Aula 2 - Modelagem e Implementação de Banco de Dados com SQL

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MODELAGEM E 
IMPLEMENTAÇÃO DE
BANCO DE DADOS COM
SQL
Alfredo Boente
alfredo.boente@uva.br
Aula 02
Arquitetura de 
Banco de Dados
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Introdução
Uma arquitetura de banco de dados descreve como os dados são 
gerenciados, desde a coleta até a transformação, a distribuição e 
o consumo. Ela define o plano para os dados e a maneira como 
eles irão fluir pelos sistemas de armazenamento de dados.
Embora tenhamos uma sólida arquitetura de
banco de dados, a relação com o conceito 
de independência de dados é fundamental
para qualquer DBA – Data Base Administrator.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Introdução
Um conceito muito importante explorado nesse estudo é a 
Independência de dados, pois é um dos objetivos de um SGBD, e 
consiste na capacidade de isolar programas de aplicação das 
mudanças em estruturas de armazenamento (esquema físico), 
definição dos dados (esquema lógico), advinda do estudo e da 
definição de requisitos (esquema conceitual) e das estratégias de 
acesso do BD.
Mais sobre Modelo Conceitual
Entidade Forte x Entidade Fraca
As entidades fortes possuem um alto grau de independência de 
existência de identificação. Geralmente, outras entidades podem 
depender dela para serem identificadas. 
As entidades fracas possuem dependência de existência e/ou 
identificação. São sempre ligadas a outras tabelas através de 
relacionamentos. 
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Relacionamento Forte x Relacionamento Fraco
Sabe-se que os relacionamentos fortes existem entre entidades 
referenciadas como entidades fortes. Já os relacionamentos 
fracos existem em decorrência de existir o relacionamento entre 
entidades e, pelo 
Menos uma delas, 
ser caracterizada
como entidade 
fraca.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Grau dos Relacionamentos
O grau de um relacionamento corresponde ao número de 
entidades envolvidas na mesma relação. O grau de um 
relacionamento pode ser:
Unário: Onde uma entidade se relaciona com ela mesma.
Binário: Onde duas entidades participam de um relacionamento. 
Este é o grau utilizado na maioria dos relacionamentos.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Grau dos Relacionamentos
O grau de um relacionamento corresponde ao número de 
entidades envolvidas na mesma relação. O grau de um 
relacionamento pode ser:
Ternário: Onde três entidades participam de um relacionamento. 
Muito se discute sobre o uso e aplicabilidade de relacionamentos 
com grau maior que dois (ternários e n-ários) em modelos de 
dados. Alguns autores sugerem inclusive que esses 
relacionamentos não sejam adotados.
N-ário: Onde quatro ou mais entidades participam de um 
relacionamento.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Grau dos Relacionamentos
A figura a seguir mostra os graus de relacionamentos.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Classificação dos Atributos
Atributo identificador: Representado através de uma bola cheia 
na extremidade do atributo. 
Atributos identificadores identificam ou compõe a identificação 
única de uma ocorrência em uma entidade. 
Vale ressaltar que uma entidade e/ou relacionamento pode 
possuir mais de um atributo identificador, desde que os mesmos 
em conjunto componham a identificação única.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Classificação dos Atributos
Atributo não identificado: Representado através de uma bola 
vazia na extremidade do atributo. 
Corresponde a maioria das ocorrências de uma entidade. 
Além disso, atributos não identificados podem ser opcionais, ou 
seja, em algumas instâncias de entidade, alguns atributos 
poderão conter valores nulos.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Classificação dos Atributos
Atributos multivalorados: Representado através de uma flor ou 
asterisco na extremidade do atributo. 
Representam mais de uma ocorrência de valor.
Atributos compostos: Representados através de uma oval com 
vários nós na extremidade do atributo. 
Representa mais de um tipo de informação em um atributo.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Mais sobre Modelo Conceitual
Classificação dos Atributos
Veja exemplos:
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Aprendizagem Baseada em Problemas
Situação-problema:
Num contexto de uma escola de ensino fundamental e médio, 
certa escola deseja implementar um sistema de informação para 
gestão escolar. Então, precisa-se desenvolver um modelo 
conceitual de banco de dados, a partir das seguintes informações 
básicas: Uma Escola tem várias turmas; Uma turma tem vários 
professores, sendo que um professor pode ministrar aulas em 
mais de uma turma; Uma turma tem sempre aulas na mesma sala, 
mas uma sala pode estar associada a várias turmas diferentes 
(com horários diferentes e nunca no mesmo horário de ocupação, 
obviamente).
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
ATIVIDADE EXTRA CLASSE
 
ATIVIDADE EXTRA CLASSE
 
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Exercício de Fixação:
Faça uma revisita aos modelos conceituais desenvolvidos por você 
na aula anterior (Berçário, Floricultura e Empresa de Venda de 
Produtos de Limpeza), e complemente-os com seus respectivos 
atributos, conforme classificação de cada caso.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Aprendizagem Baseada em Problemas
Situação-problema:
Na analogia da construção da casa, a modelagem lógica equivale 
a planta elaborada pelo Engenheiro. Ela deve conter todas as 
especificações necessárias para a construção de uma casa, 
seguindo essa linha a modelagem lógica também deve conter 
todas as especificações para a construção do banco de dados 
físico. 
Como realizamos uma 
modelagem lógica?
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Aprendizagem Baseada em Problemas
Metodologia:
Após a explanação dos alunos, o professor deverá apresentar a 
estrutura do modelo de dados lógico (relacional), dando ênfase as 
restrições de integridade de entidade e restrições de integridade 
referencial, demonstrando sua estrutura gráfica. 
Apresentar estudo de caso modelado numa ferramenta CASE. 
Avaliar em conjunto com os alunos estudo de caso que tenha 
aplicabilidade prática.
Mais sobre Modelo Conceitual
Arquitetura de Banco de Dados
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Modelos de dados: conjunto de conceitos que podem ser usados 
para descrever a estrutura de um banco de dados. 
Permitem a abstração dos dados. 
Estrutura de um banco de dados: tipos de dados,
relacionamentos e restrições pertinentes aos dados (+ conjunto 
de operações para especificar como recuperar e modificar a base 
de dados).
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Esquema: descrição (textual ou gráfica) da estrutura de um 
banco de dados de acordo com um determinado modelo de dados. 
• Construtor do esquema: cada objeto do esquema. 
• Diagrama esquemático: ilustração de alguns aspectos do esquema.
Instância: conjunto de dados armazenados em um banco de dados 
em um determinado instante de tempo.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Diagrama Esquemático de um Banco de Dados
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Instância do um 
Banco de Dados
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Esquema e Instância de Banco de Dados 
Esquema: 
• Definido durante o projeto do banco de dados. 
• Armazenado no catálogo do bancode dados. 
• Espera-se que não seja alterado com frequência.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Estado do banco de dados: 
• Também conhecido como instância do banco de dados. 
• Inicialmente temos o estado vazio (sem nenhum dado). 
• A cada atualização de dados alteramos o estado do banco de 
dados. 
• O SGBD é parcialmente responsável por assegurar que cada 
estado do banco de dados seja válido.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Categorias de Modelos de Dados 
Classificação de acordo com os tipos de conceitos utilizados: 
• Alto nível ou modelos de dados conceituais. 
• Modelos de dados lógicos ou implementação. 
• Baixo nível ou modelos de dados físicos.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Modelos de Dados Conceituais
Utilizam entidades, atributos e relacionamentos, que descrevem 
os dados como os usuários os percebem. São independente de 
aspectos de implementação em um SGBD.
Exemplos: 
Modelo entidade-relacionamento (ER); Modelo orientado a 
objetos (OO); outros.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Categorias de Modelos de Dados 
Modelos de Dados Lógicos
Oferecem conceitos para a descrição a estrutura de um banco de 
dados da forma como será manipulado através do SGBD. Ocultam 
alguns detalhes de armazenamento de dados.
Exemplos: Modelo relacional; Modelo hierárquico; Modelo de 
rede.
LEMBRETE: 
Nosso foco é o Modelo Relacional de BD.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Categorias de Modelos de Dados 
Modelos de Dados Físicos
Utilizam formato dos registros, ordem dos registros e os caminhos 
de acesso que descrevem os detalhes de como os dados estão 
fisicamente armazenados. 
Como o modelo físico será oriundo do modelo lógico 
implementado e, este é relacional, de base universal, nosso 
modelo físico descreverá scripts SQL – Structure Query Language.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Características importantes da abordagem com uso de BD 
- Independência de dados e programas; 
- Suporte a múltiplas visões de usuários; 
- Uso de catálogo.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Arquitetura proposta para realização e visualização dessas 
características 
Arquitetura de Três-Esquemas (ANSI/SPARC) 
• Objetivo: separar as aplicações do usuário do banco de dados 
físico. 
• Os esquemas são definidos por três níveis.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
A Arquitetura Três-Esquemas 
- Nível externo 
- Nível conceitual 
- Nível interno
Nível externo 
Esquema externo ou visão de usuário: descreve a parte do BD que 
um grupo de usuários tem interesse e oculta o restante do banco 
desse grupo.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
Nível conceitual 
Esquema conceitual: descreve a estrutura de todo o BD. Oculta 
detalhes de armazenamento físico e se concentra na descrição de 
entidades, tipos de dados, relacionamentos etc.
Nível interno 
Esquema interno: descreve a estrutura de armazenamento físico 
do banco de dados. Utiliza um modelo de dados físico e descreve 
os detalhes completos de armazenamento de dados e caminhos 
de acesso ao banco de dados.
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
A Arquitetura Três-Esquemas
Arquitetura de Banco de Dados
Tipos de Arquitetura
Arquitetura de Banco de Dados
A Arquitetura Três-Esquemas
A maioria dos SGBDs não separa os três níveis completamente: 
• Alguns SGBDs incluem detalhes do 
nível físico no esquema conceitual. 
• Na maioria dos SGBDs os esquemas 
externos são especificados com o 
mesmo modelo de dados que 
descreve a informação no 
nível conceitual.
Arquitetura de Banco de Dados
Independência de Dados
Independência de Dados
Modificabilidade do Banco de Dados
Independência de Dados é a capacidade de mudar o esquema em 
um nível do sistema de banco de dados sem que ocorram 
alterações do esquema no próximo nível mais alto. O SGBD usa 
software para realizar os mapeamentos entre os níveis.
Tipos de independência de dados: 
- Independência Lógica de Dados 
- Independência Física de Dados
Arquitetura de Banco de Dados
Independência de Dados
Independência de Dados
Independência de dados Lógica e Física 
Independência de Dados Lógica é a capacidade de alterar o 
esquema conceitual sem mudar o esquema externo ou os 
programas.
 
Exemplo: modificar o esquema conceitual para expandir o banco 
de dados (adicionando um ou mais itens de dados).
Arquitetura de Banco de Dados
Independência de Dados
Independência de Dados
Independência de dados Lógica e Física 
Independência de Dados Física é a capacidade de mudar o 
esquema interno sem ter que alterar o esquema conceitual.
Exemplo: criação de estruturas de acesso adicionais para 
melhorar o desempenho da recuperação ou atualização de dados.
Arquitetura de Banco de Dados
Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Linguagem de Banco de Dados 
A linguagem oferecida pelo SGBD para criação e manipulação de 
base de dados universal é a SQL – Structure Query Language.
Arquitetura de Banco de Dados
Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Linguagem de Banco de Dados 
O SGBD deve oferecer linguagens e interfaces apropriadas para 
cada categoria de usuários: 
Linguagem de Definição de Dados (Data Definition Language - 
DDL) é usada pelo DBA e projetistas para definir os esquemas de 
banco de dados. 
Arquitetura de Banco de Dados
Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Linguagem de Banco de Dados 
O SGBD deve oferecer linguagens e interfaces apropriadas para 
cada categoria de usuários: 
Linguagem de Definição de Armazenamento (Storage Definition 
Language - SDL) é utilizada para especificar o esquema interno 
em SGBDs onde uma clara separação é mantida entre os níveis 
conceitual e interno.
Arquitetura de Banco de Dados
Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Linguagem de Banco de Dados 
Linguagem de Definição de Visões (View Definition Language - 
VDL) 
• Em uma verdadeira arquitetura três-esquemas: terceira 
linguagem (VDL) para especificar as visões dos usuários e seus 
mapeamentos para o esquema conceitual. 
• Na maioria dos SGBDs a DDL é usada para 
definir os esquemas conceitual e externo.
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Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Linguagem de Banco de Dados 
Linguagem de Manipulação de Dados (Data Manipulation Language 
- DML) é usada para recuperação, inserção, remoção e 
modificação dos dados. 
Tipos de DMLs: 
Alto nível (ou não procedural ou declarativas): os usuários 
especificam quais dados recuperar sem especificar como obtê-los. 
Baixo nível (ou procedural): requerem que o usuário especifique 
que dados são necessários e como obtê-los.
Arquitetura de Banco de Dados
Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Linguagem de Banco de Dados 
Se comandos DML forem embutidos em um programa de 
linguagem de propósito geral: 
• Linguagem de propósito geral = linguagem hospedeira (host 
language). 
• DML = sublinguagem de dados.
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Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Linguagem de Banco de Dados 
Se comandos DML (de alto nível) forem utilizados de maneira 
isolada e interativa: 
• DML = linguagem de consulta (query language). 
• SQL = DDL + VDL + DML + comandos para especificações das 
restrições.
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Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Interfaces Baseadas em Menus 
Menus que guiam o usuário durante a formulação da pesquisa. 
Exemplo: Menus suspensos (pull-down);Interfaces Baseadas em Formulários 
Um formulário para cada grupo de usuário; 
O usuário pode preencher todos os campos do formulário de 
entrada para inserir um novo dado; 
O usuário pode preencher somente alguns campos e o SGBD 
recuperar os dados faltantes para os campos vazios.
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Linguagem de Dados
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Interfaces Baseadas em Gráficas (GUI) 
Formulário + menus; 
O usuário pode especificar uma consulta manipulando um 
formulário diagramático.
Interfaces Baseadas em Linguagem Natural 
Aceitam solicitações escritas em diferentes idiomas e tentam 
entendê-las. Se a interpretação da solicitação for bem sucedida, 
a interface gera uma consulta de alto nível correspondendo à 
solicitação da linguagem natural.
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Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Interfaces para Usuários Parametrizáveis 
Usuários parametrizáveis: caixas de banco. 
Comandos são adaptados com o objetivo de minimizar o número 
de teclas utilizadas para realizar cada solicitação.
Interfaces para DBAs 
Interfaces utilizadas pelos DBAs para criação de contas, 
autorizações de acesso, ajuste de parâmetros etc.
Arquitetura de Banco de Dados
Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Módulos Componentes do SGBD
Arquitetura de Banco de Dados
Linguagem de Dados
Arquitetura e Linguagem de Banco de Dados
Utilitários que auxiliam o DBA no gerenciamento do SGBD
Carga (loading): Arquivos de dados - Banco de dados. 
Transferência de dados de um SGBD para outro. 
Backup: Para descarregar todo o BD em uma tabela. A cópia 
backup pode ser usada para restaurar o BD em casos de falhas.
Reorganização de arquivos: Reorganizar um arquivo de BD 
buscando melhorar seu desempenho. 
Monitoramento de desempenho: Monitora o uso do BD e fornece 
estatísticas para o DBA.
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
Vamos analisar o estudo de caso da empresa RENALF LOGÍSTICA, 
especializada na distribuição física de produtos. 
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
Como foco principal de sua atividade fim, a RENALF LOGÍSTICA, 
apresenta seu fluxo de distribuição de produtos e retorno retorno 
financeiro.
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
Com base na visão da atividade fim da empresa RENALF 
LOGÍSTICA, vamos agora analisar alguns objetivos-chave:
1. Identificar as entidades
2. Identificar os relacionamentos
3. Normalizar as entidades
4. Criar o DER correspondente
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Estudos de Casos
A situação é a seguinte: A RENALF LOGÍSTICA deseja armazenar os 
dados de seus contatos, sejam eles Clientes, Fornecedores, 
Colaboradores, Contadores ou Transportadoras. 
A empresa precisa se comunicar com essas pessoas através de 
telefone, e-mail e correspondência impressa, visando uma melhor 
integração de serviços.
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Estudos de Casos
Entidades: Nosso primeiro passo é encontrar as entidades. 
Algumas delas nos foram dadas de “mão beijada”:
•Cliente
•Fornecedor
•Colaborador
•Contador
•Transportadora
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Estudos de Casos
Vamos imaginar os atributos dessas entidades:
Nome, Email, Rua, Número, Complemento, Bairro, Cidade, CEP, 
Estado, CPF, CNPJ, RG, Data RG, Órgão RG, Sexo, Raça, 
Naturalidade, Nacionalidade, Nome Pai, Nome Mãe, Inscrição 
Estadual, Inscrição Municipal, Nome de Fantasia, Inscrição CRC, 
UF CRC.
Veja que temos vários atributos. Alguns deles servem para mais 
do que uma entidade, por exemplo, Nome. 
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
As cinco entidades precisarão desse atributo. No entanto CRC é 
um atributo utilizado apenas pelo Contador. Vamos organizar 
esses atributos para facilitar a visualização.
Atributos Comuns às Cinco Entidades
Nome Email Site 
Rua Número Complemento
Bairro Cidade CEP
Estado
Atributos Comuns às Cinco Entidades - Pessoa Física.
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
Existem alguns atributos que são específicos para Pessoa Física, 
independentemente de ser Cliente, Fornecedor, Colaborador, 
Transportadora ou Contador. São os seguintes:
CPF RG Data RG
Órgão RG Sexo Raça
Naturalidade Nacionalidade Nome Pai
Nome Mãe
Atributos Comuns às Cinco Entidades - Pessoa Jurídica.
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
Existem alguns atributos que são específicos para Pessoa Jurídica, 
independentemente de ser Cliente, Fornecedor, Colaborador, 
Transportadora ou Contador. São os seguintes:
CNPJ Inscrição Estadual Inscrição Municipal
Nome de Fantasia Atributos do Contador 
Finalmente temos dois atributos específicos para Contadores:
Inscrição CRC UF CRC
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Estudos de Casos
Temos Cliente, Fornecedor, Contador, Colaborador e 
Transportadora. Todas essas entidades são PESSOA, sendo que 
temos dados específicos para PESSOA_FISICA e dados específicos 
para PESSOA_JURIDICA. Além disso, embora CONTADOR seja uma 
PESSOA, temos dados específicos para ele que não convém gravar 
para as demais entidades (Inscrição CRC e UF CRC).
Uma proposta a ser implementada é a criação de uma tabela 
PESSOA a partir da técnica de GENERALIZAÇÃO.
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
Vajamos como fica a proposta de modelagem:
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Modelagem de Dados
Estudos de Casos
Vamos analisar a tabela PESSOA:
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Vamos analisar a tabela PESSOA_FÍSICA:
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Estudos de Casos
Vamos analisar a tabela PESSOA_JURÍDICA:
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Vamos analisar a tabela PESSOA_ENDEREÇO:
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Estudos de Casos
Vamos analisar a tabela PESSOA_TELEFONE:
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Estudos de Casos
Então, utilizou-se a técnica de GENERALIZAÇÃO para definirmos 
diversas tabelas associadas a tabela PESSOA, conforme foram aqui 
apresentadas.
A modelagem nos levaria a modelar também as seguintes tabelas: 
CLIENTE, TRANSORTADORA, FORNECEDOR, CONTADOR e 
COLABORADOR, todas apresentadas neste estudo de caso da 
empresa RENALF LOGÍSTICA. 
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Modelagem de Dados
ATIVIDADE EXTRA CLASSE
 
ATIVIDADE EXTRA CLASSE
 
Arquitetura de Banco de Dados
Modelagem de Dados
Exercícios:
1) O professor da disciplina atribui exercícios de modelagem e 
implementação de banco de dados aos alunos
2) O professor da disciplina atribui exercícios de modelagem e 
implementação de banco de dados aos alunos
3) O professor da disciplina atribui exercícios de modelagem e 
implementação de banco de dados aos alunos
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