aula4 estrutura e qualidade dos dados 11

Estrutura e Qualidade dos Dados
• Prof° Hugo Donadon

Definições Preliminares
• Você já se perguntou por que recebe uma mensagem de erro ao tentar criar uma
conta no Twitter com o nome de perfil que deseja, e ele já está em uso?
• Esse tipo de situação acontece porque existe um banco de dados por trás,
armazenando milhões de informações de usuários.
• Os bancos de dados são responsáveis por organizar, armazenar, atualizar e permitir
acesso rápido a essas informações de forma eficiente.

Definições Preliminares
• [Chu, 1985]
• Um banco de dados é um conjunto de arquivos relacionados entre si
• [Date, 2000]
• Um banco de dados é uma coleção de dados operacionais armazenados usados
pelas aplicações de uma determinada organização

Outra Definição de Banco de Dados
• [Elmasri & Navathe, 2000]
• Um banco de dados é uma coleção de dados relacionados
• Representando algum aspecto do mundo real (mini-mundo ou universo de
discurso)
• Logicamente coerente, com algum significado
• Projetado, construído e gerado (“povoado”) para uma aplicação específica

Sistema de Gerência de Banco de
Dados
• Um sistema de gerência de banco de dados (SGBD) é um conjunto de programas
que permite a criar e manter um banco de dados
• Um banco de dados juntamente com o SGBD que o gerência constitui um sistema
de banco de dados

Exemplo de um Banco de Dados
• Mini-mundo: parte de uma universidade
• Algumas entidades:
• Alunos
• Disciplinas
• Departamentos
• Alguns relacionamentos:
• Disciplinas são oferecidas por Departamentos
• Alunos estão matriculados em Disciplinas

Características da Abordagem de
BD
• Auto-descrição dos dados
• Isolamento entre programas e dados: abstração de dados
• Suporte a múltiplas visões dos dados
• Compartilhamento de dados e processa-mento de transações concorrentes

Usuários em um Ambiente de BD
• Administradores de banco de dados
• Projetistas de banco de dados
• Analistas de sistema e programadores
• Usuários finais:
• Usuários casuais
• Usuários leigos
• Usuários especializados

Vantagens da Utilização de um
SGBD
• Controle de redundância dos dados
• Controle de acesso (segurança)
• Armazenamento persistente dos dados
• Existência de múltiplas interfaces para os usuários
• Representação de relacionamentos complexos entre os dados
• Manutenção de restrições de integridade
• Recuperação de falhas

Implicações da Abordagem de BD
• Adoção/imposição de padrões
• Redução do tempo de desenvolvimento das aplicações
• Flexibilidade
• Atualidade da informação disponível
• Economia de escala

Quando não Utilizar um SGBD
• Aplicações simples e bem definidas onde não se espera mudanças
• Aplicações de tempo-real
• Aplicações onde não é necessário acesso multi-usuário
• Motivos:
• Investimento inicial alto
• Generalidade na definição e manipulação dos dados
• Custo adicional para prover outras facilidades funcionais (manutenção de
segurança, controle de concorrência, recuperação de falhas, etc.)

Modelo de Dados, Esquema e
Instância
• Modelo de dados: Conjunto de conceitos usados para descrever a estrutura de um
banco de dados
• Abstração de dados
• Estrutura = tipos de dados + relacionamentos + restrições (+operações )
• Esquema: Descrição (textual ou gráfica) da estrutura de um banco de dados de
acordo com um determinado modelo de dados
• Instância: Conjunto de dados armazenados em um banco de dados em um
determinado instante de tempo

Instância
• Esquema do banco de dados de exemplo

Instância

Relação entre Modelo de Dados,
Esquema e Instância

Instância
• Estado do Banco
• Dados do banco em qualquer ponto do tempo
• Inicialmente vazio
• Muda freqüentemente
• Validade parcialmente guarantida pelo SGBD
• Esquema do Banco
• Armazenado no catálogo
• Mudanças muito menos freqüentes

Tipos de Modelo de Dados
• Modelos conceituais
• Utilizados para se descrever a estrutura de um banco de dados de uma forma mais
próxima da percepção dos usuários (independente de aspectos de implementação)
• Ex. Conceitos: entidades, atributos, relacionamentos
• Exemplos:
• Modelo entidade-relacionamento (ER)
• Modelo funcional
• Modelo orientado a objetos (OO)

• Modelos representacionais (lógicos)
• Utilizados para se descrever a estrutura de um banco de dados da forma como
será manipulado através de SGBD (mais dependente das estruturas físicas de
armazenamento de dados)
• Exemplos:
• Modelo relacional
• Modelo de rede (CODASYL)
• Modelo hierárquico

• Modelos físicos
• Utilizados para descrever como os dados são fisicamente armazenados

Linguagens
• Linguagem de definição de dados (LDD)
• Usada para definir esquemas
• Linguagem de manipulação de dados (LMD)
• Recuperação, inserção, remoção, modificação do BD
• Linguagem de consulta
• LMD de alto nivel usada em modo “stand-alone”
• Exemplo: SQL

Utilitários
• Carregamento
• Backup
• E.g. dumps do banco de dados
• (Re-)Organização de arquivos
• Monitoramento da performance

Classificação dos SGBDs
• Quanto ao modelo de dados adotado:
• Relacionais
• De rede
• Hierárquicos
• Orientados a objetos
• Objeto-relacionais
• Quanto ao número de usuários suportados:
• Mono-usuários
• Multi-usuários
• Quanto à localização dos dados:
• Centralizados
• Distribuídos

Modelo Entidade-Relacionamento

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Aplicação exemplo
• Banco de Dados de uma companhia
• Organizada em departamentos que têm um nome e um número únicos e um
empregado que gerencia o departamento. A data de quando o empregado
começou a gerenciar o departamento deve ser registrada. Um departamento pode
ter varias localizações
• Um departamento controla um número de projetos, cada qual com um nome e
número únicos e uma única localização

Aplicação exemplo
• Nós armazenamos para cada empregado seu nome, identidade, endereço, salário,
sexo, e data de nascimento. Um empregado é assinalado a um departamento mas
pode trabalhar em diversos projetos, os quais não são necessariamente
controlados pelo mesmo departamento. Nos registramos o número de horas por
semana que o empregado trabalha em cada projeto e o supervisor direto de cada
empregado
• Nós mantemos registro para cada empregado, do numero de dependentes (para
seguro) e para cada dependente o primeiro nome, sexo, data de nascimento e
relacionamento com o empregado.

Modelo ER - Conceitos
• Tipos (classes) de atributo:
• Simples ou compostos
• Ex. Endereço (Endereço da Rua (número, nome da rua, número do apto), Cidade,
Estado, CEP)
• Monovalorados ou multivalorados
• Ex. Profissão
• Armazenados ou derivados
• Data de Nascimento Idade, Empregados trabalhando no departamento
 
NumeroDeEmpregados
• Valores Null
• Não aplicável
• Ex. Número do apartamento
• Desconhecido
• Ex. Telefone de casa

• Tipo de entidade:
• Define um conjunto de entidades que têm os mesmos atributos (propriedades)
• Descreve o esquema para um conjunto de entidades que compartilham a mesma
estrutura
• Exemplos:
• Employee, Company

• Chave de um tipo de entidade:
• Atributo que possui valor único para cada entidade (instância)
• Ex. Nome da companhia, identidade do empregado
• Chave pode ser formada por vários atributos: chave composta
• Registro do Veiculo: Numero de Registro e Estado
• Domínio de um atributo:
• Conjunto de valores que podem ser atribuídos a um atributo para cada entidade
individualmente
• Ex. Idade do Empregado: (16,70); Nome do Empregado:String

• Tipo de Relacionamento:
• Define um conjunto de associações entre n tipos de entidade E1, E2,...,En
• Exemplo:
• Works-for entre Employee e Department

• Tipo de Relacionamento:
• Matematicamente, um tipo de relacionamento R é um conjunto de (instâncias de)
relacionamentos ri, onde cada ri associa n (instâncias de) entidades (e1,...,en) e
cada ej pertence a um tipo de entidade Ej
• R Í E1 x E2 x ... x En
• ri = (e1,...,en)
• Grau de um Tipo de Relacionamento
• Número de tipos de entidade participantes de um tipo de relacionamento

Instâncias de um tipo de
relacionamento binário

• Restrições sobre tipos de relacionamento:
• Limitam as possiveis combinações de entidades que podem participar no conjunto
de relacionamentos
• Cardinalidade: Especifica o número de instâncias de um tipo de relacionamento do
qual uma entidade pode participar
• Participação: Especifica se a existência de uma entidade depende de seu
relacionamento com outra entidade através de um tipo de relacionamento 
parcial ou total
• Ex. Todo empregado deve trabalhar para um departamento (total)
• Ex. Nem todo empregado gerencia um departamento (parcial)
• Cardinalidade + Participação Restrições Estruturais


• Papéis e relacionamentos recursivos
• Entidades atuam com um determinado papel
• Significado do papel é dado por um nome, atribuído a cada tipo de entidade
• Nomes só são necessários em tipos de relacionamento que envolvam mais de uma
vez o mesmo tipo de entidade relacionamentos recursivos

• Exemplo: Supervision, onde Employee tem os papéis de Supervisor e Supervisee

O que é o Modelo Entidade-
Relacionamento (ER)?
• Modelo conceitual que representa o mundo real.
• Utilizado para planejar a estrutura de um banco de dados.
• Base para gerar o modelo relacional.
• Permite visualizar entidades, atributos e relacionamentos.

Entidade: Exemplo com Aluno
• Entidade representa um objeto real (ex: Aluno).
• Atributos descrevem características do objeto.
• Atributo-chave (PK) identifica de forma única cada instância.
• Exemplo de atributos:
• - RA (PK)
• - Nome
• - Data de Nascimento

• Tipos de Entidade Fraca
• Tipos de entidade que não têm chave própria
• As instâncias são identificadas através do relacionamento com entidades de outro
tipo, chamado de dono ou identificador, juntamente com os valores de alguns
atributos (chave parcial)
• Exemplo: Dependent

Relacionamentos
• Ligação entre duas ou mais entidades.
• Tipos comuns:
• - 1:1 (Ex: Departamento — Gerente)
• - 1:N (Ex: Departamento — Empregados)
• - N:N (Ex: Aluno — Disciplina)
• Podem ter atributos (ex: horas trabalhadas).

Relacionamento Recursivo
• Entidade se relaciona com ela mesma.
• Exemplo: Funcionário supervisiona outro funcionário.
• Define papéis distintos dentro da mesma entidade.
• Supervisor → Supervisionado

Entidade Fraca
• Não possui chave primária própria.
• Identificada por meio de uma entidade forte relacionada.
• Utiliza chave parcial + chave do identificador.
• Exemplo: Dependente (de um Funcionário).

Introdução
• O modelo relacional representa um banco de dados como um conjunto de
relações
• Informalmente, uma relação é uma tabela de valores, onde cada linha representa
uma coleção de dados relacionados
• Cada linha de uma tabela representa um “fato” que tipicamente corresponde a
uma entidade ou relacionamento do mundo real

Conceitos Básicos
• Conceitos Básicos

Conceitos Básicos
• Esquema de relação
• Descreve a relação
• R(A1,A2, ...,An), onde:
• R Nome da relação

• Ai Nome de um atributo

• n Grau da relação

• Cada Atributo Ai e’ o nome de um papel desempenhado por algum dominio D no
Esquema da relação R
• Exemplo:
• Student(Name, SSN, HomePhone, Address, OfficePhine, Age,GPA)

Conceitos Básicos
• Relação r(R)
• Conjunto de tuplas: r = {t1,t2, ..., tm}
• Cada tupla é uma lista ordenada de valores: t = <v1,v2, ..., vn>

Características de uma Relação
• As tuplas de uma relação não são ordenadas
• Registros em um arquivo são ordenados de acordo com a posição em que são
armazenados no disco

Características de uma Relação
• Uma tupla é uma lista ordenada de valores
• O valor de cada atributo em uma tupla é atômico
• Atributos compostos e multivalorados não são permitidos
• O valor especial null é utilizado para representar valores não conhecidos ou não
aplicáveis a uma determinada tupla

Restrições de Integridade
• Restrições de domínio
• Especificam que o valor de cada atributo A de uma relação deve ser um valor
atômico do domínio dom(A)
• Restrições de chave
• Por definição todas as tuplas sao distintas
• Um conjunto de atributos SK de um esquema de relação R tal que, para duas
tuplas quaisquer t1 e t2 de r(R), t1[SK] ¹ t2[SK] é uma super-chave de R
• Super-chave default: todos os atributos
• Uma chave de R é uma super-chave com a propriedade adicional de que nenhum
de seus subconjuntos também seja uma super-chave de R
• {SSN,Name,Age} = super-chave; {SSN} = chave

• Restrições de chave
• Um esquema de relação pode ter mais de uma chave chaves candidatas

• Dentre as chaves candidatas de um esquema de relação, uma delas é indicada
como chave primária e as demais constituem as chaves alternativas

• Restrições em valores null
• Especifica se a um atributo é permitido ter valores null
• Exemplo. Todo Estudante deve ter um nome válido, não-null

• Além das restrições de domínio e de chave as seguintes restrições de integridade
são parte do modelo relacional:
• Restrição de integridade de entidade
• Nenhum componente de uma chave primária pode ser nulo

• Restrição de integridade referencial
• Usada para manter a consistencia entre tuplas de duas relacoes
• Uma tupla em uma relação que se refere a outra relação deve referenciar uma
tupla existente nesta outra relação
• Aparecem devido aos relacionamentos entre entidades
• Seja FK um conjunto de atributos de um esquema de relação R1 definido sobre o
mesmo domínio dos atributos da chave primária PK de outro esquema R2. Então,
para qualquer tupla t1 de R1:
• t1[FK] = t2[PK], onde t2 é uma tupla de R2 ou
• t1[FK] é nulo

• Restrições de Integridade

Instância de um BD Relacional

Opções de Remoção da RIR
• A cada RIR R1[FK] R2[PK] é possível associar uma opção de remoção que

especifica como a remoção de uma tupla de R2 é executada em relação a R1
• As opções de remoção possíveis são:
• bloqueio
• propagação
• substituição por nulos
• Notação:
• R1[FK] R2[PK],

• onde op Î {b, p, n}

Exemplos de RIR
• EMPLOYEE(FNAME,MINT,LNAME,SSN,BDATE,ADDRESS,SEX,
• SALARY,SUPERSSN,DNO)
• EMPLOYEE[SUPERSSN] EMPLOYEE[SSN]

• EMPLOYEE[DNO] DEPARTMENT[DNUMBER]

• DEPARTMENT[DNAME,DNUMBER,MGRSSN,MGRDATE]
• DEPARTMENT[MGRSSN] EMPLOYEE[SSN]

• DEPT_LOCATIONS(DNUMBER,LOCATION)
• DEPT_LOCATIONS[DNUMBER] DEPARTMENT[DNUMBER]

•

Operações sobre Relações
• As operações sobre um BD relacional podem ser classificadas em:
• Operações de recuperação (consulta)
• Operações de atualização
• Operações de atualização (sobre tuplas):
• Inserção (insert)
• Remoção (delete)
• Modificação (modify)

• Restrições de integridade não podem ser violadas
• Inserção
• Restrição de Dominio: valor fora do dominio
• Restrição de Chave: valor ja’ existe
• Restrição de integridade de entidade: se chave for null
• Restrição de integridade referencial: se chave estrangeira referencia tupla
inexistente
• Ação default: rejeitar inserção (com explicação)

• Remoção
• Restrição de integridade referencial: tupla deletada e’ referenciada por chaves
estrangeiras
• Ação default: rejeitar inserção (com explicação)
• Segunda opção: propagar remoção de tuplas que violem uma restrição de
integridade referencial
• Terceira Opcao: Modificar o valor da chave estrangeira para nulo

• Modificação
• Modificar o valor de um atributo que nao e’ chave primaria ou estrangeira não
causa problemas (se o valor for do dominio, e, se for null, que este valor seja
permitido)
• Modificar a chave primaria e’ igual a remover uma tupla e inserir outra
• Modificar chave estrangeira: SGBD deve verificar se novo valor do atributo
referencia tupla existente

Introdução
• Originalmente proposta para o System R desenvolvido nos laboratórios da IBM na
década de 70 SEQUEL (Structured English QUEry Language)

• Objeto de um esforço de padronização coordenado pelo ANSI/ISO:
• SQL1 (SQL-86)
• SQL2 (SQL-92)
• SQL3 (SQL:1999)

Introdução
• SQL = LDD + LMD + LCD
• Principais comandos:
• LDD:
• CREATE SCHEMA / TABLE / VIEW
• DROP SCHEMA / TABLE / VIEW
• ALTER TABLE
• LMD:
• SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE
• LCD:
• GRANT, REVOKE
• Conceitos:
• Table = Relação
• Row = tupla
• Column = atributo

Definição de Dados em SQL
• Comando CREATE SCHEMA
• CREATE SCHEMA COMPANY AUTHORIZATION JS;
• Comando CREATE TABLE
• CREATE TABLE <nome da tabela>
• (<definições de colunas>
• <definição da chave primária>
• <definições de chaves alternativas>
• <definições de chaves estrangeiras>);

• Exemplo de um comando CREATE TABLE
• CREATE TABLE EMPLOYEE
• (FNAME VARCHAR(15) NOT NULL,
• MINIT CHAR,
• LNAME VARCHAR(15) NOT NULL,
• SSN CHAR(9) NOT NULL,
• …
• SUPERSSN CHAR(9),
• DNO INT NOT NULL,
• PRIMARY KEY (SSN),
• FOREIGN KEY (SUPERSSN) REFERENCES EMPLOYEE (SSN)
• ON DELETE SET NULL,
• FOREIGN KEY (DNO) REFERENCES DEPARTMENT (DNUMBER));

• Opções de remoção (cláusula ON DELETE):
• CASCADE (propagação)
• SET NULL (substituição por nulos)
• SET DEFAULT (substituição por um valor default)
• Opção default: bloqueio (RESTRICT)
• As mesmas opções se aplicam à cláusula ON UPDATE
•

Restrição de Integridade
Referencial em SQL

• Comandos DROP SCHEMA e DROP TABLE
• DROP SCHEMA COMPANY CASCADE (RESTRICT);
• RESTRICT: APENAS SE NAO TEM ELEMENTOS
• DROP TABLE DEPENDENT CASCADE (RESTRICT);
• RESTRICT: SE A TABELA NAO E’ REFERENCIADA EM QUALQUER RESTRICAO
• Comando ALTER TABLE
• ALTER TABLE COMPANY.EMPLOYEE
• ADD JOB VARCHAR(12);
• Inicialmente Null para todas as tuplas
• ALTER TABLE COMPANY.EMPLOYEE
• DROP ADDRESS CASCADE (RESTRICT);
• RESTRICT: SE NENHUMA VISAO OU RESTRICAO REFERENCIA A COLUNA

Consultas Básicas em SQL
• Formato básico do comando SELECT:
• SELECT <lista de atributos>
• FROM <lista de tabelas>
• WHERE <condição>;
• Exemplo:
• SELECT BDATE, ADDRESS
• FROM EMPLOYEE
• WHERE FNAME=‘John’ AND
• MINIT=‘B’ AND
• LNAME=‘Smith’;
•

• SELECT FNAME, LNAME, ADDRESS
• FROM EMPLOYEE, DEPARTMENT
• WHERE DNAME=‘Research’ AND DNO=DNUMBER;
•
• SELECT PNUMBER, DNUM, LNAME, ADDRESS, BDATE FROM PROJECT,
DEPARTMENT, EMPLOYEE
• WHERE PLOCATION=‘Stafford’ AND
• DNUM=DNUMBER AND MGRSSN=SSN;

• Atributos ambíguos e pseudônimos (alias)
• SELECT DNAME, DLOCATION
• FROM DEPARTMENT, DEPT_LOCATIONS
• WHERE DEPARTMENT.DNUMBER =
• DEPT_LOCATIONS.DNUMBER;
• SELECT E.FNAME, E.LNAME, S.FNAME, S.LNAME
• FROM EMPLOYEE AS E, EMPLOYEE AS S
• WHERE E.SUPERSSN=S.SSN;
•

• Consultas sem a cláusula WHERE
• SELECT SSN, LNAME, SALARY
• FROM EMPLOYEE;
•
• SELECT LNAME, DNAME
• FROM EMPLOYEE, DEPARTMENT
•

• Manipulando tabelas como conjuntos
• SELECT SALARY
• FROM EMPLOYEE;
•
•

Consultas Complexas em SQL
• Consultas aninhadas
• FROM EMPLOYEE
• WHERE DNO IN (SELECT DNUMBER
• FROM DEPARTMENT
• WHERE DNAME=‘Research’);
•
•

• Comparação de conjuntos
• SELECT DISTINCT PNUMBER
• FROM PROJECT
• WHERE PNUMBER IN (SELECT PNUMBER
• FROM PROJECT, DEPARTMENT,
EMPLOYEE
• WHERE DNUM =DNUMEBR AND
• MGRSSN=SSN AND
• LNAME=‘Smith’)
• OR
• PNUMBER IN (SELECT PNO
• FROM WORKS_ON, EMPLOYEE
• WHERE ESSN=SSN AND
• LNAME=‘Smith’);

• Comparação de conjuntos
• SELECT DISTINCT ESSN
• FROM WORKS_ON
• WHERE (PNO, HOURS) IN (SELECT PNO, HOURS
• FROM WORKS_ON
• WHERE ESSN=‘123456789’);
• SELECT LNAME, FNAME
• FROM EMPLOYEE
• WHERE SALARY > ALL (SELECT SALARY
• FROM EMPLOYEE
• WHERE DNO=5);

• Uso da função EXISTS
• SELECT E.FNAME, E.LNAME
• FROM EMPLOYEE AS E
• WHERE EXISTS (SELECT *
• FROM DEPENDENT
• WHERE E.SSN=ESSN AND
• E.SEX=SEX AND
• E.FNAME=DEPENDENT_NAME);
• SELECT FNAME, LNAME
• FROM EMPLOYEE
• WHERE NOT EXISTS (SELECT *
• FROM DEPENDENT
• WHERE SSN=ESSN);

• Uso do operador CONTAINS
• SELECT FNAME, LNAME
• FROM EMPLOYEE
• WHERE ((SELECT PNO
• FROM WORKS_ON
• WHERE SSN=ESSN)
• CONTAINS
• (SELECT PNUMBER
• FROM PROJECT
• WHERE DNUM=5));
•

Facilidades Adicionais
• Uso do operador JOIN
• FROM (EMPLOYEE JOIN DEPARTMENT
• ON DNO=DNUMEBR)
• WHERE DNAME=‘Research’;
• SELECT DNAME, DLOCATION
• FROM (DEPARTMENT NATURAL JOIN DEPT_LOCATIONS);
• SELECT FNAME, LNAME, DEPENDENT_NAME
• FROM (EMPLOYEE LEFT OUTER JOIN DEPENDENT
• ON SSN=ESSN);

• Agrupamento
• SELECT DNO, COUNT(*), AVG(SALARY)
• FROM EMPLOYEE
• GROUP BY DNO;

• Agrupamento com a cláusula HAVING
• SELECT PNUMBER, PNAME, COUNT(*)
• FROM PROJECT, WORKS_ON
• WHERE PNUMBER=PNO
• GROUP BY PNUMBER, PNAME
• HAVING COUNT(*) > 2;

Atualizações em SQL
• Comando INSERT
• INSERT INTO EMPLOYEE
• VALUES (‘Richard’,‘K’,‘Marini’,‘653258653’,‘1962-12-30’,
• ’98 Oak Forest, Katy, TX’,37000,’987654321’,4);
• INSERT INTO EMPLOYEE(FNAME, LNAME, SSN, DNO)
• VALUES (‘Richard’,‘Marini’,‘653258653’,4);
• INSERT INTO EMPLOYEE(FNAME, LNAME, SSN, DNO)
• SELECT * FROM INPUT;

• Comando DELETE
• DELETE FROM EMPLOYEE
• WHERE LNAME=‘Brown’;
• DELETE FROM EMPLOYEE
• FROM DEPARTMENT
• DELETE FROM EMPLOYEE;

• Comando UPDATE
• UPDATE PROJECT
• SET PLOCATION=‘Bellaire’, DNUM=5
• WHERE PNUMBER=10;
• UPDATE EMPLOYEE
• SET SALARY=SALARY*1.1
• FROM DEPARTMENT

Projeto Lógico de Bancos de Dados
Relacionais

Tópicos
• Processo de Projeto de Bancos de Dados
• Exemplo Preliminar
• Representação Relacional de Esquemas ER
• Implementação Usando SQL
• Referências Bibliográficas

Processo de Projeto de
Bancos de Dados
• Caracterização
• Complexidade
• Multiplicidade de tarefas
• Fases
• Coleção e análise de requisitos
• Projeto conceitual
• Escolha de um sistema gerenciador de banco de dados
• Projeto lógico (ou mapeamento para o modelo de dados do SGBD escolhido)
• Projeto físico
• Implementação e “tuning”

Fases do Processo de Projeto de
Bancos de Dados

Abordagem ER para Projeto Lógico
de Bancos de DadosRelacionais

Aplicação exemplo
• Nós armazenamos para cada empregado seu nome, identidade, endereço, salário,
sexo, e data de nascimento. Um empregado e’ assinalado a um departamento mas
pode trabalhar em diversos projetos, os quais não são necessariamente
controlados pelo mesmo departamento. Nos registramos o número de horas por
semana que o empregado trabalha em cada projeto e o supervisor direto de cada
empregado
• Nós mantemos registro para cada empregado, do numero de dependentes (para
seguro) e para cada dependente o primeiro nome, sexo, data de nascimento e
relacionamento com o empregado.

Representação Relacional de
Esquemas ER
• Estratégias de representação
• Mapeamento 1-1: cada tipo de entidade ou de relacionamento é representado por
um esquema de relação separado
• Mapeamento otimizado: tipos de relacionamento funcionais (1:1 e N:1) e subtipos
de entidade são colapsados e representados através de atributos em outro
esquema de relação

Modelo Relacional
Notação
• Esquema de relação
• R (A1,A2,…,An), onde A1 é a chave primária de R
• Restrição de integridade referencial
• R1 [X] R2 [Y], onde X é um conjunto de atributos de R1 que referencia a chave Y

de R2
• Restrições estruturais
• <expr1> op <expr2>, onde <expr1> e <expr2> são expressões da álgebra relacional
e op é um dos operadores , , ou
   

Representação de Tipos de
Entidade (sem atributos
multivalorados)

Entidade (com atributos
multivalorados)

Entidade Fraca

Relacionamento N:1
(mapeamento 1-1)

Relacionamento N:1
(mapeamento otimizado)

Relacionamento 1:1
(mapeamento otimizado)

Relacionamento M:N

Implementação usando SQL
• SQL
• Composta de três sublinguagens: LDD, LMD e LCD
• Objeto de padronização pelo ANSI/ISO
• Comando básico de definição de dados:
• create table <table name>
• (<column definitions>
• <primary key definition>
• <alternate key definitions>
• <foreign key definitions>)

Definição de um Esquema de
Relação em SQL
• create table Empregado
• (NEmp char(3) not null,
• NomeEmp char(30) not null,
• Salario decimal(6,2),
• NDept char(2) not null,
• primary key (NEmp),
• foreign key (NDept) references Departamento)
•

Restrições de Integridade em SQL
• Restrições de unicidade (unique constraints) que indicam a chave primária e as
chaves alternativas de uma tabela
• Restrições de integridade referencial (referential constraints) que especificam as
chaves estrangei-ras de uma tabela
• Restrições de verificação (check constraints) que especificam condições que devem
ser satisfeitas por coluna/linhas de uma tabela ou entre tabelas

Restrições de Unicidade
• Chave primária
• primary key (<attribute list>)
• Chaves alternativas
• unique (<attribute list>)
• create table Departamento
• ( ...
• primary key (NDept),
• unique (NomeDept),
• ...)

Referencial
• foreign key (<attribute list>)
• references <table name> [(<attribute list>)]
• [on delete cascade | set null | set default]
• [on update cascade | set null | set default]
• create table Participa-de
• (...
• foreign key NEmp references Empregado
• on delete cascade)

Referências
• Batini, C.; Ceri, S.; Navathe, S.B. Conceptual Database Design: An Entity-
Relationship Approach. Benjamin/Cummings, Redwood City, CA, 1992.
• Elmasri, R.; Navathe, S.B. Fundamentals of Database Systems, 3rd ed., Addison-
Wesley, MA, 2000.
• Laender, A.H.F.; Casanova, M.A.; Carvalho, A.P.; Ridolfi, L.F. An Analysis of SQL
Integrity Constraints from an Entity-Relationship Model Perspective. Information
Systems 4, 3(1994), 423-464.
• Silva, A.S.; Laender, A.H.F.; Casanova, M.A. An Approach to Maintaining Optimizing
Relational Representations of Entity-Relationship Schemas. In Thalheim, B. (ed.).
Conceptual Modeling -ER’96. Springer-Verlag, Berlin, 1996, pp. 242-256.
• Silva, A.S.; Laender, A.H.F.; Casanova, M.A. On the Relational Representation of
Specialization Structures. Information Systems 25, 6(2000), 399-415.

Complemento: Aula 4 – BD 1
Modelo Entidade Relacionamento
– Parte 1
• Aula 4 – BD 1
• Modelo Entidade Relacionamento – Parte 1
• Porf° Hugo Donadon

Complemento: Modelo Entidade-
Relacionamento
• Modelo Entidade-Relacionamento
• O modelo ER
• Descrever os dados de aplicações do mundo real em termos de objetos
(entidades) e seus relacionamentos
• É largamente utilizado para o desenvolvimento da fase inicial do projeto
de BD
• Fornece conceitos para partir de uma descrição informal dos usuários obter uma
descrição mais detalhada

Complemento: Modelo Entidade-
Relacionamento
• Modelo Entidade-Relacionamento
• O modelo ER
• É a técnica de modelagem mais difundida e utilizada
• Foi criada em 1976 por Peter Chen
• É um modelo de dados conceitual de alto nível
• Compreensível a usuários
•  Diagrama Entidade-Relacionamento(DER)

Complemento: Atributos
• Atributos
• Usados para descrever um conjunto de entidades ou de relacionamentos
• Ex: o conjunto de entidades Empregado pode ter os seguintes atributos
• Nome
• Matrícula
• Sexo
• Idade
• Endereço
• Obs.: todas as entidades em um dado conjunto de entidades têm os mesmos
atributos

• Atributos
• Cada atributo tem um domínio de possíveis valores
• Ex: domínio do atributo nome de um Empregado 
• conjunto de 20 caracteres
• Pode assumir o valor nulo
• Chave
• É um conjunto mínimo de atributos cujos valores identificam unicamente
uma entidade em um conjunto de entidades
• Pode haver mais que uma chave candidata
• Escolhe-se uma delas para ser a chave primária

• Atributos
• Tipo de Entidades Empregado - Atributos: cpf, nome, endereço
• entidade e1:
• cpf: 11.111.111-11
• nome: João da Silva
• endereço: Rua xx, 200

Complemento: Atributos –
Classificação Segundo Elmasri &
Navathe
• Atributos – Classificação Segundo Elmasri & Navathe
• Simples versus Compostos
• atributo simples ou atômico:
• não pode ser decomposto (dividido) em atributos mais básicos
• exemplo: sexo {M, F}
• atributo composto
• pode ser decomposto em atributos mais básicos
• exemplo: atributo endereço: nome_rua, nro_casa, complemento,
nome_bairro, ...
• Baseado nos slides do Prof. Eduardo – ICMC-USP

Navathe
• Monovalorados versus Multivalorados
• atributo monovalorado
• possui um único valor para cada entidade
• exemplo: idade
• atributo multivalorado
• possui múltiplos valores para cada entidade
• exemplo: atributo telefone
• pode possuir limites inferior/superior com relação à multiplicidade dos
valores assumidos
• exemplo: nro_min = 0, nro_max = 3

Navathe
• Armazenado versus Derivado
• atributo armazenado
• está realmente armazenado no BD
• atributo derivado
• pode ser determinado através de outros atributos ou através de entidades
relacionadas
• exemplos: idade = data_atual - data_nascimento nro_empregados = “soma de
entidades”
• pode ou não ser armazenado no BD

Navathe
• Valores NULL
• Usado quando uma entidade não tem um valor aplicável para um atributo
• Usado quando o valor de um atributo para uma entidade não é conhecido
• Exemplo
• Atributo Telefone com o valor NULL para a entidade Pessoa indica que não
se sabe o telefone da Pessoa

Complemento: Relacionamento
• Relacionamento
• É uma associação entre duas ou mais entidades
• Ex: João trabalha no departamento farmacêutico
• Reuni-se um conjunto de relacionamentos similares em um conjunto de
relacionamentos (Tipo-Relacionamento)
• Ex: trabalha-em Empregado trabalha em um
 Departamento

• Relacionamento
• Empregado
• Departamento
• Trabalha-em
• 2/9/92
• 3/3/94
• Formalmente
• Um conjunto de relacionamentos é um conjunto de n-tuplas:
• {(e1,...,en)|e1 E1,...,en Em}
 
• Cada n-tupla denota um relacionamento envolvendo n entidades e1,...,em onde
cada entidade está em um conjunto de entidades Ei
• 13/4/98
• 24/11/99

• Relacionamento
• Empregado
• Departamento
• cpf nome
• End
• Tel
• nome
• Or
• Id-depto
• Trabalha-em
• Pode ter um conjunto de atributos descritivos
• Armazenam informações sobre o relacionamento

• Relacionamento
• Deve ser unicamente identificado pelas entidades participantes
• – Ex: cada relacionamento trabalha_em deve ser identificado pela matrícula do
funcionário e código do departamento
• Uma instância de um conjunto de relacionamentos ‘Retrato’ do conjunto de

relacionamentos em dado momento

• Relacionamento
• Empregado
• Departamento
• cpf nome
• End
• Tel
• nome
• Or
• Id-depto
• Trabalha-em
• Pode envolver 2 ou mais entidades
• – Ex: associação entre empregado, departamento e localização (ternário)

• Relacionamento
• Pode envolver duas entidades do mesmo conjunto de entidades especificar o

papel de cada uma
• cpf nome
• End
• Tel
• Empregado
• Reporta_a
• subordinado
• supervisor

Complemento: Grau de um
conjunto de relacionamentos
• Grau de um conjunto de relacionamentos
• Unário
• é um relacionamento que envolve um único conjunto de entidades
• Indicado utilizar nome de papel

Complemento: Grau de um
conjunto de relacionamentos
• Grau de um conjunto de relacionamentos
• Binário
• É um relacionamento que envolve dois conjuntos de entidades
• Ternário
• É um relacionamento que envolve três conjuntos de entidades

Exercício 1 – Identificação de
Entidades e Atributos
• Contexto: Uma empresa quer informatizar o controle de seus funcionários,
departamentos e projetos.
• Pergunta: Com base no cenário acima, identifique:
• - 3 possíveis entidades
• - 2 atributos para cada uma

Exercício 2 – Classifique os
Elementos
• Classifique como Entidade (E), Atributo (A) ou Relacionamento (R):
• Cliente, Nome do Cliente, Compra, Produto, Preço, Quantidade

Exercício 3 – Tipos de
Relacionamentos
• Classifique como 1:1, 1:N, N:N ou Ternário:
• - Cada funcionário tem um crachá exclusivo
• - Um professor leciona várias disciplinas
• - Um aluno se matricula em várias disciplinas
• - Um funcionário executa uma função em um projeto

Desafio Final – Modele Você
Mesmo
• Contexto: Uma biblioteca precisa controlar livros, usuários e empréstimos.
• - Liste as entidades envolvidas
• - Aponte 2 atributos para cada
• - Descreva pelo menos 1 relacionamento

Complemento: Aula 4 – BD 1
Modelo Entidade Relacionamento
– Parte 1
• Aula 4 – BD 1
• Modelo Entidade Relacionamento – Parte 1
• Prof° Hugo Donadon

Complemento: Introdução ao
Projeto de Banco de Dados
• Introdução ao Projeto de Banco de Dados
• Você já se perguntou por que recebe uma mensagem de erro ao tentar criar uma
conta no Twitter com o nome de perfil que deseja, e ele já está em uso?
• Esse tipo de situação acontece porque existe um banco de dados por trás,
armazenando milhões de informações de usuários.
• Os bancos de dados são responsáveis por organizar, armazenar, atualizar e permitir
acesso rápido a essas informações de forma eficiente.

Complemento: Entidade
• Entidade
• É um objeto do mundo real distinguível de outros objetos
• Ex: cada pessoa em uma empresa é uma entidade
• Ex: o gerente do departamento de vendas
• Pode ser um objeto com existência física ou conceitual
• Descrito por propriedades atributos


Complemento: Entidade
• Entidade
• Coleção de entidades semelhantes Conjunto de entidades (Tipo-Entidade)

• Ex: os empregados de uma empresa são as entidades de um conjunto de
entidades denominado Empregado
• Entidades de um mesmo conjunto de entidades
• Compartilham atributos
• É normal referenciar todas as entidades pelo mesmo nome do
tipo_entidade. Ex: Empregado

• Relacionamento
• Empregado
• Departamento
• cpf nome
• End
• Tel
• nome
• Or
• Id-depto
• Trabalha-em
• Pode ter um conjunto de atributos descritivos
• Armazenam informações sobre o relacionamento
• Ex: João trabalha no departamento farmacêutico desde janeiro de 2000.

• Relacionamento
• Empregado
• Departamento
• cpf nome
• End
• Tel
• nome
• Or
• Id-depto
• Trabalha-em
• Pode envolver 2 ou mais entidades
• – Ex: associação entre empregado, departamento e localização (ternário)
• DataIn

Complemento: Recurso Adicionais
do Modelo ER
• Recurso Adicionais do Modelo ER
• Restrições nos Conjuntos de Relacionamentos
• Limitam as combinações possíveis de entidades que podem participar dos
conjuntos de relacionamentos
• Exemplos:
• Um empregado deve trabalhar para algum departamento;
• Um empregado não precisa ser um gerente
• Restrições estruturais
• Cardinalidade
• Participação

do Modelo ER
• Restrições de Cardinalidade
• Especifica o número máximo de instâncias de relacionamentos em que uma
entidade pode participar
• Ex: relacionamento Trabalha_para Departamento:Funcionário Cardinalidade
1:N

• Tipos de cardinalidade
• 1:1, 1:N, N:1 e M:N

do Modelo ER Segundo Elmasri &
Navathe
• Recurso Adicionais do Modelo ER Segundo Elmasri & Navathe
• Imagem retirada dos slides do Prof. Eduardo – ICMC-USP

do Modelo ER
• Cardinalidade
• Gerência é considerado um-para-muitos indicando que um funcionário pode estar
associado a muitos departamentos, enquanto departamento pode estar associado
a no máximo um funcionário
• Trabalha_em é considerado muitos_para_muitos
• Departamento
• cpf nome
• End
• Tel
• nome
• Or
• Id-depto
• Gerencia

do Modelo ER
• Cardinalidade
• – Ex: Considerando que cada funcionário pode gerenciar no máximo um
departamento um-para-um

• Imagem adaptada dos slides da Profa. Sandra - UFU
• Departamento
• cpf nome
• End
• Tel
• nome
• Or
• Id-depto
• Gerencia
• DataIn

do Modelo ER
• Cardinalidade para Relacionamentos Ternários
• Projeto
• Fnome
• P_nome
• Fornece
• Qtde
• Peça
• Num_Peca
• 1
• Fornecedor
• N
• M

do Modelo ER
• Ternário

do Modelo ER
• Há também a notação (min,max)
• – Cada entidade está relacionada a pelo menos min e no máximo max instâncias
de relacionamento no conjunto de relacionamentos

do Modelo ER
• Restrição de Participação
• Participação do conjunto de entidades no conjunto de relacionamentos
• Tipos de participação
• Total
• Parcial
• Empregado
• nome
• End
• Tel
• Departamento nome Or

Complemento: Entidade Fraca
• Entidade Fraca
• Conjunto de entidades fracas
• Não possuem atributos chave próprios
• Identificadas considerando alguns de seus atributos em conjuntos com a
chave primária de uma outra entidade proprietária identificadora

• Devem ser mantidas as restrições
• O conjunto de entidades proprietárias e o conjunto de entidades fracas devem
participar em um conjunto de relacionamentos um-para-muitos
• Representa dependência de existência
• – um conjunto de entidades fraca deve ter participação total no relacionamento
identificador

• Entidade Fraca
• Exemplo
• Dependente e Funcionários
• Chave Parcial
• Conjunto de atributos de um conjunto de entidades fracas que identificam
univocamente uma entidade fraca de uma determinada entidade
proprietária
• Ex: nomedep

• Entidade Fraca
• Entidade forte
• tem chave primária
• Entidade fraca
• possui somente uma chave parcial
• Chave primária de uma entidade fraca
• chave primária da entidade forte correspondente
• +
• chave parcial da entidade fraca

• Entidade Fraca
• Empregado
• Dependentes
• cpf nome
• End
• Tel
• nomed idade
• Apólice
• custo

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