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FUNDAMENTOS DE BANCO DE DADOS 1 CONCEITOS Bancos de dados Sistema Gerenciadores de bancos de dados Características modelagem de dados (Modelagem Conceitual (abordagem ER) Modelagem Lógica (abordagem relacional) 2 HISTÓRIA/EVOLUÇÃO O ser humano sempre desejou registrar acontecimentos de sua vida, de seu cotidiano e do seu trabalho. A partir desta necessidade de registro, surgiu o termo banco de dados. 3 HISTÓRIA/EVOLUÇÃO Os primeiros Bancos de Dados de que se tem registros são os escritos deixados pelos nossos antepassados em Cavernas. Com a evolução começou-se a fazer o registro dos dados em papel. O acesso as informações era um processo lento. https://pt.slideshare.net/rfzago/introduo-a-bancos-de-dados Prof. Ricardo Flores Zago (adaptado) 4 HISTÓRIA/EVOLUÇÃO Na década de 60 começa a surgir os sistemas de arquivos. O processo ainda era muito lento e para acessar os dados armazenados, um usuário precisava conhecer toda a estrutura física onde os arquivos eram armazenados. https://pt.slideshare.net/rfzago/introduo-a-bancos-de-dados Prof. Ricardo Flores Zago (adaptado) 5 HISTÓRIA/EVOLUÇÃO Nos anos 70, teve-se o surgimento dos sistemas de banco de dados. https://pt.slideshare.net/rfzago/introduo-a-bancos-de-dados Prof. Ricardo Flores Zago (adaptado) Figura 1.Componentes de um sistema de banco de dados Fonte: https://www.devmedia.com.br/conceitos-fundamentais-de-banco-de-dados/1649 6 HISTÓRIA/EVOLUÇÃO? Nos anos 80 tornou-se viável a utilização de banco de dados não somente em empresas, mas na comunidade acadêmica e científica. https://pt.slideshare.net/rfzago/introduo-a-bancos-de-dados Prof. Ricardo Flores Zago (adaptado) 7 O QUE É UM BANCO DE DADOS? Coleção de dados inter- relacionados entre si, representando informações sobre um domínio em específico. Ex: lista telefônica, folha de Pagamento, agenda, etc. (NAVATHE). 8 O QUE É UM BANCO DE DADOS? Significa que é um software que permite ao usuário. Inserir; Atualizar; Recuperar dados; Organizar; Pesquisar esses dados de várias maneiras. 9 CONCEITO/OBJETIVO O principal objetivo de um SGBD é proporcionar um ambiente de trabalho conveniente e eficiente garantido a segurança para a recuperação e armazenamento dos dados e informações. Os sistemas de banco de dados são projetados e desenvolvidos para gerenciar grandes volumes de informações. O gerenciamento de informações implica a definição das estruturas de armazenamento de dados e informações e a definição dos mecanismos para a manipulação dos mesmos. 10 CONCEITO/OBJETIVO Um dos principais objetivos de um banco de dados é garantir, principalmente segurança dos dados e informações armazenadas garantindo confidencialidade e bloqueio de acessos de pessoas não autorizadas. 11 BANCO DE DADOS Ex: cadastro de clientes c NOME IDADE MONTEIRO LOBATO 80 MACHADO DE ASSIS 53 CECÍLIA MEIRELES 90 JOSÉ DE ALENCAR 95 CARLOS DRUMMOND 78 NOME FONE MONTEIRO LOBATO 0000-0000 MACHADO DE ASSIS 1111-1111 CECÍLIA MEIRELES 2222-2222 JOSÉ DE ALENCAR 3333-3333 CARLOS DRUMMOND 4444-4444 Ex: lista telefônica Os dados são armazenados em forma de tabelas coluna Linha 12 COMPONENTES BÁSICOS Para trabalhar com um banco de dados é preciso alguns recursos básicos Dados Hardware Software Usuários https://pt.slideshare.net/rfzago/introduo-a-bancos-de-dados. Prof. Ricardo Flores Zago (adaptado)13 VANTAGENS Diminuir o espaço ocupado pela informação; Facilitar o acesso e a atualização da informação; Aumentar a velocidade de pesquisa; Evitar a redundância das informações. 14 MODELAGEM DE DADOS A modelagem de dados define a forma, o tipo, a descrição e como os dados serão armazenado em um banco de dados. Os três tipos de representação de dados em um Banco de dados, mais comuns são: Modelo conceitual – Modelo Entidade-Relacionamento Modelo Lógico Modelo Físico 15 TIPOS DE REPRESENTAÇÃO DE BANCOS DE DADOS Modelo Conceitual: é o tipo de banco no qual as estruturas que serão armazenadas são descritas de forma lógica, nomeando os componentes e ações que os mesmos irão exercer sobre outros componentes. 16 CONCEITOS BÁSICOS 17 • Modelagem – corresponde a descrição de como os dados e os tipos de informações serão armazenados no banco de dados. • Entidade – é uma abstração de um dado do mundo real, é um modelo em forma de tabela que guardará o dado a ser armazenado. • Relacionamento – é o elemento que define a relação entre as tabelas e pode ser representado de três formas diferentes: • Um relacionamento um para muitos • Um relacionamento muitos para muitos • Um relacionamento um para um CONCEITOS BÁSICOS • Atributo – é uma característica do elemento da tabela • Nome do Aluno • Chave Primária (Primary Key) – Refere-se ao conjunto de um ou mais campos, cujos valores, nunca se repetem na mesma tabela, ou seja, é o identificador do registro. • Número da matrícula • Chave estrangeira (Foreign Key) - é o campo que estabelece o relacionamento entre duas tabelas, isto é, o que chave primária em uma tabela (ENTIDADE) passa a ser chave estrangeira em outra tabela (RELACIONAMENTO). • Número de Matrícula, Cód. Curso 18 TÉCNICAS DE MODELAGEM DE DADOS – MODELO CONCEITUAL/ENTIDADE – RELACIONAMENTO (DER) ALUNO CURSO Efetuar matrícula Dt. Nasc. RGNome Num. Mat. 19 Num. Mat Aluno (Num. Mat, Nome, Dt. Nasc., RG) EfetuarMatricula (Num.Mat, Cód. Curso, Dt. Mat,) Curso (Cód. Curso, Nome Curso) TÉCNICAS DE MODELAGEM DE DADOS– MODELO LÓGICO Modelo Lógico: os dados são representados em forma de código. O modelo lógico constitui uma representação específica de um modelo interno. Independe da forma de implementação. 20 TÉCNICAS DE MODELAGEM DE DADOS– MODELO FÍSICO Modelo Físico: nesse tipo de representação os dados são descritos a nível de abstração, ou seja, a forma como os dados são vistos pelo usuário do SGBD. No modelo físico são detalhados todo os componentes que compõem a estrutura física do banco como tabelas, campos, tipos de valores, índices, etc. 21 TIPOS DE REPRESENTAÇÃO DE BANCOS DE DADOS – MODELO FÍSICO Num. Mat Nome Dt. Nasc RG 001 José 15/01/2000 00000123 002 José 20/01/2000 12345601 Cód. Curso Nome Curso 001 15/08/2018 002 20/08/2018 Aluno Curso 22 TIPOS DE REPRESENTAÇÃO DE BANCOS DE DADOS – MODELO FÍSICO Matrícula 23 Dt. Mat Cód Matrícula Cód. Curso 12/08/2018 José 0001 15/09/2018 Maria 0002 TIPOS DE REPRESENTAÇÃO DE BANCOS DE DADOS – MODELO FÍSICO Nome do Campo Tipo Tamanho Cód. Aluno Integer 5 Nome Sting /Var Char 50 caracteres Dt. Nascimento Date 10 RG Var/Char 11 24 SISTEMA GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS (SGBD) Coleção de programas que permite ao usuário criar e manter um banco de dados; Software que facilita os processos de definição, construção, manipulação e compartilhamento de banco de dados entre vários usuários e aplicações; Proteção e manutenção do banco de dados por longos períodos; O SGBD gera toda informação contida na base de dados e constitui a interface entre esta e o utilizador 25 SISTEMA GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS (SGBD) Um sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD) é um software que possui recursos capazes de manipular as informações do banco de dados e interagir com o usuário, tais como consultas, alterações, inclusões e exclusões dos registros. Exemplos de SGBDs são: Oracle, SQL Server, DB2, PostgreSQL, MySQL, Acsses. 26 SISTEMA GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS (SGBD) Armazenar de forma organizada as Informações 1. Controle de inconsistências e redundância 2. Integridade 3. Isolamento 4. Atomicidade 5. Segurança Abstração dos dados 27 CARACTERÍSTICAS DE UM BANCO DE DADOS Controle de Inconsistência, Integridade e Redundância de Dados: os dados e informações armazenados no banco de dados devem ser mantidos íntegros e consistentes; Os valores dos dados atribuídos e armazenados em um banco de dados devem satisfazer certas restrições paramanutenção da consistência. Inconsistência (dados atualizados em um arquivo e desatualizados em outro arquivo). Facilidade de Acesso aos Dados: um SGBD precisa garantir que as informações requeridas pelo usuário sejam rapidamente acessadas. Atualmente os SGBDs permitem fazer consultas através de linguagens como SQL. http://docente.ifrn.edu.br/abrahaolopes/semestre-2012.1/4.401.1m-banco-de-dados/slide-introducao-aos-bancos-de-dados. Prof. A Prof. Abrahão Lopes (adaptado). Acesso em 20 ago. 2018 28 CARACTERÍSTICAS DE UM BANCO DE DADOS Isolamento de dados: os dados em vários arquivos podem estar em formatos diferentes e estruturas diferentes. Torna-se difícil acessar dados de outro sistema, portanto um SGBD precisa garantir mecanismo que permitam acessar arquivos de diferentes linguagens e diferentes tipos. Ex: O Programa do BANCO DO BRASIL não lê arquivos do programa da CAIXA ECONÔMICA. Transferência bancárias de A para B. Sem atomicidade pode acontecer de debitar em A e não creditar em B. http://docente.ifrn.edu.br/abrahaolopes/semestre-2012.1/4.401.1m-banco-de-dados/slide-introducao-aos-bancos-de-dados. Prof. A Prof. Abrahão Lopes (adaptado). Acesso em 20 ago. 2018 29 CARACTERÍSTICAS DE UM BANCO DE DADOS Problemas de atomicidade: Um sistema computacional está sujeito a falhas. E imprescindível garantir que, uma vez detectada uma falha, os dados sejam salvos em seu último estado consistente, anterior a ela. Por exemplo, uma operação de transferência bancária entre contas correntes, deve ser uma operação atômica, ou seja, deve ocorrer por completo, ou não ocorrer. Anomalias no acesso concorrente: Muitos sistemas permitem atualizações simultâneas dos dados para aumento do desempenho do sistema como um todo e para melhores tempos de resposta. Este tipo de interação pode resultar em inconsistência de dados. Por exemplo, dois saques simultâneos a uma mesma conta corrente http://docente.ifrn.edu.br/abrahaolopes/semestre-2012.1/4.401.1m-banco-de-dados/slide-introducao-aos-bancos-de-dados. Prof. A Prof. Abrahão Lopes (adaptado). Acesso em 20 ago. 2018 30 CARACTERÍSTICAS DE UM BANCO DE DADOS Anomalias de acesso concorrente: grande parte dos sistemas comerciais são acessados por diversos usuários simultaneamente. É necessário que haja um mecanismo para impedir ou controlar a manipulação de um mesmo dados por mais de uma pessoa no mesmo momento. Ex. Venda de 1 unidade de produto por dois vendedores simultaneamente Problemas de Segurança: Nem todos os usuários podem acessar ou excluir dados. Backup e Recuperação: Softwares são fáceis de comprar e instalar, porém os dados não podem ser comprados. Uma organização deve dar a devida importância a seus dados. Eles são tão importantes (ou até mais) que seus recursos humanos, recursos financeiros e ambiente físico. http://docente.ifrn.edu.br/abrahaolopes/semestre-2012.1/4.401.1m-banco-de-dados/slide-introducao-aos-bancos-de-dados. Prof. A Prof. Abrahão Lopes (adaptado). Acesso em 20 ago. 2018 31 CARACTERÍSTICAS DE UM BANCO DE UM SGBD Múltiplas Interfaces para o usuário Linguagem de consultas; Interface de programação; Formulários parametrizáveis; Interfaces de menus; Interfaces de texto para usuários autônomos (ex. outros sistemas) Interfaces gráficas; Interfaces Web; 32 SGBDS COMERCIAIS GRATUITOS Microsoft ACCESS; Microsft SQL Server; MySQL; FireBird / Interbase; Oracle; Postgree; SQLite 33 LINGUAGEM DE MANIPULAÇÃO DE BANCO DE DADOS SQL (Structured Query Language) – Linguagem de Consulta Estruturada: é a linguagem utilizada para manipulação de dados em um banco de dados. Através dela é possível inserir, alterar, atualizar, consultar e excluir dados em uma base de dados. Alguns comandos Update (atualizar) Alter (alterar) Drop (apagar) Create (criar) Delete (excluir) Insert (inseir) Select (selecionar) 34 EXERCÍCIO 1. https://pt.slideshare.net/GleydsonCaarvalho/banco-de-dados-exerccios-resolvidos. Hiroo Takaoka (adaptada). Acesso: 21 ago. 2018 Construa um modelo entidades-relacionamentos (MER), modelo lógico e o modelo físico para um banco de dados de uma empresa contendo produto, fornecedor, cliente, venda e loja. 35 EXERCÍCIO 1. Um tipo de produto pode ser fornecido por vários fornecedores e um fornecedor pode fornecer vários tipos de produto; A venda a um cliente pode conter vários produtos e um produto pode fazer parte de apenas uma venda; A venda a um cliente é realizada em apenas uma das lojas da empresa; cada produto numa venda tem preço e quantidade e cada venda tem número da nota fiscal, data e valor total; Cada tipo de produto tem código, nome e descrição; Cada cliente tem código, nome e endereço; Cada fornecedor tem código, nome, CNPJ e endereço; Cada loja tem código, nome e CNPJ. 36 EXERCÍCIO 2. Construa um modelo entidades-relacionamentos (MER), modelo lógico e o modelo físico para uma companhia de seguros de automóveis com um conjunto de clientes, onde cada um possui um certo número de automóveis. Os dados do cliente são código, nome, RG, CPF, endereço e telefone. Do carro deve-se armazenar a placa, código RENAVAN, fabricante, modelo e ano. Associado a cada automóvel há um histórico de ocorrências. Cada ocorrência deve ter um número (único), data, local e descrição. https://pt.slideshare.net/GleydsonCaarvalho/banco-de-dados-exerccios-resolvidos. Hiroo Takaoka (adaptada). Acesso: 21 ago. 2018 37 EXERCÍCIO 3. Construir um modelo de entidades e relacionamentos (MER) e o modelo lógico para o banco de dados de uma clínica abaixo: • Cada médico que trabalha na clínica é identificado pelo seu CRM, um nome, uma data de admissão e um salário. • Para todo paciente internado na clínica são cadastrados alguns dados pessoais: código, nome, RG, CPF, endereço e telefone para contato. • Um paciente tem sempre um médico como responsável, com um horário de visita diário predeterminado. • Pacientes estão sempre internados em quartos individuais que são identificados por um número e está em um andar da clínica . https://pt.slideshare.net/GleydsonCaarvalho/banco-de-dados-exerccios-resolvidos. Hiroo Takaoka (adaptada). Acesso: 21 ago. 2018 38 REFERÊNCIAS Elmasri, Ramez. Sistemas de banco de dados/ Ramez Elmasri e Shamkant B. Navathe; revisor técnico Luis Ricardo de Figueiredo. –São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2005. Rob, Peter. Sistemas de banco de dados : projeto, implementação e gerenciamento / Peter Rob http://www.nrsystem.com.br/Fund_Banco_Dados.pdf https://www.cos.ufrj.br/~marta/BdRel.pdf http://www.uel.br/pessoal/valerio/01%20Banco%20de%20Dados%20- %203%20slides.pdf 39 REFERÊNCIAS https://pt.slideshare.net/RafaelAlbani/aula1-apresentao-de-banco-de-dados https://pt.slideshare.net/rfzago/introduo-a-bancos-de-dados http://www.di.ufpb.br/valeria/BancoDados/Aula1-IntroducaoSlides.pdf http://docente.ifrn.edu.br/abrahaolopes/semestre-2012.2/2.2411.1v-banco-de- dados/03- 04%20Sistemas%20de%20Gerenciamento%20de%20Banco%20de%20Dados.pdf/view http://www.inf.ufsc.br/~r.fileto/Disciplinas/INE5423-2010-1/Aulas/01-IntrodBD.pdf https://www.slideshare.net/vini_campos/1introduo-banco-de- dados?from_action=save https://pt.slideshare.net/GleydsonCaarvalho/banco-de-dados-exerccios-resolvidos 40 REFERÊNCIAS ALVES, W. P. Fundamentos de Bancos de Dados. Érica, 2004 ELMASRI., NAVATHE. Sistemas de Banco de Dados. 4 Ed. Pearson, 2005. GILLENSON. M. L. Fundamentos de Sistemas de Gerencia de Banco de Dados. LTC, 2006. SILBERSCHATZ. Sistema de Banco de Dados. 5 Ed. Campus, 2006. 41
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