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Aula 03 Banco de Dados I - UNIGRAN MODELO DE DADOS Prezado(a) aluno(a), Nesta terceira aula iremos compreender alguns modelos de agrupamento de dados. Ao iniciar o estudo desta e das demais aulas, sugerimos que adote, dentre outras técnicas de estudo, uma que é chamada de “interrogação elaborativa”... Esta técnica consiste em pensar justificativas para o fato de considerarmos os conteúdos que iremos estudar como verdadeiros. Para tanto, durante o estudo que ora se inicia sugerimos que se concentre em questionamentos iniciados em “por que?”, ao invés de “o que?”. Note que chegar às respostas irá requerer um esforço maior de seu cérebro, uma vez que ele precisará se concentrar em compreender, não apenas o fato em si, mas também as causas de determinado fato. Com isso, certamente sua aprendizagem será mais reflexiva e sedimentada! Lembre-se, ainda, de ler e refletir sobre os objetivos de aprendizagem e as Seções de Estudo da Aula 3. Afinal, você é o protagonista de sua aprendizagem! Contamos com a sua colaboração! Bom trabalho! Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula, você será capaz de: • definir e conceituar um modelo de dados; • reconhecer e analisar algumas ferramentas para criar um modelo de dados. 43 Banco de Dados I - UNIGRAN Seções de estudo • Seção 1 - Principais Objetos de um SGBD. • Seção 2 - Modelos de Dados. • Seção 3 - Modelagem Conceitual. Seção 1 – Principais Objetos de um SGBD Vamos iniciar os estudos desta aula com base em uma abordagem mais técnica, nesse sentido, vamos pensar em um banco de dados como uma coleção de registros salvos em um computador em um modo sistemático, de forma que um programa de computador possa consultá-lo para dar algumas respostas. Geralmente, um registro está ligado a um conceito completo e é dividido em campos, ou atributos, dessa forma, dão valores a propriedades desses conceitos. É possível que alguns registros apontem diretamente ou referencialmente indiretamente outros registros, o que faz parte da caracterização do modelo adotado pelo banco de dados (ELMASRI, R.; NAVATHE, 2005). O termo banco de dados precisa ser aplicado somente aos dados, porém, o termo Sistema Gerenciador de bancos de dados precisa ser aplicado ao software com a capacidade de influenciar os bancos de dados de forma geral. No entanto, é comum confundir os dois conceitos. Para iniciar nossas refl exões, nesta primeira seção da Aula 3, vamos aprofundar nossos conhecimentos sobre os objeƟ vos do banco de dados, estes novos saberes irão substanciar a compreensão de como agrupar dados para facilitar o acesso a informações dentro do banco de dados. Durante a leitura desta aula é importante que você tenha sempre materiais de pesquisa para eliminar eventuais dúvidas sobre o assunto discuƟ do. Bons estudos! Para Refl eƟ r O esquema do banco de dados ou esquema relacional é a foma como são descritos os Ɵ pos de registros existentes em um banco de dados, além disso, quais são os campos de cada registro é conhecida como. 44 Banco de Dados I - UNIGRAN 1.1 Tabelas Nas tabelas (Entidades) estão armazenados todos os dados de um Banco de Dados Relacional (BDR). Sobretudo, a tabela é uma simples estrutura formada por linhas e colunas, parecida com uma matriz. O conjunto de linhas de uma tabela é chamado também de Registros ou Tuplas, e contém os dados de cada fornecedor cadastrado na tabela (figura a seguir). Os registros não precisam necessariamente conter dados em todas as colunas, os seus valores podem ser nulos. Cada linha formada por uma lista ordenada de colunas representa um registro, ou tupla. Os registros não precisam conter informações em todas as colunas, podendo assumir valores nulos quando assim se fi zer necessário. Resumidamente, um registro é uma instância de uma tabela, ou entidade. O start da modelagem se dá a partir das ENTIDADES. Uma entidade é uma representação de um conjunto de informações sobre determinado conceito do sistema. Toda entidade possui ATRIBUTOS, que são as informações que referenciam a entidade. Para exemplifi car no sistema de controle de Biblioteca, partimos do conceito principal que é o empréstimo de obras por usuários da biblioteca. A partir deste conceito inicial, vamos ramifi cando e descobrindo novos conceitos. Podemos iniciar nosso raciocínio da seguinte forma: "Uma biblioteca possui Obras literárias que podem ser tomadas em empréstimos pelos usuários credenciados. Podemos rapidamente enxergar um cadastro de livros, um cadastro de usuários e um registro de empréstimos, certo? É essa visão que temos que ter ao modelarmos um banco, isto é, devemos detectar as informações que devemos armazenar. Para identifi car se aquele conceito pode ser uma entidade você deve apenas se perguntar: "Eu desejo armazenar quais informações sobre este conceito?" Se houver informações a serem armazenadas, você tem uma ENTIDADE (PIVETA, 2013, grifo nosso). Nesse contexto, é importante observar que as colunas de uma tabela são ainda conhecidas como campos, visto que os campos têm características que definem o dado que será armazenado. Como exemplo um campo do tipo numérico, na qual serão somente armazenados números. Os SBD têm regras para consistir os dados que são armazenados (MACHADO; ABREU, 2009). Pode-se afirmar, portanto, que os campos precisam ser bem dimensionados na criação das tabelas. Vejamos melhor esse conceito analisando a tabela a seguir: 45 Banco de Dados I - UNIGRAN 1.2 Índices Os índices são estruturas que buscam melhorar o acesso aos dados em um banco de dados. Esses índices, bem como as tabelas, podem ser distinguidos por meio de várias estruturas de armazenamento, e sua forma de utilização não é uma fórmula exata que apresenta bons resultados automaticamente. É necessário saber quando e como utilizá-los. O principal motivo para se construir um índice é aprimorar o desempenho nas consultas feitas no banco de dados. Outro motivo é reforçar a unicidade entre os registros armazenados em uma tabela do banco de dados (MACHADO; ABREU, 2009). 1.3 Visões Uma visão em SQL é uma Tabela “virtual”, que não está armazenada fisicamente na base de dados. Esses mecanismos permitem aumentar a independência de dados e diminuir a complexidade das consultas, tendo uma visão particular de uma tabela, sem ter que utilizar todos os campos na sua consulta e visualização. FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. Os comandos de manipulação de dados são razoavelmente padronizados entre os produtos baseados em SQL, mas as caracterísƟ cas que englobam os índices são menos padronizadas, porém estão mais próximas da arquitetura İ sica do BD. Figura 3.1 Tabela. 46 Banco de Dados I - UNIGRAN Seção 2 – Modelos de Dados Um modelo de dados é uma definição abstrata dos objetos representados por esses dados, dos relacionamentos desses objetos entre si e de um conjunto de operadores e regras que os usuários finais utilizam para interagir com o BD (O’BRIEN, 2004). Como esses dados estarão dispostos não importa aos usuários finais, por isso é utilizado o termo “definição Abstrata”. Esses modelos se subdividem em duas partes: os Modelos Lógicos Baseados em Objetos e Baseados em Registros. 2.1 Modelos Lógicos Baseados em Objetos Os modelos lógicos baseados em objetos são utilizados na descrição de dados nos níveis conceituais e de visões. Estes tipos de modelos, podem se caracterizar pelo fato de oferecerem, de modo conveniente, capacidades de estruturação flexíveis e aderirem restrições de dados que serão explicitamente especificados (MACHADO; ABREU, 2009). 2.1.1 Modelo Entidade-Relacionamento (ER) O ER tem referência em uma percepção de um mundoreal que possui uma coleção de objetos básicos conhecidos como entidades, e em relacionamentos entre estes objetos. Nesse sentido, Machado e Abreu (2009), nos ensinam que a entidade é um objeto que é distinguível por um conjunto específico de atributos. Podemos citar como exemplo, os atributos número e saldo que demonstram uma conta particular em um banco. O relacionamento é uma combinação entre várias entidades como por exemplo, um relacionamento conta-cliente, na qual relaciona um cliente a cada conta que ele têm no banco. Assim, a união de todas as entidades de uma mesma forma e o conjunto de relacionamentos da mesma forma são chamados de conjuntos de entidades e conjuntos de relacionamentos, respectivamente. Para melhor compreensão, observe: Atenção!!! O modelo de dados é a principal ferramenta no fornecimento de informações sobre a abstração realizada na parte de interesse específi co no mundo real. 47 Banco de Dados I - UNIGRAN 2.1.2 Modelo orientado a objetos Tanto quanto o ER, o modelo orientado a objeto é relacionado a um conjunto de objetos. Este objeto tem valores armazenados em variáveis de instância dentro do objeto. Em contrapartida ao modelo orientado a registros, os valores são os mesmos objetos. Dessa forma, os objetos têm objetos para um nível arbitrário de encaixamento. Um objeto também contem trechos de código que operam sobre o objeto. Tais trechos de código são conhecidos como métodos. No Modelo orientado a objetos o código executável é parte integrante do modelo de dados: 2.2. Modelos Lógicos Baseados em Registros Os Modelos lógicos são baseados em registro usados nas classificações de dados em níveis conceitual e visual. Podendo ser comparados com os modelos de dados de acordo com os objetos, ambos são utilizados para especificar a estrutura lógica geral do banco de dados e para oferecer uma descrição de alto nível da programação. FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. Figura 3.2 Conjuntos de entidades e conjuntos de relacionamentos. Figura 3.3 Diagrama UML Cliente. 48 Banco de Dados I - UNIGRAN 2.2.1 Modelo Hierárquico No modelo hierárquico os dados são demonstrados como coleções de registros e ligações entre eles. Essas ligações seguem uma hierarquia, criando uma estrutura como a de uma árvore. Nesse sentido, os operadores fornecidos ao usuário são ponteiros que possibilitam seu deslocamento na árvore. Este modelo é mais indicado para apresentar estruturas hierárquicas como relacionamentos “um para um (1:1)” e “um para muitos (1:N)”, porém, demonstra alto nível de redundância de informações e ineficiência em estruturas com alto grau de complexidade. Assim, podemos exemplificar melhor na figura a seguir: 2.2.2 Modelo em Rede No modelo em rede os dados são demonstrados como coleções de registros e ligações entre eles, porém, não há uma definida relação hierárquica. No entanto, esse tipo de registro pode ter uma variedade em quantidade de superiores e dependentes imediatos, assim, apresenta relacionamentos de “Muitos para muitos (N:M)”, porém mais direto a abordagem hierárquica, entretanto, seu esquema de definição pode se transformar extremamente complexo. FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. Os operadores oferecidos são ponteiros e possibilitam o deslocamento na rede. Figura 3.4 Modelo hierárquico. 49 Banco de Dados I - UNIGRAN A figura a seguir é um exemplo de modelo de rede: 2.2.3 Modelo Relacional No modelo relacional devemos considerar que o mundo real é o único que demonstra, matematicamente, ser completo e consistente. Nos demais casos acontecem o contrário, a definição é feita para explicar o sistema de banco de dados já estabelecido (MACHADO; ABREU, 2009). Dessa forma, vários dos sistemas não-relacionais usam artifícios de programação como ponteiros para funcionar. No caso do relacional não se usa esses artifícios, porém, é funcional no âmbito teórico. Como podemos ver na figura a seguir no modelo relacional de dados o usuário tem os dados apresentados como tabelas: FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. Figura 3.5 Modelo de rede. Figura 3.6 Modelo Relacional. 50 Banco de Dados I - UNIGRAN Veja, a seguir, a evolução dos Modelos de Dados: Seção 3 – Modelagem Conceitual Para que possamos extrair a realidade dos fatos em um negócio, devemos observá-los e fazer com que eles sejam modelados. Nesse sentido, é necessário, então, registrá-los, para que possamos retratar esses fatos em futuras decisões e ações. Esse registro é feito por meio da criação de um modelo! Ademais, é lógico que os fatos acontecem a todo o momento dentro de uma empresa e, normalmente, ficam registrados em documentos formais, como: fichas, memorandos, requerimentos, leis etc. Em geral, na criação e utilização de tais documentos não há preocupação quanto à utilização, no futuro, de um ambiente automatizado. O analista, durante a modelagem conceitual dos dados, deve se concentrar na observação dos fatos relevantes que ocorrem na realidade, com a fi nalidade de construir um sistema que possa automatizar as necessidades de informação da mesma. Neste momento, os documentos que registram estes fatos só devem ser utilizados como apoio ao entendimento, e não como base para o desenvolvimento do sistema de informações, ou seja, não devemos ter a preocupação em simular o ambiente atual, seja ele manual ou automatizado (MACHADO; ABREU, 2009). Note que o analista deve se preocupar em retratar as necessidades de informação que as pessoas (que agem sobre esta realidade) devem ter para alcançar os objetivos dessa mesma realidade. FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. Figura 3.7 Evolução dos modelos de dados. 51 Banco de Dados I - UNIGRAN Segundo Machado e Abreu (2009), para formalizarmos as necessidades de informação de uma realidade é necessário utilizar um modelo, ou seja, algo que nos aponte como as informações estão relacionadas (fatos). Assim, com base no modelo elaborado, os analistas podem se relacionar com os usuários validando seus objetivos e metas, possibilitando a elaboração de um sistema de informações cada vez mais próximo da realidade do usuário. 3.1 Minimundo O minimundo é uma parte da realidade, reconhecida pelo analista, na qual a função gerencial tem grande interesse em observar. Desse modo, a complexidade de se gerenciar até mesmo um minimundo, pode fazer com que o analista subdivida-o em partes menores, que são as visões. 3.2 Projeto Conceitual Representa e/ou descreve a realidade do ambiente do problema, constituindo em uma visão global dos principais dados e relacionamentos de um minimundo, independente de como será programado. 3.3 Projeto Lógico Inicia-se com base em um modelo conceitual, de acordo com três abordagens atualmente possíveis: Relacional, Hierárquica e Rede. FONTE: MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. Figura 3.8 Projeto de um banco de dados. 52 Banco de Dados I - UNIGRAN Nesse sentido, o modelo lógico determina as estruturasque estarão no banco de dados, segundo as possibilidades possíveis de correspondentes pela abordagem, porém, não considerando ainda nenhuma característica específica de um SGBD, totalizando um esquema lógico de dados com base na ótica de uma das abordagens já mencionadas anteriormente (MACHADO; ABREU, 2009). 3.4 Projeto Físico O projeto físico é parte do modelo lógico e demonstra as estruturas físicas do armazenamento de dados, como: tabelas, tamanho dos campos, índices, tipo de relacionamento, tipo de preenchimento desses campos, nomenclaturas projetadas com base em requisitos de processamento e uso mais econômico dos recursos computacionais. 3.5 Banco de dados x Realidade Retomando, como vimos no decorrer desta disciplina, o BD é visto como uma coleção de dados registrados que apresentam o estado de alguns aspectos de interesse do mundo real (MACHADO; ABREU, 2009). Para tanto, o tempo todo o conteúdo do BD demonstra uma visão atual do estado do mundo real. Com isso, toda modificação em algum item do banco de dados reflete em uma mudança que acontece atualmente na realidade. Retomando a conversa inicial • Seção 1 – Principais Objetos de um SGBD Estudamos, inicialmente, uma abordagem mais técnica, vimos que um banco de dados é como uma coleção de registros salvos em um computador em um modo sistemático, de forma que um programa de computador possa consultá- lo para dar algumas respostas. Esses registros podem ser feitos de três formas, como: tabelas, índices e visões. • Seção 2 – Modelos de Dados Na segunda seção, vimos que o modelo de dados é uma definição abstrata dos objetos representados por esses dados, dos relacionamentos desses objetos Antes de encerrar a Aula 3 é importante que retomemos os conteúdos estudados! 53 Banco de Dados I - UNIGRAN entre si e de um conjunto de operadores e regras que os usuários finais utilizam para interagir com o banco de dados. Como esses dados estarão dispostos não importa aos usuários finais, por isso é utilizado o termo “definição Abstrata”. Esses modelos podem ser Modelos Lógicos Baseados em Objetos (Modelo Entidade-Relacionamento (ER), Modelo Entidade- Relacionamento (ER) e Modelo orientado a objetos) e Modelos Lógicos Baseados em Registros (Modelo Hierárquico, Modelo em Rede e Modelo Relacional). • Seção 3 – Modelagem Conceitual Na terceira seção, vimos que a modelagem é utilizada para podermos extrair a realidade dos fatos em um negócio, devemos observá-los e fazer com que eles sejam modelados. Faz-se, então, necessário registrá-los, para que possamos retratar esses fatos em futuras decisões e ações. Ademais, esse registro é feito por meio da criação de um modelo, o qual deve conter Minimundo, Projeto Conceitual, Projeto Lógico, Projeto Físico e Banco de dados. Sugestões de leituras, sites e vídeos Leituras CARVALHO, I. C. L.; KANISKI, A. L. A sociedade do conhecimento e o acesso à informação: para que e para quem? Revista Ciência da Informação, Brasília, v. 29, n. 3, p. 33-39, set./dez. 2000. CASTELLS, M. A Sociedade em Rede: a era informação − economia, sociedade e cultura. Paz e Terra, 2007. CERRI, M. L. ERP: Um estudo dobre estratégias de implantação. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004. CRUZ, T. Sistemas de informações gerenciais: tecnologia de informação e a empresa do século XXI. São Paulo: Atlas, 1995. DAVENPORT, T. H. Ecologia da informação: por que só a tecnologia não basta para o sucesso na era da informação. São Paulo: Futura, 1998. Nossa! Fizemos uma caminhada interessante nesta aula, não acham? Adquirimos conhecimentos essenciais para a nossa formação. Para fundamentar e melhorar ainda mais a nossa construção de conhecimentos é importante que realize as aƟ vidades propostas no ambiente virtual, interaja com seus colegas de curso e com seu tutor e que consulte as sugestões de leituras, sites, fi lmes e vídeos disponibilizados a seguir! 54 Banco de Dados I - UNIGRAN ELMASRI, R.; NAVATHE, S. B. Sistema de Banco de Dados. Tradução de Marília Guimarães Pinheiro et al. São Paulo: Pearson Education, 2005. EPSTEIN, I. Teoria da Informação. São Paulo: Ática S.A., 1986. FERREIRA, S. M. S. P. Redes eletrônicas e necessidades de informação: abordagem do sense-making para estudo de comportamento de usuários do Instituto de Física da USP. 1995. Tese (Doutorado em Ciências da Comunicação) - Escola de Comunicações e Artes, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1995. GIL, A. C. Como elaborar projetos de pesquisa. São Paulo: Atlas, 1987. LE COADIC, Y-F. A ciência da informação. Brasília: Briquet de Lemos, 1996. LÉVY, P. As tecnologias da inteligência. Rio de Janeiro: Editora 34, 1993. MACHADO, Felipe Nery Rodrigues; ABREU, Mauricio Pereira. Projeto de banco de dados: uma visão prática. 16 ed. São Paulo: Érica, 2009. MATTOS, J. R.; GUIMARÃES, L. S. Gestão da tecnologia da informação: uma abordagem prática. São Paulo: Saraiva, 2005. MCGARRY, K. J. 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