  do  sistema  de  modo  a  facilitar  a 
interação dos usuários com ele. Existem três tipos de abstração: 
• Nível Físico: descreve como os dados estão de fato armazenados. 
• Nível lógico: descreve quais dados estão armazenados no banco de dados e quais são 
os inter‐relacionamentos entre eles. 
• Nível  de  visão:  descreve  apenas  parte  do  BD,  pois  os  usuários  normalmente  não 
precisam conhecer todo o banco, eles acabam utilizando apenas parte dele. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instância  do  BD  =  conjunto  de  informações  contidas  em  um  BD  num  dado  momento. 
“Fotografia” do banco. 
Esquema do BD = projeto geral do BD 
• Esquema físico 
• Esquema lógico 
• Subesquemas 
Independência de Dados 
  É  a  capacidade  de modificar  a  definição  dos  esquemas  em  determinado  nível,  sem 
afetar o esquema dos outros níveis. Existem dois tipos de independência de dados: 
• Independência de dados  física: capacidade de alterar o esquema  físico sem que seja 
necessário alterar qualquer aplicação. 
• Independência de dados  lógica: capacidade de modificar o esquema  lógico sem que, 
com isso, qualquer programa precise ser reescrito. 
Modelos de Dados 
  Modelo de dados é um conjunto de  ferramentas conceituais usadas para a descrição 
de dados, relacionamentos entre dados, semântica de dados e regras de consistência. 
1. Modelos Lógicos com Base em Objetos 
São usados na descrição de dados no nível lógico e de visões. São caracterizados por dispor 
de  recursos de estruturação bem mais  flexíveis e por  viabilizar a especificação explícita das 
restrições dos dados. 
Um para cada tipo de abstração 
 
 
Nível de Visão
Visão 1  Visão 2 Visão n
Nível Lógico 
Nível Físico 
1
 
1.1. Modelo Entidade Relacionamento 
Percepção do mundo real como um conjunto de entidades e do relacionamento entre 
elas.  O  modelo  E‐R  representa  certas  regras  que  o  conteúdo  do  BD  deve  respeitar;  por 
exemplo o mapeamento das cardinalidades. Toda a estrutura  lógica do BD pode ser expressa 
graficamente por meio do diagrama de E‐R. 
 
1.2. Modelo Orientado a Objetos =  Programação OO 
Tem por base um conjunto de objetos. Um objeto possui métodos que são conjuntos 
de códigos que operam os objetos. Os objetos são agrupados em classes. Um objeto só pode 
acessar outro objeto por meio de seus métodos (envio de msgs). 
2. Modelos Lógicos com Base em Registros 
São  usados  para  descrever  os  dados  no  nível  lógico  e  de  visões.  É  usado  tanto  para 
especificar a estrutura lógica do BD como para implementar uma descrição de alto nível. Têm 
esse nome porque o banco de dados é estruturado por meio de registros de formato fixo de 
todos os  tipos. Cada  registro define um número  fixo de  campos ou atributos e  cada  campo 
possui tamanho fixo (como se fosse um array). 
2.1. Modelo Relacional = em tabelas 
Utiliza um conjunto de tabelas para representar tanto os dados como a relação entre 
eles. Cada tabela possui múltiplas colunas e cada uma deve possuir um único nome. 
 
2.2. Modelo de Rede 
Os  dados  são  representados  por  um  conjunto  de  registros  e  as  relações  entre  os 
registros são representadas por links. Os registros são organizados no banco de dados por um 
conjunto arbitrário de gráficos (grafos?): 
 
 
2.3. Modelo Hierárquico 
Similar  ao  modelo  em  rede,  pois  os  dados  e  suas  relações  são  representados, 
respectivamente, por  registros e  links. A diferença é que no modelo hierárquico os  registros 
estão organizados em árvores ao invés de gráficos arbitrários: 
 
Funções do Administrador do Banco de Dados (DBA) 
• Instalar o SGBD 
• Criar os BDs 
• Fornecer autorização de acesso 
• Especificar regras de integridade e de segurança 
• Fazer backup e recovery, carga e descarga 
• Otimizar o desempenho 
• Criar o esquema interno e conceitual 
• Definir estrutura de dados e métodos de acesso 
• Esquema e modificações na organização física 
• Criar índices e o dicionário de dados 
nome  CPF  rua  cidade conta saldo 
conta saldo 
2
 
 
Funções do Administrador de Dados (AD) 
• Definir o projeto lógico 
• Modela e observa os dados do ponto de vista semântico, de  integração e de negócio 
da empresa 
• Responsabiliza‐se pela qualidade e compatibilidade dos modelos de dados da empresa 
• Administra a descrição dos dados corporativos 
Gerenciamento de Transações (Propriedades ACID) 
Transação  é  uma  coleção  de  operações  que  desempenha  uma  função  lógica  única 
dentro de uma aplicação do sistema de banco de dados. 
• Atomicidade:  a  execução  de  uma  transação  deve  ser  integral,  ou  seja,  ou  todas  as 
operações são executadas ou nenhuma deve ser feita. 
• Consistência:  a  execução  de  uma  transação  deve  levar  um  banco  em  estado 
consistente a outro estado também consistente. 
• Isolamento:  uma  transação  não  deve  tornar  suas  alterações  visíveis  a  outras 
transações antes de sua completa execução. 
o Usuário solicita saldo e conta está sofrendo uma transação de débito, o banco 
só  retornará  o  saldo  depois  que  o  débito  tiver  sido  realmente  efetivado 
(transação tiver terminado). 
• Durabilidade:  após  o  término  de  uma  transação,  suas  atualizações  não  podem  ser 
perdidas por causa de  falhas  futuras. Antes que uma  transação seja completada, ela 
deve verificar se as alterações foram gravadas com sucesso. 
Integridade e Regras/Restrições de Integridade 
A integridade de um banco de dados refere‐se à precisão ou correção dos dados nele 
armazenados. Garantimos  essa  integridade  por meio  de  Restrições  de  Integridade  que  são 
armazenadas no dicionário de dados. O  SGBD  encarrega‐se  então de,  a  cada operação que 
acarrete  alteração  nos  dados,  verificar  se  a  alteração  solicitada  viola  as  restrições  de 
integridade. Em caso afirmativo, a operação é interrompida. 
As restrições de integridade características da empresa proprietária do banco de dados 
são  normalmente  chamadas  de  Regras  de  Negócio,  pois  descrevem  o  funcionamento  do 
negócio da empresa. São definidas pelo Administrador de Banco de Dados  (DBA) e evitam o 
armazenamento  de  dados  em  desacordo  com  a  política  da  empresa.  Por  exemplo,  se  uma 
política da empresa determina que o desconto comercial máximo concedido a um cliente é de 
dez por cento, uma operação de atualização no banco de dados que informe um desconto de 
vinte por cento será interrompida. 
Além das regras de negócio, existem restrições que visam a manter a  integridade dos 
dados do banco de dados,  independente da política da empresa. Podemos  classificar essas 
restrições  de  integridade  em  restrições  de:  tipos  de  dados  (domínio),  integridade  de 
entidade (de tabela) e integridade referencial (chave estrangeira). 
1. Restrições de Domínio (Tipos de dados) 
Evitam  que  dados  incompatíveis  com  os  tipos  de  dados  selecionados  para  seus 
atributos  sejam  aceitos  pelo  banco  de  dados.  Permitem  criarmos  restrições  que  o 
banco sempre deve verificar antes de inserir dados. 
Utilizamos a cláusula check em SQL para criarmos restrições de domínios: 
 
 
 
 
create domain salário‐do‐João numeric(5,2) 
  constraint valor‐mínimo check(salário >=50000.00) 
3
 
2. Restrições de Tabela (Entidade) 
Certificam que as chaves primárias sempre não serão nulas. 
 
3. Restrições de Integridade Referencial (chave estrangeira) 
Assegura que um valor que aparece em uma relação (tabela) para um determinado 
conjunto  de  atributos  apareça  em  outro  conjunto  de  atributos  em  outra  relação 
(tabela). Em outras palavras, a restrição de  integridade referencial diz que uma tupla 
da relação R1, que se refere a outra relação R2, deve referir‐se a uma tupla existente 
em R2 . 
Modelo Entidade Relacionamento 
1. Conjunto de Entidades 
Uma entidade é uma “coisa” ou um objeto no mundo  real que podeser  identificada de 
forma  unívoca  em  relação  a  todos  os  outros  objetos  ou  coisas.  Uma  entidade  possui  um 
conjunto de propriedades (atributos). 
Um  conjunto  de  entidades  é  um  conjunto  que  abrange  entidades  de mesmo  tipo  que 
compartilham os atributos. 
Uma entidade é representada por seu conjunto de atributos. Atributos são propriedades 
descritivas de cada membro de um conjunto de entidades. Cada atributo possui um conjunto 
de valores possíveis denominado domínio. 
TIPOS DE ATRIBUTOS: 
• Atributo simples 
Não são divididos em partes. 
• Atributo composto 
Podem ser divididos em outros atributos. Um atributo endereço pode ser dividido 
nos atributos rua, bairro, CEP, etc. 
• Atributo monovalorado 
Possui apenas um valor por entidade. 
• Atributo multivalorado 
Pode possuir mais de um valor. É um atributo que possui um grupo de valores para 
uma  única  entidade.  A  entidade  Pessoa  que  tem  o  atributo  dependentes  pode 
possuir  os  valores  João,  José,  Lya,  Luana  que  são  os  dependentes  de  alguma 
pessoa. 
• Atributo nulo 
É usado quando uma entidade não possui valor para determinado atributo. Pode 
indicar que o valor do atributo é desconhecido ou que este foi omitido. 
• Atributo derivado/descritivo 
O  valor  do  atributo  pode  ser  derivado  de  outros  atributos  ou  entidades  a  ele 
relacionados. 
 
 
 
 
   
Entidade
chave_primária 
atributo derivado 
atributo simples 
atributo 
multivalorado 
atributo
composto 
parte1
Parte2 
4
 
Conceitos de Chaves: 
• Superchave:  é  um  conjunto  de  um  ou  mais  atributos  que  permite  identificar 
univocamente uma entidade em um conjunto de entidades. 
• Chave  candidata:  são  superchaves para as quais nenhum  subconjunto possa  ser 
uma  superchave.  Em  outras  palavras  nerds,  chave  candidata  é  um  conjunto  de 
atributos que possui ao mesmo tempo as propriedades de unicidade (não existem 
tuplas  com  mesmo  valor)  e  irredutibilidade  (nenhum  subconjunto  terá  a 
propriedade da unicidade). 
• Chave  primária:  é  a  chave  candidata  escolhida  para  identificar  o  conjunto  de 
entidades. 
• Chave estrangeira: O modelo  relacional não utiliza ponteiros para conectar duas 
relações entre si. Essa ligação é realizada pelo aparecimento, nos atributos de uma 
relação, de um elemento de ligação comum a ambas. 
Sejam duas variáveis de relações R1 e R2. Para que a variável de relação R1 seja 
conectada  à  variável  de  relação  R2,  é  necessário  que  um  dos  atributos  de  R2 
referencie um atributo de R1, e que esse atributo seja uma Chave Candidata de 
R1.  Dessa  forma,  uma  Chave  Estrangeira  é  um  conjunto  de  atributos  de  uma 
variável de relação, cujos valores correspondem obrigatoriamente aos valores de 
uma chave candidata de outra variável de relação conectada a ela. Pode ser nula! 
2. Conjunto de Relacionamentos 
Um  relacionamento  é  uma  associação  entre  uma  ou  várias  entidades. Um  conjunto  de 
relacionamentos  é  um  conjunto  de  relacionamentos  de  mesmo  tipo.  A  função  que  uma 
entidade desempenha num relacionamento é chamada de papel. É possível termos atributos 
descritivos nos relacionamentos. 
Cardinalidade Completa 
(mínima,máxima) 
(0,n) (1,n) (1,1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
Cardinalidades
1..1 
1..n 
n..1 
n..n 
(1,1) (1,n) 
 
Proprietário 
atributo 
Pessoa  Carro 
5
 
3. Conjunto de Entidades Fracas 
É um conjunto de entidades que não possui atributos suficientes para formar uma chave 
primária. A chave primária do conjunto de entidades fracas é formada pela chave primária do 
conjunto de entidades fortes da relação mais o identificador do conjunto de entidades fracas. 
Existem duas notações: 
 
 
 
 
 
 
4. Especialização e Generalização 
Na especialização um subconjunto de entidades dentro de um conjunto pode possuir 
atributos  que  não  são  compartilhados  pelas  demais  entidades  do  conjunto.  A 
especialização é a herança na POO. A generalização é o inverso da especialização: 
 
 
 
 
5. Agregação/Entidade Associativa 
É um relacionamento entre relacionamentos. Possui duas notações: 
 
 
 
 
 
   
(1,n) empréstimo 
Pagar
pagamento 
(1,n) empréstimo 
Pagar 
pagamento 
conta
 ISA
poupança  investimento
E1  E2
E3 
 R1 
 R2 
E1 E2
E3 
 R1 
 R2 
6
 
Modelo Relacional 
  Um banco de dados relacional consiste de uma coleção de tabelas, cada uma das quais 
com um nome único. Uma  linha da  tabela  representa um  relacionamento de valores e uma 
coluna representa um atributo da entidade. Utilizamos os nomes relação e tupla ao  invés de 
tabela e  linha. Esquema de uma  relação corresponde ao conceito de definição de  tipos em 
linguagem de programação. 
 
 
 
O esquema acima é denotado pela relação (tabela) conta a seguir: 
 
 
Mapeamento do Modelo E­R para Modelo Relacional 
1. Mapeamento de Entidades Fortes 
Cada  conjunto de entidades  fortes é mapeado  como uma  relação que envolve  todos os 
atributos do conjunto de entidades: 
 
 
2. Mapeamento de Entidades Fracas 
São mapeadas numa  relação  formada por  todos os  atributos do  conjunto de  entidades 
fracas  mais  os  atributos  que  formam  a  chave  primária  das  relações  que  o  conjunto  de 
entidades fracas depende. O relacionamento não é mapeado. 
 
 
 
 
 
3. Mapeamento de Relacionamentos Binários 1:1 
Não são mapeados em novas relações. Seus atributos são colocados em qualquer uma das 
relações que mapeiem as entidades envolvidas. A entidade escolhida para receber os atributos 
do relacionamento receberá também a chave primária da outra entidade envolvida. 
 
 
 
 
Esquema_conta = (nome_agência, número_conta, saldo) 
conta(Esquema_conta) 
nome_agência  número_conta saldo
   
Aluno 
nome  CPF 
Esquema_aluno={nome,CPF} 
1  (0,n) funcionário  tem  dependente
COD 
nome 
RG 
nome
Funcionário= {nome,COD} 
Dependente= {nome,RG,COD} 
1  1 aluno  estu
da 
escola
RG 
nome 
coda 
Aluno= {nome,RG,COD,a} 
Escola= {COD} 
7
 
4. Mapeamento de Relacionamentos Binários 1:N 
Não  são  mapeados  em  novas  relações.  Seus  atributos  são  colocados  na  relação  que 
mapeia  o  conjunto  de  entidades  com  cardinalidade N. Os  atributos  chave  do  conjunto  de 
entidades com cardinalidade 1 são mapeados no conjunto de entidades com cardinalidade N. 
 
 
 
 
5. Mapeamento de Relacionamentos Binários N:N 
O  relacionamento  é  mapeado  em  uma  nova  relação  que  recebe  os  atributos  do 
relacionamento mais os atributos chave das entidades envolvidas. A chave da relação será a 
concatenação das chaves das entidades. 
 
 
 
 
6. Mapeamento de Relacionamentos Ternários, Quaternários, etc 
Usualmente mapeamos tais relacionamentos como se todos fossem de cardinalidade M:N. 
A  relação será formada pelos atributos do relacionamento e as chaves primárias das entidades 
envolvidas. 
 
 
 
 
 
 
7. Atributos Compostos e Multivalorados 
Os atributos compostos são apenas decompostos na relação. Já os multivalorados vão se 
tornar relações cujas chaves primárias serão compostas pela chave da entidade possuidora do 
atributo mais o atributo multivalorado. 
 
 
 
   
1  N aluno  cursa  cursos
RG 
nome 
coda 
Aluno= {nome,RG} 
Cursos= {COD,RG,a} 
N  N aluno  matric
ulado 
matérias
RG 
nome 
coda 
Aluno= {nome,RG} 
Matérias= {COD,nomeD} 
Matriculado= {RG,COD,a,b} 
b 
nomeD
P
N  M aluno  monito
ra 
disciplina
RG 
nome 
siglaa  Aluno= {nome,RG} 
Disciplina= {sigla,nomeD} 
Professor= {COD,nomeP} 
Monitora= {RG,COD,sigla,a,b} 
b 
nomeD
professor COD 
nomeP
Secretaria 
COD 
endereço 
rua 
número
telefone 
Secretaria= {COD,rua,número } 
Secretaria_telefone= {COD,telefone } 
8
 
8. Especialização e Generalização 
A especialização é top‐down e a generalização é bottom‐up. 
• Se  a especialização  for mutuamente exclusiva e  total, ou  seja, nenhuma entidade  é 
membro  de  mais  de  um  conjunto  de  entidades  e  setodas  as  entidades  do  nível 
superior forem membros dos níveis inferiores (todas as contas ou serão poupança ou 
investimento, nunca será apenas conta), neste caso são criadas relações apenas para 
as especializações com a chave da entidade principal:  
 
 
 
 
 
• Se  a  especialização  não  for mutuamente  exclusiva,  ou  seja,  a  conta  pode  ser  uma 
conta normal, ou ser conta poupança ou ser conta  investimento, criamos uma tabela 
para cada entidade com a chave da entidade principal: 
 
 
 
 
 
 
9. Agregação/Entidade Associativa 
É  um  relacionamento  entre  relacionamentos.  Primeiro  criamos  relações  para  todas  as 
entidades envolvidas. Segundo criamos uma  relação para o primeiro  relacionamento com as 
chaves primárias das entidades diretamente envolvidas. Terceiro criamos uma relação para o 
relacionamento externo contendo as chaves primárias de todas as entidades: 
 
 
 
 
 
 
   
Q 
P 
NMprojeto  funcionário
máquina 
parti
cipa 
usa 
codP 
codM    RG
Projeto= {codP} 
Funcionário= {RG} 
Máquina= {codM} 
Participa= {codP,RG} 
Usa= {codP,RG,codM} 
conta 
  ISA 
poupança  investimento
Conta_poupança= {COD,saldo,taxa} 
Conta_investimento= {COD,saldo,ações} 
COD  saldo
taxa  ações
conta 
 ISA 
poupança  investimento
Conta= {COD,saldo} 
Conta_poupança= {COD,taxa} 
Conta_investimento= {COD,ações} 
COD  saldo
taxa  ações
9
 
10. Auto­relacionamento 
Existem duas maneiras de transformar um auto‐relacionamento em relações: 
 
 
 
 
• Apenas uma relação com duas ocorrências da chave primária: 
 
 
• Duas relações, uma para a entidade e outra para o relacionamento: 
 
 
Normalização 
Conceito 
  “A normalização é uma técnica para projetar tabelas em bancos de dados relacionais 
de maneira a diminuir a duplicação de  informações e, ao  fazer  isso, proteger o banco contra 
alguns tipos de problemas lógicos ou estruturais, as chamadas anomalias de dados” – Wiki 
  Quanto  mais  normalizado  estiver  o  banco,  mais  tabelas  ele  possuirá  e, 
conseqüentemente, terá sua performance diminuída. As formas normais são sucessivas. 
Primeira Forma Normal (1FN) 
Para  que  uma  tabela  esteja  na  1FN  todos  os  seus  atributos  devem  ser  atômicos  e 
monovalorados  e  não  possua  grupos  de  repetição,  ou  seja,  seus  atributos  não  podem  ser 
tratados em partes separadas e possuem apenas um valor. 
Segunda Forma Normal (2FN) 
  Uma tabela está na 2FN se, além de estar na 1FN, não possuir dependências funcionais 
parciais,  ou  seja,  todos  os  atributos  não‐chave  devem  depender  funcionalmente  da  chave 
primária  inteira. Só ocorre com chaves primárias compostas. Usando uma  linguagem menos 
nerd,  os  atributos  que  não  fazem  parte  da  chave  primária  composta  devem  depender 
integralmente dela, eles não podem ser identificáveis por somente parte da chave, devem ser 
identificáveis pela chave inteira. 
• Dependência funcional 
É um relacionamento entre pelo menos dois atributos. Se o valor de um conjunto de 
atributos A permite descobrir o valor de outro conjunto de atributos B, dizemos que A 
determina  funcionalmente  B  ou  que  B  depende  de  A.  Utilizando  uma  linguagem 
menos nerd, dizemos que os atributos de A identificam os atributos de B. Denotamos 
tal relacionamento da seguinte forma: 
 
 
 
 
(0,N)
(0,1) 
empregados 
RG  nome 
gerência
Empregados = {RG1,RG2,nome} 
Empregados = {RG,nome} 
Gerência = {RG1,RG2}
A   B 
CPF   nome, endereço, telefone 
CPF, nome  endereço, telefone
10
 
   
Analisando  os  exemplos  acima,  notamos  que  com  os  o  número  de  CPF  podemos 
identificar o nome, endereço e telefone de uma pessoa, isto é dependência funcional. 
Terceira Forma Normal (3FN) 
  Uma tabela está na 3FN se, além de estar na 2FN, não possuir dependências transitivas 
entre os atributos. 
• Dependência Transitiva:  
Quando um atributo não‐chave depende de outro que não é chave da relação. 
 
OBSERVAÇÕES QUE SEMPRE CAEM NA FCC 
Funções Agregadas Básicas 
Uma função agregada trabalha com uma coluna inteira e retorna apenas um valor 
As funções agregadas segundo o SQL‐99 são: 
 
• AVG = calcula a média dos valores NUMÉRICOS de uma coluna 
• COUNT = conta quantos itens existem na coluna 
• MAX  
• MIN 
• SUM = soma os valores NUMÉRICOS de uma coluna 
 
• Existem várias outras funções agregadas que são específicas de SGBDs, mas a FCC já 
cobrou  em  alguns  concursos. 
 
11
 
 
Para quem quiser imprimir a tabela com uma melhor qualidade: 
http://www.oreilly.com/catalog/sqlnut2/chapter/ch04.pdf 
 
Funções Escalares 
As funções escalares trabalham com apenas uma entrada (um valor) ou até sem nenhuma. 
Dependem totalmente da implementação utilizada 
• CURRENT_TIME 
• LEFT 
• MID 
Relação entre SQL e Álgebra Relacional 
• SELECT = PROJEÇÃO ∏ 
• FROM = PRODUTO CARTESIANO x 
• WHERE = SELEÇÃO ρ 
 
DML 
• Select, Insert, Delete, Update, Visões 
DDL 
• Create, Drop, Alter, Truncate 
 
12