Aula 5 - Modelo Relacional - PARTE 1

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Banco de Dados
Modelagem de Banco de Dados
Modelo Relacional (R)
Projeto de BD – Uma Visão Panorâmica 
Revisão 
Projeto de BD – Uma Visão Panorâmica 
Revisão 
1. Coleta e análise dos requisitos.
2. Projeto conceitual do Banco de 
dados.
3. Escolha de um SGBD.
4. Mapeamento do modelo de dados.
5. Projeto físico do Banco de dados.
6. Implementação e implantação no 
SGBD escolhido.
Modelo Relacional – R : Definição 
Def. O MODELO RELACIONAL representa um banco de 
dados como uma coleção de relações. Uma relação é uma 
tabela de valores, onde cada linha é um conjunto de 
valores relacionados e cada coluna um conjunto de valores 
de mesmo tipo e significado. 
Coluna Tabela Cliente 
Linha 
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R - Características 
• Foi proposto por Ted Codd em 1970; 
• Versões comerciais disponibilizadas no início da década 
de 80 (SQL/DS; ORACLE); 
• Seu formalismo usa teoria de conjuntos e lógica de 
primeira ordem; 
• É um método declarativo de especificar dados e 
consultas; 
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R – Conceitos informais 
• Relação é uma tabela de valores 
• Cada linha da tabela representa fatos do mundo real, 
chamada tupla no modelo formal 
• Cada coluna da tabela tem um cabeçalho que indica o 
significado do item de dado na coluna, chamado atributo 
no modelo formal 
• Cada linha tem pelo menos uma chave que é um 
subconjunto de valores que identifica unicamente a linha 
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R – Exemplo de Relação 
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R – Definições formais 
Definições formais 
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R – Domínio e Cardinalidade 
Def. um domínio D é um conjunto de valores atômicos e a 
cardinalidade de D, denotada por |D|, é o número de 
valores em D. 
Exemplos: 
D 1 =Domínio(sexo)={F, M}; |D 1 |=2 ? 
D 2 =Dom(funcionario.idade)= [15, 80]; |D 2 |=66 ? 
• Um domínio tem também um tipo de dado ou formato 
• funcionario.idade: inteiro 
• fone: (dd)dddd.dddd, onde cada “d” representa 
um dígito númerico decimal, sendo os dois 
primeiros um código de área 
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R – Esquema de relação e atributo 
Def. O esquema de relação descreve a relação e é definido 
por R(A1 , A2 , ..., An), onde R é o nome da relação e cada Ai
é o nome de um atributo. 
Def. O atributo é o nome do papel desempenhado por algum 
domínio na relação 
Exemplo: EMPREGADO(cpf, nome, endereco, sexo) 
• Dom(cpf)=ddd.ddd.ddd-dd 
• Dom(nome)=cadeia de caracteres que 
representam nomes de pessoas 
• Dom(endereco)=cadeia de caracteres que 
representam endereços 
• Dom(sexo)={F, M} 
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R – Tupla, valor de atributo e NULL 
Def. uma tupla t é um conjunto ordenado de valores 
denotado por t=<v1 , v2 ..., vn >, onde cada vi é derivado
do domínio apropriado de Ai ou é um valor nulo. 
Def. o valor nulo, denotado por NULL, é um valor especial 
para representar valores desconhecidos ou que não se aplicam. 
• Se t=<v1 , v2 ..., vn > então t[Ai ] = t.Ai = vi
• Exemplo: 
– EMPREGADO(cpf, nome, endereco, sexo) 
– empregado=<12363289544, 'John Smith', '101 Main St. Atlanta, GA 
30332', 'M'> 
– empregado.sexo='M' 
• Um domínio pode ser definido por um tipo. Ex: int, date 
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R – Relação, estado, grau e cardinalidade 
Def. uma relação r de um esquema R(A 1 , A 2 , ..., A n ), 
denotado por r(R), é um conjunto de tuplas r={t 1 , t 2 , ..., tm }.
Obs: 
• O estado da relação r reflete as tuplas válidas que 
representam um estado particular do mundo real 
• O esquema R é relativamente estático, mas em 
geral, o estado da relação r é dinâmico; 
• n é o grau do esquema da relação; 
• m é a cardinalidade da relação; 
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R – Características das relações 
• as tuplas em uma relação não possuem ordem; 
• os atributos em uma tupla estão ordenados de acordo com o 
esquema da relação; 
• não há atributos compostos ou multivalorados no modelo 
relacional normalizado, pois todos os atributos são atômicos; 
• NULL é um valor especial para representar valores 
desconhecidos ou que não se aplicam; 
• um esquema de relação pode ser interpretado como uma 
afirmação ou asserção sobre a estrutura da relação; 
• uma tupla pode ser interpretada como um fato ou instância 
da afirmação; 
• uma relação pode representar uma entidade ou um 
relacionamento do modelo ER; 
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R – Restrições e suas categorias 
Def. RESTRIÇÕES são condições que devem ser mantidas 
por todos os estados válidos das relações 
CATEGORIAS DE RESTRIÇÕES: 
• Inerentes: são características do modelo de dados, por 
exemplo, não há atributo composto no modelo R; 
• Baseadas em esquema: podem ser expressas no modelo 
de dados, por exemplo, restrição de domínio; 
• Baseadas na aplicação: não podem ser expressas no 
modelo de dados, portanto devem ser implementadas 
por meio de programas de aplicação; 
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R – Superchave 
Def. SUPERCHAVE é um subconjunto de atributos SCh do 
esquema de relação R, tal que em qualquer estado válido r 
de R não existem duas tuplas com a mesma combinação de 
valores para os atributos de SCh 
Sejam as tuplas ti, tj com i≠j 
ENTÃO ti[SCh] ≠ tj[SCh] 
OBS: SCh=R é uma superchave, pois a relação r é um conjunto
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R – Chave 
Def. CHAVE Ch de R é uma superchave de R tal que a 
remoção de qualquer atributo de Ch gera um 
subconjunto Ch' que não é superchave de R 
Obs: 
• uma relação pode ter mais de uma chave, cada uma é 
chamada chave candidata, e uma delas é chamada chave 
primária PK; 
• a Integridade de Entidade é uma restrição inerente ao 
Modelo R e define que a chave primária não pode ser 
nula. 
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R–Chave estrangeira e integridade referencial 
Def. Uma CHAVE ESTRANGEIRA FK de uma relação R 
que referencia a relação S é um conjunto de atributos FK 
de R com o mesmo domínio da chave primária PK de S tal 
que para qualquer tupla r de R r[FK] é nulo ou existe s[PK] 
tal que r[FK]=s[PK] 
Seja FKi (R) = PK(S) 
então para toda tupla r em R 
Existe s em S | r[FKi ]= s[PK] ou r[FKi ]=NULL 
Uma chave estrangeira FK(R)=PK(S) define uma 
INTEGRIDADE REFERENCIAL de R para S 
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R – Esquema de BD 
Def. um Esquema de BD é um conjunto de esquemas de 
relações que pertencem ao BD 
S = {R 1 , R 2 , ..., R n } 
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R – Exemplo de Esquema de BD Company 
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R–Integridade referencial em esquema de BD 
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R–Esquema de BD, de relações e suas chaves 
COMPANY = {employee, department, dept_locations, 
project, works_on, dependent} 
employee(fname, minit, lname, ssn, bdate, address, sex, 
salary, superssn, dno) 
dependent(essn,dependent_name, sex, bdate, relationship) 
department(dname, dnumber, mgrssn, mgrstartdate) 
dept_locations(dnumber, dlocation) 
project(pname, pnumber, plocation, dnum) 
works_on(essn, pno, hours) 
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R – Chave primária 
PK(employee)=ssn 
PK(dependent)=(essn,dependent_name) 
PK(department)=dnumber 
PK(dept_locations)=(dnumber, dlocation) 
PK(project)=pnumber 
PK(works_on)=(essn, pno) 
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R–Integridade referencial – Chave estrangeira 
FK dno (employee)=PK(department) 
FK superssn (employee)=PK(employee) 
FK essn (dependent)=PK(employee) 
FK mgrssn (department)=PK(employee) 
FK dnumber (dept_locations)=PK(department) 
FK dnumber (project)=PK(department) 
FK essn (works_on)=PK(employee) 
FK pno (works_on)=PK(project) 
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R – Restrições de domínio 
Dom(employee.sex)=Dom(dependent.sex)={'M', 'F'} 
Dom(employee.bdate)=DATE 
Dom(department.mgrstartdate)=DATE 
Dom(employee.salary)=DECIMAL(10, 2) 
Dom(department.dnumber)=Dom(employee.dno) 
=Dom(project.dnum)=Dom(project.pnumber) 
=Dom(works_on.pno)=INTEGER 
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R–Operações no BD e violação de restrições 
Vamos estudar as operações de 
inserir – INSERT; 
excluir – DELETE; e 
alterar - UPDATE 
e a manutenção da consistência do BD ou seja, execução das 
operações sem violar as restrições modeladas. 
A Instância do BD Empresa a seguir será utilizada para 
ilustrar as alternativas de tratamento das violações de 
restrições nas operações acima. 
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R–Violação de restrições em INSERIR 
EMPREGADO(fname, minit, lname, ssn, bdate,address, sex, salary, superssn, dno) 
Inserir empregado<'cecilia', 'F','Ribeiro', NULL, '05-04-1960', 'Rua 
Esmeralda, 35, Uberlandia, MG', F, 28000, NULL, 4> 
empregado.ssn=NULL => viola restrição integridade de entidade 
Inserir empregado<'cecilia', 'F','Ribeiro', 123456789, '05-04-1960', 
'Rua Esmeralda, 35, Uberlandia, MG', F, 28000, NULL, 4> 
empregado.ssn=123456789 => viola restrição de chave 
Inserir empregado<'cecilia', 'F','Ribeiro',677678989, '05-04-1960', 
'Rua Esmeralda, 35, Uberlandia, MG', F, 28000, NULL, 7> 
empregado.dno=7 => viola restrição integridade referencial 
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R–Violação de restrição em EXCLUIR 
EMPREGADO(fname, minit, lname, ssn, bdate, address, sex, salary, superssn, dno) 
DEPARTAMENTO(dname, dnumber, mgrssn, mgrstartdate) 
FK dno (empregado)=PK(departamento) 
Excluir tuplas em DEPARTAMENTO com dnumber=5 
=> viola restrição de integridade referencial FK dno (empregado) 
Opções de tratamento de violação de restrições em exclusão: 
restrict: rejeita a exclusão ? 
cascade: propaga a exclusão ? 
set null: modifica valores de atributos que ? 
referenciam a causa das violações 
Exemplo: Qual o resultado da operação acima na instância do BD 
Empresa anterior, considerando cada uma das três opções? 
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R–Violação de restrição em ALTERAR 
A operação ALTERAR pode ser interpretada como uma 
operação Excluir seguida de Inserir, portanto está sujeita 
às mesmas violações, inclusive às opções de tratamento de 
violações mostradas anteriormente, a saber, restrict, 
cascade e set null. 
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Atividade 3
Descreva o Esquema de BD no modelo R, incluindo as restricoes para um Sistema de Eventos 
Esportivos-SEE especificado a seguir. A principio vamos descrever o Esquema de BD SEE 
independente do Esquema Conceitual especificado por meio do diagrama EER. O SEE 
tem como objetivo armazenar dados de modalidades esportivas (ex: natação), 
categorias (ex: 100m costas), competições, locais, pessoas e equipes participantes. Além 
disso, armazenar dados de empresas patrocinadoras e resultados das competições. 
Uma categoria deve ter nome, tipo (individual ou coletiva) e gênero. Cada competição 
tem uma data, horário, local e refere-se a uma fase da categoria, sendo que deve existir 
pelo menos uma fase final por categoria. Os atletas ou equipes se inscrevem em 
categorias e participam de competições. Cada atleta(ou equipe) terá um resultado na 
competição, incluindo um escore e uma indicação de colocação na campetição e na 
categoria. O vencedor da competição final será o vencedor da categoria. Cada local 
terá um endereço, capacidade de público e lista de modalidades esportivas. As pessoas 
terão cpf, nome, idade e serão do tipo funcionário ou atleta. Dos atletas deve-se 
registrar as categorias inscritas. Os funcionários podem ser responsáveis por locais. 
Cada local deve ter um responsável. O árbitro é um tipo especial de funcionário para o 
qual deve-se registrar as modalidades. Cada esquipe terá um nome e uma lista de 
atletas participantes. Cada empresa patrocinadora terá um cnpj, nome, endereço e tipo 
de patrocínio (atleta, equipe e/ou evento). Nos dois primeiros casos deve-se registrar 
quem são os patrocinados, no último caso deve-se registrar o valor do patrocínio. 
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