04 formais
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O documento discute linguagens formais de consulta a bancos de dados. Apresenta a álgebra relacional e o cálculo relacional como linguagens de consulta, demonstrando operações como seleção, projeção e junção. Inclui exemplos passo a passo de consultas a um banco de dados de controle de estoque usando essas linguagens.
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Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 24
O Cálculo Relacional
É uma linguagem de consulta não-procedural, isto é, o
usuário não define uma seqüência de operações para obter
a resposta da consulta, mas deve ser capaz de descrever a
informação desejada, formalmente e com exatidão.
Uma consulta em cálculo relacional de tuplas é expressa da
seguinte maneira:
{ t | P(t) }
ou seja, o conjunto das tuplas t para as quais o predicado
(condição lógica) P é verdadeiro.
Utiliza-se:
t[A] para denotar o valor da tupla t no atributo A,
t ∈ r para denotar que a tupla t está na relação r.](https://image.slidesharecdn.com/04-formais-140318192537-phpapp02/85/04-formais-24-320.jpg)
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Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 25
s Fornecedores do estado de São Paulo:
{ t | t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” }
s Somente os nomes dos fornecedores do estado de São
Paulo:
{ t | ∃ u (u ∈ Fornecedor ∧ u[estado] = “SP”
∧ t[nome] = u[nome] ) }
Cálculo Relacional - Exemplos:](https://image.slidesharecdn.com/04-formais-140318192537-phpapp02/85/04-formais-25-320.jpg)
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Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 26
Somente os nomes dos fornecedores do estado de São Paulo que
constam de alguma tupla de estoque ou de alguma tupla de pedido:
{ t | ∃ u (u ∈ Fornecedor ∧ u[estado] = “SP”
∧ t[nome] = u[nome] ∧
( ∃ s (s ∈ Estoque ∧ s[cod_forn] = u[cod_forn])
∨ ∃ w (w ∈ Pedido ∧ w[cod_forn] = u[cod_forn]) ))}](https://image.slidesharecdn.com/04-formais-140318192537-phpapp02/85/04-formais-26-320.jpg)
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Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 27
s Os fornecedores de São Paulo que não constam de
nenhuma tupla de estoque nem de pedido:
{ t | ∃ t (t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” ∧
¬ ∃ v (v ∈ Estoque ∧ v[cod_forn] = t[cod_forn]) ∧
¬ ∃ w (w ∈ Pedido ∧ w[cod_forn] = t[cod_forn]) )}
ou
{ t | ∃ t (t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” ∧
¬ ( ∃ v (v ∈ Pedido ∧ v[cod_forn] = t[cod_forn]) ∨
∃ w (w ∈ Estoque ∧ w[cod_forn] = t[cod_forn]) ))}
ou
{ t | ∃ t (t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” ∧
∀ v (v ∈ Pedido ∧ v[cod_forn] ≠ t[cod_forn]) ∧
∀ w (w ∈ Estoque ∧ w[cod_forn] ≠ t[cod_forn]) )}](https://image.slidesharecdn.com/04-formais-140318192537-phpapp02/85/04-formais-27-320.jpg)
04 formais
- 1. Linguagens Formais de Consulta a Banco de Dados Bancos de Dados
- 2. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 2 Tópicos s Introdução: Linguagens de Consulta s Um pequeno Banco de Dados para Controle de Estoque s A Álgebra Relacional s O Cálculo Relacional s Exercícios
- 3. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 3 Linguagens de Consulta a Bancos de Dados As linguagens de consulta servem para o usuário requisitar informações ao sistema de gerenciamento de bancos de dados. Podem ser: s procedurais: o usuário instrui o sistema a executar uma seqüência de operações para atingir um resultado desejado; s não-procedurais (declarativas): o usuário descreve a informação desejada, sem fornecer um procedimento específico para obtê-la. As linguagens de consulta formais ilustram as técnicas fundamentais de extração de informações dos bancos de dados.
- 4. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 4 Controle de Estoque (Peter Chen) Cod_Prod Qtde_Ped Cod_Prod Qtde_Estq Loc_Armaz Cidade Estado Nome_Prod Qualidade Cod_Forn Fornecedor Produto Pedido Estoque Cod_Prod Cod_Forn Procedência Cod_Ped Nome_Forn M M M M Cod_Forn Cod_Lote
- 5. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 5 Controle de Estoque (James Martin) Produto Cod_Prod Nome_Prod Qualidade Fornecedor Cod_Forn Nome_Forn Cidade Estado Estoque Cod_Forn Cod_Prod Qtde_Estq Procedência Pedido Cod_Forn Cod_Prod Qtde_Ped Loc_Armaz Cod_Ped Cod_Lote
- 6. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 6 Controle de Estoque (IDEF1X - ERwin) Estoque cod_lote cod_forn (FK) cod_prod (FK) qtde_estq procedencia Fornecedor cod_forn nome_forn cidade estado Pedido cod_ped cod_forn (FK) cod_prod (FK) qtde_ped loc_armaz Produto cod_prod nome_prod qualidade
- 7. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 7 Fornecedor Cod_Forn Nome Cidade Estado F01 Pedro Porto Alegre RS F02 Eliana Botucatu SP F03 Olacyr Curitiba PR F04 João Pelotas RS F05 Ernesto Anápolis GO F06 Mário Limeira SP F07 Hans Bento Gonçalves RS F09 Antônio Anápolis GO F10 Mário Curitiba PR
- 8. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 8 Produto Cod_Prod Nome Qualidade P01 laranja 1a. P02 laranja 2a. P03 soja 1a. P04 arroz 1a. P05 arroz 2a. P06 cacau 1a. P07 trigo 2a. P08 pêssego 1a. P09 pêssego 2a. P10 uva 1a. P11 uva 2a.
- 9. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 9 Estoque Cod_Forn Cod_Prod Qtde Procedência F01 P01 100 Araraquara F01 P02 150 Limeira F01 P10 200 Bento Gonçalves F01 P11 130 Vinhedo F02 P07 240 Maringá F02 P08 260 Pelotas F02 P09 190 Bento Gonçalves F03 P03 320 Maringá F03 P07 210 Maringá F03 P06 200 Ilhéus F05 P04 150 Catalão F05 P05 270 Uberlândia F06 P01 80 Bebedouro
- 10. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 10 Pedido Cod_Forn Cod_ProdQtde Loc_Armaz F06 P02 120 Limeira F07 P10 110 Bento Gonçalves F07 P11 130 Pelotas F09 P04 100 Catalão F09 P07 80 Maringá F10 P03 220 Maringá
- 11. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 11 A Álgebra Relacional É uma linguagem de consulta procedural. Os operadores da álgebra relacional recebem uma ou duas relações como operandos e produzem uma nova relação como resultado Operações fundamentais da álgebra relacional são: • seleção; • projeção; • produto cartesiano; • união; • diferença entre conjuntos. Com estas operações fundamentais é possível exprimir qualquer consulta em álgebra relacional.
- 12. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 12 Seleção Seleciona tuplas (linhas) que satisfazem um dado predicado (uma condição lógica) nos valores dos atributos. Cod_Forn Cod_Prod Qtde Loc_Armaz F10 P03 220 Maringá Cod_Forn Nome Cidade Estado F03 Olacyr Curitiba PR F10 Mário Curitiba PR Cod_Forn Cod_Prod Qtde Procedência F01 P01 100 Araraquara F06 P01 80 Bebedouro σCidade = “Curitiba” (Fornecedor) σQtde <= 100 (Estoque) σQtde > 100 ^ Loc_Armaz = “Maringá” (Pedido)
- 13. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 13 Projeção Copia a relação dada como argumento, deixando alguns atributos (colunas) de lado. πNome(Produto) πNome,Cidade (σEstado = “RS” (Fornecedor)) Nome laranja soja arroz cacau trigo pêssego uva Nome Cidade Pedro Porto Alegre João Pelotas Hans Bento Gonçalves
- 14. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 14 Produto Cartesiano Exemplo: Fornecedor Χ Produto s O esquema resultante é a concatenação dos esquemas das duas relações fornecidas como argumento. (Cod_Forn,Nome,Cidade,Estado) Χ (Cod_Prod,Nome,Qualidade) = ( Fornecedor.Cod_Forn, Fornecedor.Nome, Fornecedor.Cidade, Fornecedor.Estado, Produto.Cod_Prod, Produto.Nome, Produto.Qualidade ) s As linhas são obtidas combinando-se cada linha da primeira tabela com todas as linhas da segunda tabela. Permite combinar informações de duas relações.
- 15. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 15 Fornecedor Χ Produto Cod_Forn F.Nome Cidade Estado Cod_Prod P.Nome Qual. F01 Pedro Porto Alegre RS P01 laranja 1a. F01 Pedro Porto Alegre RS P02 laranja 2a. F01 Pedro Porto Alegre RS P03 soja 1a. F01 Pedro Porto Alegre RS P04 arroz 1a. : : : : : : : F01 Pedro Porto Alegre RS P09 pêssego 2a. F01 Pedro Porto Alegre RS P10 uva 1a. F01 Pedro Porto Alegre RS P11 uva 2a. F02 Eliana Botucatu SP P01 laranja 1a. F02 Eliana Botucatu SP P02 laranja 2a. : : : : : : : F02 Eliana Botucatu SP P11 uva 2a. : : : : : : : : : : : : : : F10 Mário Curitiba PR P01 laranja 1a. F10 Mário Curitiba PR P02 laranja 2a. : : : : : : : F10 Mário Curitiba PR P11 uva 2a.
- 16. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 16 π Nome, Qualidade, Qtde (σProduto.Cod_Prod = Estoque.Cod_Prod (Produto Χ Estoque) ) Exemplos: Produto.NomeProduto.Qualidade Estoque.Qtde laranja 1a. 100 laranja 2a. 150 uva 1a. 200 uva 2a. 130 trigo 2a. 240 pêssego 1a. 260 pêssego 2.a 190 soja 1a. 320 trigo 2a. 210 cacau 1a. 200 arroz 1a. 150 arroz 2a. 270 laranja 1a. 80
- 17. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 17 π Nome, Qtde (σProduto.Cod_Prod = Estoque.Cod_Prod (σ Qualidade = “1a.” ^ Qtde <= 200 (Produto Χ Estoque) ) ) OU π Nome, Qtde (σProduto.Cod_Prod = Estoque.Cod_Prod ^ Qualidade = “1a.” ( Produto Χ (σQtde <= 200 (Estoque) ) ) ) Produto.Nome Produto.Qtde laranja 100 uva 200 cacau 200 arroz 150 laranja 80
- 18. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 18 π Nome, Qtde_Ac (σQualidade = “1a.” ^ Qtde_AC <= 200 (σProduto.Cod_Prod = Estoque.Cod_Prod ( Produto Χ (π Cod_Prod, Qtde_Ac = ΣΣ Qtde (Estoque) ) ) ) ) Produto.Nome Produto.Qtde_Ac laranja 180 uva 200 cacau 200 arroz 150
- 19. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 19 π Fornecedor.Nome, Fornecedor.Cidade, Produto.Nome (σFornecedor.Cod_Forn = Estoque.Cod_Forn (Fornecedor Χ (σProduto.Cod_Prod = Estoque.Cod_Prod (σQualidade = “1a.” ^ Qtde <= 200 (Produto Χ Estoque) ) ) ) Fornecedor.Nome Fornecedor.Cidade Produto.Nome Pedro Porto Alegre laranja Pedro Porto Alegre uva Olacyr Curitiba cacau Ernesto Anápolis arroz Mário Limeira laranja
- 20. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 20 União πCod_Forn ( σCod_Prod = “P07” (Estoque) ) U πCod_Forn ( σCod_Prod = “P07” (Pedido) ) Cod_Forn F02 F03 F09 Requer que as duas relações fonecidas como argumento tenham o mesmo esquema. Resulta em uma nova relação, com o mesmo esquema, cujo conjunto de linhas é a união dos conjuntos de linhas das relações dadas como argumento.
- 21. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 21 πForn.Nome,Cidade (σForn.Cod_Forn = Pedido.Cod_Forn (σCod_Prod=“P07” (Pedido Χ Fornecedor))) U πForn.Nome,Cidade (σForn.Cod_Forn = Estoque.Cod_Forn (σCod_Prod=“P07” (Estoque Χ Fornecedor) )) Fornecedor.NomeFornecedor.Cidade Eliana Botucatu Olacyr Curitiba Antônio Anápolis
- 22. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 22 Diferença de Conjuntos πCod_Forn (Pedido) - πCod_Forn (Estoque) Cod_Forn F07 F09 F10 Requer que as duas relações fonecidas como argumento tenham o mesmo esquema. Resulta em uma nova relação, com o mesmo esquema, cujo conjunto de linhas é o conjunto de linhas da primeira relação menos as linhas existentes na segunda.
- 23. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 23 πCod_Forn (Fornecedor) - ( πCod_Forn (Estoque) U πCod_Forn (Pedido) ) Cod_Forn F06 Cod_Forn F04 πCod_Forn (Pedido) - ( πCod_Forn (Pedido) - πCod_Forn (Estoque) )
- 24. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 24 O Cálculo Relacional É uma linguagem de consulta não-procedural, isto é, o usuário não define uma seqüência de operações para obter a resposta da consulta, mas deve ser capaz de descrever a informação desejada, formalmente e com exatidão. Uma consulta em cálculo relacional de tuplas é expressa da seguinte maneira: { t | P(t) } ou seja, o conjunto das tuplas t para as quais o predicado (condição lógica) P é verdadeiro. Utiliza-se: t[A] para denotar o valor da tupla t no atributo A, t ∈ r para denotar que a tupla t está na relação r.
- 25. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 25 s Fornecedores do estado de São Paulo: { t | t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” } s Somente os nomes dos fornecedores do estado de São Paulo: { t | ∃ u (u ∈ Fornecedor ∧ u[estado] = “SP” ∧ t[nome] = u[nome] ) } Cálculo Relacional - Exemplos:
- 26. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 26 Somente os nomes dos fornecedores do estado de São Paulo que constam de alguma tupla de estoque ou de alguma tupla de pedido: { t | ∃ u (u ∈ Fornecedor ∧ u[estado] = “SP” ∧ t[nome] = u[nome] ∧ ( ∃ s (s ∈ Estoque ∧ s[cod_forn] = u[cod_forn]) ∨ ∃ w (w ∈ Pedido ∧ w[cod_forn] = u[cod_forn]) ))}
- 27. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 27 s Os fornecedores de São Paulo que não constam de nenhuma tupla de estoque nem de pedido: { t | ∃ t (t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” ∧ ¬ ∃ v (v ∈ Estoque ∧ v[cod_forn] = t[cod_forn]) ∧ ¬ ∃ w (w ∈ Pedido ∧ w[cod_forn] = t[cod_forn]) )} ou { t | ∃ t (t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” ∧ ¬ ( ∃ v (v ∈ Pedido ∧ v[cod_forn] = t[cod_forn]) ∨ ∃ w (w ∈ Estoque ∧ w[cod_forn] = t[cod_forn]) ))} ou { t | ∃ t (t ∈ Fornecedor ∧ t[estado] = “SP” ∧ ∀ v (v ∈ Pedido ∧ v[cod_forn] ≠ t[cod_forn]) ∧ ∀ w (w ∈ Estoque ∧ w[cod_forn] ≠ t[cod_forn]) )}
- 28. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 28 Exercícios: 1. Qual a diferença entre uma relação e o esquema de uma relação ? 2. O que a operação seleção da álgebra relacional permite separar ? E a operação projeção ? 3. Descreva a operação produto cartesiano da álgebra relacional. Qual a sua finalidade ? 4. Descreva as operações de união e diferença de conjuntos da álgebra relacional. 5. Qual a diferença fundamental entre a álgebra e o cálculo relacional ?
- 29. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 29 6. Construa expressões em álgebra relacional para as seguintes consultas, relativas ao banco de dados para controle de estoque: a) Encontre os nomes dos produtos de 1a. qualidade. b) Encontre os nomes dos fornecedores da região sul do Brasil. c) Forneça as quantidades de produtos pedidas para cada local de armazenamento. d) Encontre os nomes dos produtos para os quais há pedidos cadastrados. e) Encontre as cidades dos fornecedores para os quais há pedidos cadastrados
- 30. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 30 f) Encontre os nomes de produtos em estoque procedentes de fornecedores da região sul do Brasil. g) Encontre os nomes dos produtos para os quais há pedidos e mercadorias em estoque. h) Encontre os nomes dos produtos cadastrados para os quais não há registros em estoque nem em pedido. 7. Construa expressões em álgebra e cálculo relacional para as seguintes consultas: a) Selecione os fornecedores da Região Sul. b) Encontre os fornecedores que contribuiram com produtos de 1a. qualidade no estoque atual.
- 31. Bancos de Dados Parte 4: Linguagens Formais de Consulta Pag.: 31 c) Encontre os fornecedores que contribuíram com produtos de 1a. qualidade no estoque atual ou para os quais haja pedido(s) de algum produto de 1a. qualidade. d) Quais os nomes dos produtos esgotados no estoque para os quais não há pedido(s) ? e) Quais o nomes dos produtos para os quais há estoque e pedido(s) ? f) Quais produtos do estoque têm procedência diferente das cidades dos respectivos fornecedores ? (Retorne o nome do fornecedor, o nome do produto, a cidade do fornecedor e a procedência do produto.) g) Descubra quais os fornecedores localizados nas mesmas cidades dos armazéns a que se destinam os pedidos. (Retorne o nome do fornecedor, o nome do produto e a cidade.)