Aula 02 150211 Introducao a BD

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Banco de Dados
Haroldo Amaral (haroldo.amaral@gmail.com)
Licenciatura em Computação – 5º Período
15/02/2011
Aula 02 – Introdução a Bancos de Dados (BD)
Definição de um BD
Sistemas de Gerenciamento de BD
Sistemas de Banco de Dados
Exemplo de BD
Características da Abordagem de BD
Funcionalidades, Vantagens e Uso de um SGBD
Pessoas Envolvidas
Evolução das Aplicações de BD
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Banco de Dados
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Definição de um BD
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Banco de Dados
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Antes de definirmos um BANCO DE DADOS, precisamos entender o significado da palavra DADOS
Então, o que são DADOS?
Fatos que podem ser gravados e que possuem um significado explícito
Agora, podemos definir um BANCO DE DADOS
Então, o que é um BANCO DE DADOS?
GENERICAMENTE, um conjunto de dados relacionados
Definição de um BD
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Banco de Dados
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Então, será que os casos abaixo são exemplos de BD?
Nomes, telefones e endereços de pessoas conhecidas escritos numa agenda telefônica ou gravados num computador, através do programa Excel
O conjunto de palavras que formam o conteúdo de um livro
De acordo com a definição GENÉRICA, todos os exemplos são casos de BD. Porém ...
Definição de um BD
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Definição de um BD
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Banco de Dados
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Então, CUIDADO! Não confunda ...
Banco de Dados
=
Bando de Dados
SGBD – Sistema de Gerenciamento de BD
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Um BD pode ser gerado e mantido manualmente
Por exemplo, um catálogo de cartões bibliotecários
Entretanto, estamos interessados em BDs automatizados
Estamos interessados em BDs nos quais possamos executar processos para:
Criação
Acesso
Manutenção
SGBD – Sistema de Gerenciamento de BD
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E quem executa todos os PROCESSOS sobre um BD?
Um Sistema Gerenciador de Banco de Dados
SGBD
SGBD – Sistema de Gerenciamento de BD
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SGBD – Sistema de Gerenciamento de BD
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SGBD – Sistema de Gerenciamento de BD
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Sistemas de Banco de Dados
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Vimos que um BANCO DE DADOS representa uma coleção de dados com algumas propriedades implícitas
Por exemplo, um BD que constitui os dados relacionados e referentes a professores, disciplinas e horários de uma universidade
Vimos que um SGBD é definido por um conjunto de softwares, onde processos são executados sobre um BD
Por exemplo, um SGBD que gerencia os dados do BD do exemplo anterior, podendo ser:
Oracle, MySQL, SQL Server, Postgre SQL, etc.
Sistemas de Banco de Dados
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Então, o que constitui a junção de um BD com o SGBD que o gerencia?
BD
SGBD
Sistemas de Banco de Dados
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Sistema de Banco de Dados
=
Banco de Dados
+
SGBD
Configuração de um Sistema de BD simplificado
Um Exemplo de BD
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Um Banco de Dados que armazena informações acadêmicas de alunos, cursos e notas
Um Exemplo de BD
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O BD é organizado em cinco arquivos, onde cada um armazena os registros de dados do mesmo tipo
ALUNO mantém dados de cada estudante
CURSO preserva os dados sobre cada curso
DISCIPLINA guarda os dados de cada disciplina do curso
HISTORICO_ESCOLAR mantém as notas recebidas por alunos nas diversas disciplinas cursadas
PRE_REQUISITO armazena os pré-requisitos de cada curso
Um Exemplo de BD
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Para DEFINIR o BD, devemos especificar a estrutura de cada registro, em cada arquivo, considerando-se os diferentes tipos de elementos dos dados a serem armazenados
Por exemplo, cada registro ALUNO inclui os dados que representam o Nome do estudante, o seu Numero, a sua Turma (1 – calouro, 2 – veterano, ...) e habilitação do curso (Curso_Hab – mat, CC, ...)
Um Exemplo de BD
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Precisamos ainda especificar os tipos de dados para cada elemento de dados em um registro
Por exemplo, Nome em ALUNO pode ser uma string de caracteres
Registros de diferentes arquivos podem estar relacionados
Por exemplo, o registro para “Smith” em ALUNO está relacionado a dois registros em HISTORICO_ESCOLAR, que especifica as notas de “Smith” em duas disciplinas
Um Exemplo de BD
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A manipulação do BD envolve consultas (query) e atualizações
Consultas e atualizações são especificadas na linguagem de consulta do SGBD, antes de serem processadas
Exemplo de consulta:
Recuperação do histórico escolar de “Smith”
Exemplo de atualização:
Mudar a turma de “Smith” para veteranos
Características da Abordagem de BD
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Inicialmente, nos sistemas tradicionais de arquivos, cada usuário define e implementa os arquivos necessários para uma aplicação específica, mantendo as suas informações em arquivos separados
Na abordagem de BD, um único repositório de dados é definido uma única vez, mantido e então acessado por vários usuários
Características da Abordagem de BD
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Características da Abordagem de BD
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Características da Abordagem de BD
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Características da Abordagem de BD
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Características da Abordagem de BD
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Características da Abordagem de BD
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Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Para garantirmos um bom gerenciamento de um BD, devemos usar um SGBD de qualidade, considerando as capacidades (funcionalidades) que ele possui
Essas capacidades vão além das características discutidas na abordagem de BD
O “Administrador do BD” deve saber fazer uso dessas funcionalidades para atingir objetivos relacionados ao projeto, à administração e ao uso de um grande BD multiusuário
Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Controle de redundância
Não permite que os mesmos dados sejam armazenados mais de uma vez no BD, evitando problemas, como: duplicação de esforços para atualização, espaço de armazenamento maior, inconsistência de dados
Restrição a acessos não autorizados
Restrição de acesso a partes do BD ou restrição de acesso ao BD em relação às operações (consultar/atualizar)
Para tal, mecanismos de segurança são oferecidos
Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Garantia de armazenamento persistente para objetos do programa
As estruturas de dados manipuladas por linguagens são complexas
A abordagem SGBD permite o armazenamento dessas estruturas
Essencialmente útil para sistemas de BD e linguagens orientadas a objetos
Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Garantia de armazenamento persistente para objetos do programa
As estruturas de dados manipuladas por linguagens são complexas
A abordagem SGBD permite o armazenamento dessas estruturas
Essencialmente útil para sistemas de BD e linguagens orientadas a objetos
Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Processamento eficiente de consultas, através do armazenamento de estruturas
Os sistemas de BD devem oferecer funcionalidades para a execução de atualizações e consultas eficientemente
Para tal, o SGBD possui estruturas de dados (arquivos) auxiliares, chamadas índices (indexes), usadas para aumentar a velocidade de pesquisa dos registros desejados do BD
Backup e Restauração
Um SGBD deve prover funcionalidades para restauração do BD em casos de falhas de hardware e software
Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Múltiplas interfaces para os usuários
Como diversos tipos de usuários utilizam o BD, o SGBD deve prover interfaces diferentes para cada um deles
Essas interfaces podem incluir:
Linguagens de consulta para usuários casuais, linguagens de programação para programadores de aplicação, formulários* e seqüências de comandos para usuários parametrizáveis, interfaces de menus*para usuários autônomos
	* Interfaces Gráficas para Usuários
Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Representação de relacionamentos complexos entre os dados
Como um BD pode incluir uma grande variedade de dados inter-relacionados, o SGBD deve ter a capacidade de representar esses relacionamentos, bem como recuperar e atualizar os dados de forma fácil e eficiente
Funcionalidades da Abordagem de SGBD
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Restrições de integridade
A maioria das aplicações de BD possuem restrições sobre seus dados
O SGBD deve prover funcionalidades para a definição e garantia dessas restrições
Por exemplo:
De tipos de dados, de unicidade de valor, de dependência entre registros de arquivos diferentes
Definição de regras
Para geração de novas informações a partir da inferência de fatos armazenados no BD
Para disparar ações quando eventos e condições ocorrem
Vantagens da Abordagem de SGBD
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Potencial para garantia de padrões
Definição de padrões de nomes e formato dos elementos de dados, formatos de exibição, estruturas de relatórios, terminologia entre os usuários do BD
Redução no tempo de desenvolvimento de aplicações
Flexibilidade para alterar a estrutura do BD quando os requisitos da aplicação mudam
Disponibilidade para atualizar as informações entre seus diversos usuários
Economias de escala, reduzindo o custo total da operação e gerenciamento do BD pela superposição entre as atividades de processamento de dados pessoais em diferentes departamentos ou projetos
Indicações de Uso da Abordagem de SGBD
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Armazenar grandes volumes de informação
Localizar rapidamente determinada informação
Atualizar a informação de maneira ágil e consistente
Organizar os dados em diferentes ordens (visões)
Produzir listas ou relatórios através de consultas ao BD
Gerar estatísticas
...
Indicações de Não Uso da Abordagem de SGBD
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A abordagem de SGBD implica em custos adicionais, devido a alguns fatores:
Alto investimento em HW, SW e treinamento
Generalidade do SGBD para definição e processamento de dados
Esforços adicionais para funções de segurança, controle de concorrência, recuperação e integridade
Indicações de Não Uso da Abordagem de SGBD
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Assim, em algumas situações pode não ser indicado o uso de um SGBD, como:
Aplicações de BD simples e bem definidas, onde não se espera muitas mudanças
Requisitos rigorosos, de tempo real, para alguns programas de aplicação, onde não se pode esperar, devido às atividades extras do SGBD
Sistemas embarcados com capacidade limitada de armazenamento
O acesso de múltiplos usuários aos dados não é necessário
Pessoas Envolvidas
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Pessoas Envolvidas
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História e Evolução das Aplicações de BD
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Sistemas Hierárquicos e de Rede
Implementados em mainframes, entre meados de 1960 até os anos 70 e 80
Aplicações com grande número de registros de estruturas semelhantes e muitos tipos de registros e diversos inter-relacionamentos entre eles – redundância
Mistura (confusão) entre os relacionamentos conceituais, armazenamento físico e localização de registros no disco
Pouca flexibilidade ao acesso dos dados quando novas consultas e transações eram necessárias
Dificuldade na evolução do BD
Só forneciam interfaces para linguagens de programação
Alto tempo na implementação de novas consultas e transações, pois novos programas tinham que ser escritos, testados e depurados
História e Evolução das Aplicações de BD
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Sistemas de BD Relacionais
Surgiram no início dos anos 80 e estão em uso até os dias atuais
Separação entre o armazenamento físico dos dados e sua representação conceitual
Forte fundamentação matemática
Introdução de linguagens de consulta
Flexibilidade para o desenvolvimento rápido de novas consultas e para reorganização do BD quando os requisitos eram alterados
História e Evolução das Aplicações de BD
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Sistemas de BD Orientados a Objetos
Surgiram no início dos anos 80 com o aparecimento das linguagens orientadas a objetos e a necessidade de armazenar e partilhar objetos complexos
Modelo complexo e falta de padrão inicial contribuíram para seu uso limitado
Atualmente, usados em aplicações especializadas, como projetos de engenharia, publicidade multimídia e sistemas para indústria
História e Evolução das Aplicações de BD
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Sistemas de BD para Troca de Dados na Web
Disponibilização de dados extraídos de SGBDs (servidores) em páginas Web
Desenvolvimento de várias técnicas para permitir o intercâmbio entre os vários tipos de BD e as páginas Web, como a integração de dados
Uso da XML (eXtended Markup Language) como padrão para troca de dados, entre os modelos empregados em documentos Web e os de BD
História e Evolução das Aplicações de BD
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Extensão das capacidades de BD tradicionais para novas aplicações
Aplicações científicas para armazenamento de grandes quantidades de dados resultantes de experimentos científicos – física avançada, mapeamento do genoma humano
Aplicações para armazenamento e recuperação de imagens, como: notícias escaneadas ou fotografias, imagens de satélites, imagens de procedimentos médicos (raios X ou ressonância magnética)
Aplicações para armazenamento e recuperação de vídeos
História e Evolução das Aplicações de BD
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Extensão das capacidades de BD tradicionais para novas aplicações
Aplicações de data mining, que analisam grandes quantidades de dados, pela pesquisa de ocorrências de padrões específicos ou relacionamentos
Aplicações espaciais para armazenamento de localizações espaciais dos dados, como informações de tempo ou mapas
Aplicações relativas a séries temporais, que guardam informações, como dados econômicos, em intervalos de tempo regulares, como: vendas diárias ou composição mensal do produto interno bruto
Referências Usadas
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