1 - Bases de Dados.ppt
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1) O documento discute a evolução do armazenamento de dados, desde fichas manuais até bases de dados computacionais. 2) Apresenta os principais conceitos de bases de dados, incluindo registos, campos, tabelas, chaves primárias e relacionamentos entre tabelas. 3) Explica os modelos entidade-relacionamento e relacional, com foco nos tipos de entidades, atributos, relacionamentos e implementação de dados em tabelas.
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- 1. Bases de Dados Multiutilizador Bases de Dados Relacionais
- 2. 2 Dos ficheiros às Bases de Dados Antes de existirem bases de dados armazenadas em computadores, os dados eram organizados manualmente – Ficheiros Manuais.
- 3. 3 Dos ficheiros às Bases de Dados Nome: Rui Silva Endereço: R. Santa,12 CP: 4535 Sanguêdo Telef: 915491 Nome: Jorge Santos Endereço: Rua 21, 89 CP: 4500 Espinho Telef: 720011 Nome: Daniela Silva Endereço: Rua 23, 12 CP: 4500 Espinho Telef: 721172 Nome: Carlos Sousa Endereço: R. Boa, 13 CP: 4000 Porto Telef: 448844 Nome: Bernardo Cruz Endereço: R. Velha, 71 CP: 1900 Lisboa Telef: 996699 Nome: Ana Santos Endereço: R. Nova, 12 CP: 1900 Lisboa Telef: 669966 Exemplo: Caderneta com as fichas individuais dos alunos
- 4. 4 Dos ficheiros às Bases de Dados Com a nova era da informação e o desenvolvimento das aplicações informáticas, os dados passaram a ser armazenados em computadores, sob a forma de Bases de Dados.
- 5. 5 Bases de Dados Nos sistemas informáticos a informação é organizada sob a forma de ficheiros. Numa Base de Dados pode-se ter um ou mais ficheiros de dados. Base de Dados Conjunto de ficheiros de dados com determinada estrutura, que se relacionam entre si. A informação existente numa base de dados pode ser consultada e actualizada através de programas executados em computador. Ficheiro de Dados Conjunto de registos do mesmo tipo que correspondem à informação produzida e manipulada pelos utilizadores.
- 6. 6 Bases de Dados Numa Base de Dados um ficheiro de dados pode ser visto como um arquivo de fichas. Cada uma das fichas corresponde a um registo de uma entidade ou objecto. Cada um dos registos contém um conjunto de campos de informação, com os atributos com que são definidas as entidades.
- 7. 7 Bases de Dados Registo Conjunto de campos que descrevem uma entidade ou objecto. Campo Conjunto de bytes que descrevem a informação sobre uma entidade ou objecto.
- 8. 8 Bases de Dados Bases de Dados Ficheiro de Dados Registo Campo contém contém contém
- 9. 9 Bases de Dados Numa BD os ficheiros de dados podem representar-se por tabelas, em que as linhas contêm os registos e as colunas definem os campos.
- 10. 10 Modelos de Bases de Dados O desenvolvimento de uma BD pode ser efectuado segundo diferentes modelos conceptuais. Entre estes modelos destaca-se o Modelo Entidade-Relacionamento (Modelo E-R). Este procura criar uma simulação ou representação da realidade através dos conceitos de entidade e de relacionamento.
- 11. 11 Modelo Entidade-Relacionamento(E-R) O modelo E-R é bastante útil ao nível da 1ª fase de concepção de uma BD, antes da sua implementação num SGBD, para definir o esquema ou design geral dessa BD. Modelo E-R Representa a realidade através de entidades e relacionamentos entre essas entidades.
- 12. 12 Entidade Entidade Pode representar pessoas, instituições ou objectos, sobre os quais se pretende registar informação. As entidades são compostas ou caracterizadas por atributos. Exemplos: Entidades que representam pessoas – alunos, funcionários, etc. Entidades que representam instituições – escolas, empresas, etc. Entidades que representam objectos – livros, produtos, etc.
- 13. 13 Atributo Atributo Elemento ou propriedade que caracteriza as entidades. Exemplo: Atributos da entidade Aluno: “Nome”, “Morada”, “Telefone”, “Data de Nascimento”, e outros que possam ser considerados importantes consoante a finalidade da BD.
- 14. 14 Relacionamento Relacionamento Procura traduzir as relações entre as entidades consideradas. Exemplo: Relação entre os alunos e os livros que requisitam da biblioteca da escola.
- 15. 15 Modelo Entidade-Relacionamento(E-R) Quando definimos uma entidade no modelo E-R, normalmente, estamos a definir uma classe de entidades e não uma entidade concreta. Exemplo: Ao definir a entidade Aluno, caracterizada pelos seguintes atributos: nome, morada, telefone, data de nascimento, etc., estamos a definir um determinado conjunto de alunos e não um aluno concreto.
- 16. 16 Modelo Entidade-Relacionamento(E-R) É fácil de reconhecer que: Uma entidade ou classe de entidades corresponde a uma tabela; Os atributos da entidade correspondem aos campos da tabela; Os vários elementos da entidade corresponde aos registos. Exemplo: A entidade “Aluno” define uma classe de entidades – os vários alunos de uma escola. Essa mesma classe de entidades pode ser representada por uma tabela com estrutura de campos e registos.
- 17. 17 Modelo Entidade-Relacionamento(E-R) Aluno 1: Nome: Ana Castro Morada: Rua das Flores, n.º 7 Telefone: 226004526 Data Nascimento: 09- 11-1985 Aluno 2: Nome: Hugo Fernandes Morada: Rua de S. Gens, n.º 38. Telefone: 229514785 Data Nascimento: 20-03- 1984 Aluno 3: Nome: Sandra Faria Morada: Rua da Ponte, n.º 5 Telefone: 962906587 Data Nascimento: 06- 05-1985 Nome Morada Telefone Data Nasc. Ana Castro Rua das Flores, nº 7 226004526 09-11-1985 Hugo Fernandes Rua de S. Gens, nº 38 229514785 20-03-1984 Sandra Faria Rua da Ponte, nº 5 962906587 06-05-1985
- 18. 18 Relacionamentos entre entidades Após a identificação das entidades que se pretendem representar no esquema da BD, bem como os atributos que definem cada entidade, temos igualmente de perceber e definir o modo como essas entidades se relacionam entre si.
- 19. 19 Tipos de relacionamentos Quanto ao nº de entidades na relação: Relação unária Relação binária Relação ternária
- 20. 20 Relação unária Relação unária Relacionamento de uma classe de entidades consigo própria. Exemplo: Numa BD concebida para registar os jogos entre equipas de futebol de um campeonato, podemos considerar que existe uma única entidade – “Equipas” – que jogam entre si. Equipas
- 21. 21 Relação binária Relação binária Relacionamento entre duas entidades ou classe de entidades. Exemplo: Os livros da biblioteca e as requisições efectuadas pelos utentes dessa biblioteca. Livros Requi sições
- 22. 22 Relação binária Estas são as relações mais comuns. Dentro deste tipo de relações há a considerar várias situações distintas, dependendo do modo como as entidades participam na relação. Esta é uma questão muito importante porque interfere na estrutura da BD, nomeadamente no número de tabelas que se tem em cada caso.
- 23. 23 Relação binária Considerando o número de elementos de uma entidade que podem relacionar-se com os elementos da outra entidade, temos os seguintes tipos de relações binárias: Relações um-para-um (1:1) Relações um-para-vários (1:n) Relações vários-para-vários (n:m) exemplo: um aluno pertence a uma turma exemplo: um aluno requisita vários livros exemplo: um aluno tem várias disciplinas e uma disciplina tem vários alunos
- 24. 24 Relação ternária Relação ternária Relacionamento entre três entidades ou classe de entidades. Exemplo: Base de dados para registar os filmes feitos por uma agencia de publicidade, os realizadores desses filmes e os actores que entraram nesses filmes. Ao definir-se uma relação ternária entre as entidades “Filmes”, “Realizadores” e “Actores”, a BD pode responder a perguntas como: Quais os filmes realizados pelo realizador X em que entrou o actor Y? Quais os actores que entraram no filme do realizador Z?
- 26. 26 Modelo Relacional Este é o modelo mais difundido e utilizado nos sistemas de BD’s actualmente existentes – por isso mesmo designados por Sistemas de Bases de Dados Relacionais (ou SGBD’s Relacionais).
- 27. 27 Modelo Relacional Modelo Relacional Modelo de BD´s baseado em registos, onde a informação se encontra estruturada em tabelas relacionadas entre si através de ligações. Exemplo de SGBD relacional: Microsoft Access.
- 28. 28 Tabelas como elementos fundamentais do Modelo Relacional Os elementos fundamentais de uma BD elaborada segundo este modelo são as tabelas - em que a informação é estruturada em campos e registos. Cada tabela é designada por um nome único dentro da BD e corresponde a uma classe de entidades ou a um relacionamento entre entidades.
- 29. 29 Tabelas como elementos fundamentais do Modelo Relacional Uma tabela é definida por um conjunto de colunas correspondentes aos campos ou atributos de uma entidade ou classe de entidades. Cada coluna ou campo da tabela tem um nome único dentro da tabela, mas podem existir campos com o mesmo nome em tabelas distintas.
- 30. 30 Tabelas como elementos fundamentais do Modelo Relacional As linhas de uma tabela correspondem aos registos ou ocorrências de entidades concretas. As várias linhas podem conter dados repetidos em alguns campos, mas, considerando o conjunto de todos os campos, não podem existir duas linhas iguais – cada linha representa uma entidade única ou relacionamento único entre entidades.
- 31. 31 Tabelas como elementos fundamentais do Modelo Relacional Podemos assim fazer a correspondência entre os termos usados na informática tradicional e nas bases de dados relacionais: Informática Tradicional BD Relacionais Ficheiro Tabela Registo Linha Campo Coluna
- 32. 32 Tabelas como elementos fundamentais do Modelo Relacional Tabela (Ficheiro) Elemento fundamental de uma BD em que a informação é estruturada em colunas (campos) e linhas (registos). Designada por um nome único dentro da BD e correspondente a uma classe de entidades ou relacionamento entre entidades.
- 33. 33 Tabelas como elementos fundamentais do Modelo Relacional Coluna (Campo) Corresponde aos atributos de uma entidade ou classe de entidades. É designada por um nome único dentro da tabela. Linha (Registo) Corresponde às ocorrências de entidades concretas. Cada linha representa uma entidade única ou relacionamento único entre entidades.
- 34. 34 Propriedades das tabelas e regras da sua constituição Para que uma tabela esteja correctamente constituída, no modelo relacional, deve respeitar as seguintes regras: Não pode haver duas colunas (campos) com o mesmo nome - cada coluna é identificada de modo único; Não deve haver campos vazios – caso o valor de um campo seja desconhecido ou não aplicável deve então ser preenchido com um valor nulo especial;
- 35. 35 Propriedades das tabelas e regras da sua constituição Não é permitido incluir mais do que um valor em cada campo de cada registo; Cada linha da tabela representa uma entidade ou ocorrência única, por isso não deve haver registos duplicados.
- 36. 36 Chaves de uma tabela Como foi dito na última regra das tabelas, cada linha representa uma entidade ou ocorrência única, não podendo por isso haver registos duplicados. Vamos considerar, por exemplo, a tabela seguinte, relativa aos fornecedores de uma empresa.
- 37. 37 Chaves de uma tabela A tabela “Fornecedores” está correctamente constituída – não existem duas linhas ou registos iguais, embora haja dados repetidos (a cor de laranja). Nome Localidade Telefone Castro Maia 229551236 Fernandes Maia 229551478 Faria Gondomar 224837845 Megre Gondomar 224835689 Castro Gondomar 224832552 Fernandes Gondomar 224836958 Fornecedores
- 38. 38 Chaves de uma tabela Mas agora coloca-se um problema: algum dos atributos ou campos da tabela nos permite identificar de modo único cada registo ou linha da tabela? A resposta é negativa, uma vez que, em qualquer campo da tabela, aparecem valores repetidos. A solução seria criar um atributo que permitisse identificar de modo único cada entidade concreta ou registo da tabela – chave da tabela.
- 39. 39 Chaves de uma tabela Chave Atributo ou conjunto de atributos que permite identificar de modo único os registos de uma tabela. Chave Candidata Todas as chaves possíveis de uma tabela ou entidade.
- 40. 40 Chaves de uma tabela Entre as chaves candidatas existentes numa tabela, uma delas será a mais indicada ou a escolhida para desempenhar o papel de chave – chave primária. Chave Primária Atributo ou conjunto de atributos que assume a função de identificar de modo único as entidades ou registos de uma tabela.
- 41. 41 Chaves de uma tabela É frequente que, entre os atributos naturais de uma entidade, não se encontre nenhum que possa desempenhar o papel de chave. Por exemplo na entidade “Aluno” não é seguro ter o atributo “Nome” como chave porque pode haver dois alunos com nomes iguais. Nestas situações é muito usual recorrer a um atributo artificial, como por exemplo “N.º de Aluno”.
- 42. 42 Chaves de uma tabela Na tabela do exemplo - “Fornecedores” – poderíamos acrescentar um campo “Código” para registar o código de fornecedor e esse campo passaria a desempenhar o papel de chave da tabela. Código Nome Localidade Telefone 101 Castro Maia 229551236 102 Fernandes Maia 229551478 103 Faria Gondomar 224837845 104 Megre Gondomar 224835689 105 Castro Gondomar 224832552 106 Fernandes Gondomar 224836958 Fornecedores
- 43. 43 Relacionamentos e chaves externas A característica essencial do modelo relacional é que permite estabelecer relacionamentos entre entidades ou tabelas de entidades. Esses relacionamentos são estabelecidos precisamente através dos atributos ou campos que desempenham o papel de chaves primárias nas respectivas tabelas.
- 44. 44 Relacionamentos e chaves externas Vamos considerar, por exemplo, as duas seguintes entidades e os respectivos atributos: Alunos (NumAluno, Nome, Morada, Telefone) Livros (CodLivro, Titulo, Autor, Editora) Pretende-se que a BD seja capaz de responder a questões como as seguintes: Quais os livros requisitados por um aluno X? Quantos alunos requisitaram o livro Y?
- 45. 45 Relacionamentos e chaves externas Para tal, temos que estabelecer um relacionamento entre as duas entidades ou tabelas de entidades. Neste caso, temos um relacionamento do tipo vários- para-vários (ou N-para-N), visto que: Cada aluno pode requisitar mais que um livro; Cada livro pode ser requisitado por mais que um aluno (em tempos diferentes claro!).
- 46. 46 Relacionamentos e chaves externas Para traduzir este relacionamento entre as tabelas, necessitamos de ter 3 tabelas: para além das 2 tabelas correspondentes às entidades em causa – Alunos e Livros – precisamos de uma 3ª tabela, onde se irá registar o relacionamento entre estas 2 entidades, ou seja, as requisições feitas por cada aluno. Alunos Livros requisitam
- 47. 47 Relacionamentos e chaves externas As linhas que unem as tabelas correspondem aos relacionamentos entre as entidades. Esses relacionamentos são realmente estabelecidos através dos atributos-chave das entidades. Os atributos-chave das tabelas das entidades aparecem na tabela de relacionamentos como chaves externas. Alunos NumAluno Nome Morada Telefone Requisições NumAluno CodLivro Data Livros CodLivro Titulo Autor Editora
- 48. 48 Relacionamentos e chaves externas Nº aluno Nome Morada Telefone 1 Ana Rua 1 226004526 2 Hugo Rua 2 229514785 3 Sandra Rua 3 962906587 4 Sónia Rua 4 917892356 Alunos Cod. Livro Titulo Autor Editora 111 AI - 11º Augusto Azul Porto Editora 222 ITI 1 Ana Antas Constância Editora 333 ITI 2 Ana Antas Constância Editora 444 Tecnologias Augusto Azul Porto Editora Livros Nº aluno Cod Livro Data 1 111 12-Nov 2 222 11-Nov 2 333 11-Nov 3 444 10-Nov Requisições
- 49. 49 Relacionamentos e chaves externas A tabela de relacionamentos deverá incluir, entre os seus campos, as chaves das tabelas das entidades que entram no relacionamento. Quando uma chave de uma tabela é incluída como campo numa outra tabela trata-se de uma chave externa, do ponto de vista da ultima tabela.
- 50. 50 Relacionamentos e chaves externas Chave Externa Chave primária de uma tabela original incluída como campo de outra tabela.
- 51. 51 Relacionamentos e chaves externas É fundamentalmente através da inclusão de atributos, que são chaves primárias nas suas tabelas de origem, noutras tabelas (onde são chaves externas) que são estabelecidos os relacionamentos entre as diferentes entidades de uma BD relacional.
- 52. 52 Preservação da integridade da informação Quando se realizam operações de actualização numa BD, estas devem decorrer de forma a que a informação se mantenha consistente. A manutenção da consistência ou integridade da informação numa BD deve ser assegurada pelo SGBD ou pelas aplicações que forem criadas a partir desse SGBD. Uma BD relacional deve assegurar dois tipos de integridade: Integridade de entidade; Integridade referencial.
- 53. 53 Preservação da integridade da informação A integridade da entidade impõe que os valores dos atributos que correspondem à chave primária de uma entidade não podem ser nulos nem iguais a outros já existentes na tabela. A introdução de um valor nulo numa chave primária ou a inclusão nessa chave de um valor igual a outro já existente faria com que a chave deixasse de identificar de modo único os registos da tabela, logo deixaria de funcionar como chave.
- 54. 54 Preservação da integridade da informação A integridade referencial impõe que um valor de uma chave externa tem obrigatoriamente de existir na chave primária da tabela relacionada com aquela chave externa. Uma chave externa referencia uma entidade existente numa outra tabela (onde é chave primária).