Banco de Dados Cap

1
Banco de DadosCapítulo 2 Modelo Conceitual
Entidades e Relacionamentos

• UFCG/CCT/DSC
• Cláudio Baptista

2
Motivação

• Modelagem semântica permite aproximar o modelo
  obtido do mundo real
• Exemplo de modelos
• MER
• UML (linguagem de modelagem universal)

3
Fases de um projeto de BD
Mini-mundo
Coleta e Análise de Requisitos
Requisitos de BD
Projeto Conceitual
Esquema conceitual
Projeto Lógico
Esquema lógico
Projeto Físico
Esquema interno
4
Modelo de Entidades e Relacionamentos (MER)

• Representação semântica das estruturas de dados
  mantidas num banco de dados
• Foi proposto por Peter Chen em 1976
• Possui várias notações
• Relacionamentos como objetos do Modelo (Chen)
• Relacionamentos apenas como simples ligações
  (Codd, Martin)

5
Entidades

• Uma entidade é tudo aquilo sobre o qual se deseja
  manter informações.
• Podendo representar
• objetos concretos pessoas, livros, carros,
• conceitos abstratos empresas, eventos,
  embarques,

6
Entidade

• Possui propriedades que a distingue de outras
  entidades.
• É um subconjunto de objetos (instâncias) que
• desempenha o mesmo papel semântico
• possui os mesmos tipos de propriedades
  (atributos)

7
Entidades

• Ex.
• Conjunto de todas as contas correntes de um banco
• Conjunto de todos os empregados de uma empresa
• Conjunto de todos os filmes de um produtor
• Representação de entidades no diagrama E-R
  (entidades e relacionamentos)

Empregado
Aluno
Empréstimo
8
Entidades

• Entidades devem ser descritas num Dicionário de
  Dados

9
Entidades

• Entidades devem ser descritas num Dicionário de
  Dados

10
Entidades
11
Atributos

• São as propriedades que caracterizam ou descrevem
  uma entidade ou um relacionamento.
• Ex. A entidade CARRO poderia ter os seguintes
  atributos
• Placa, fabricante, modelo, ano de fabricação,
  cor, preço
• O relaciomento TRABALHA entre EMPREGADO e
  PROJETO pode ter o atributo horasTrabalhadas.

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Atributos

• Cada atributo possui um domínio que identifica o
  conjunto de valores permitidos para aquele
  atributo.
• Ex. nome domínio string(20) salário
  domínio numérico

13
Atributos
Atributos devem também ser descritos no
Dicionário de Dados
14
Atributos

• Simples é atômico. Ex. Idade
  numérico Nome cadeia de caracteres
• Composto contém sub-atributos que compõem o
  atributo. Ex. Endereço(rua, número, bairro,
  CEP, cidade, )

15
Atributos

• Simplesmente valorados têm um único valor para
  uma instância de uma entidade. Ex. PESSOA Idade
• Multivalorados possuem vários valores numa
  instância de uma entidade. PESSOATitulaçãoSuperio
  r(nenhum, Bel. MSc., PhD)
• Atributos derivados podem ser determinados a
  partir de outros atributos/entidades. Ex. Idade e
  dataAniversário

16
Relacionamentos

• São funções que mapeiam um conjunto de instâncias
  de uma entidade em um outro conjunto de
  instâncias de outra entidade (ou da mesma
  entidade auto relacionamento). Em outras
  palavras, são associações entre diversas
  entidades.
• Ex. Um empregado trabalha num projeto Um
  cliente possui conta bancária Um filme possui
  vários atores

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Relacionamentos
1..N
1..N
horas
matricula
nome
salário
18
Relacionamentos
0..N
0..1
19
Relacionamentos
Empregado
Departamento
trabalha
possui
20
Relacionamentos
21
Restrições de Integridade

• Caracterizam as restrições nas quais os
  relacionamentos entre entidades estão submetidos
  (regras do negócio). Ex. Todo
  empregado deve estar lotado num
  departamento Existe Cliente que não foi
  recomendado por Cliente Toda NotaFiscal deve
  ter pelo menos um item discriminado Toda multa
  deve estar associada a um carro Existe
  carro sem multa asociada

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Restrições de Integridade

• Podemos caracterizar um relacionamento em termos
  de
• 1. Cardinalidade quantidade de instâncias que
  podem participar do relacionamento
• 2. Totalidade obrigatoriedade da ocorrência do
  relacionamento entre as entidades envolvidas.

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Restrições de Integridade

• Tipos de Cardinalidade
• Um_para_Um (11) uma instância de uma entidade A
  está associada a no máximo a uma instância de uma
  entidade B, e vice-versa.
• Um_para_Muitos (1N) uma instância de uma
  entidade A está associada a qualquer número de
  instâncias da entidade B. Porém, uma instância da
  entidade B pode estar associada, no máximo, a uma
  instância da entidade A.

24
Restrições de Integridade

• Tipos de Cardinalidade
• Muitos_para_Um (N1) uma instância da entidade A
  está associada a uma instância de B. Porém, uma
  instância de B pode estar associada a qualquer
  número de instâncias de A.
• Muitos_para_Muitos(MN) uma instância da
  entidade A está associada a qualquer número de
  instâncias da entidade B, e vice-versa.
• OBS. o uso de zero (01) ou (0N) indica a
  totalidade do relaciomento.

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Restrições de Integridade
A
B
B
A
a1 a2 a3 a4 a5
b1 b2 b3 b4 b5
b1 b2 b3 b4 b5
a1 a2 a3
11
1N
A
A
B
B
a1 a2 a3 a4 a5
b1 b2 b3
a1 a2 a3 a4 a5
b1 b2 b3 b4 b5
N1
NM
26
Representação clássica Chen
1
N
A
B
A
B
1
1
N
A
B
1
A
B
M
N
27
Representação UML
0..1
A
B
0..1
0..1
A
B
1..N
0..N
A
B
0..1
0..N
A
B
0..M
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Observação

• Obs. Diagramas ER dizem quantas instâncias fazem
  parte de um relacionamento, mas não dizem quais
  instâncias.
• Exercício Faça um modelo ER para modelar Notas
  Fiscais de uma empresa.

29
Entidades Fracas

• São entidades que são dependentes de existência
  ou de identificação de um outra entidade. É outra
  classe de restrição. Se a existência de uma
  instância x depende da existência de uma outra
  instância y, então x (instância subordinada) é
  dependente de existência de y (instância
  dominante), e, portanto, a entidade que contém x
  é fraca com relação à entidade que contém y.
  Então, se y for removido, x também o será.

30
Entidades Fracas

• Ex. Relacionamento entre Empregados e
  Dependentes

1
Empregado
Dependente
tem
0..N
31
Chaves

• Como distinguir as instâncias de uma entidade?
  Num Banco de Dados, isto é feito através dos
  atributos das entidades que formam as chamadas
  chaves de identificação.
• Toda instância de uma entidade deve ter uma chave
  de identificação, que deve ter algum valor não
  nulo.

32
Chaves

• Superchave
• é o conjunto de atributos que identificam uma
  instância. Se K é uma superchave então todo
  superconjunto de K também será uma superchave.
• Ex. Seja o esquema Empregado(matricula, nome,
  endereco, funcao, salario) Então matricula é
  uma superchave (matricula, nome) é um
  superchave (matricula, nome, funcao) é uma
  superchave.

33
Chaves

• As superchaves mínimas (que não têm nenhum
  subconjuunto) são chamadas de chaves candidatas.
• Ex. Empregado matricula, (nome, endereco), cpf,
  identidade
• A chave candidata escolhida pelo projetista para
  identificar as instâncias é chamada de chave
  primária.
• Ex. Empregado matricula

34
Chaves

• Chave de identificação composta é uma chave
  formada por mais de um atributo.
• Ex. Cenário sistema de controle de multas de
  trânsito.
• Premissas toda multa está relacionada a um
  carro, carros devem ser de propriedades de
  pessoas que tenham carteira de habilitação,
  carteiras de habilitação são emitidas pelo
  DETRAN de cada estado.

35
Chaves
36
Chaves

• Chaves de identificação definidas pelo usuário
  concorrem entre si como chaves candidatas e são
  sujeitas à mudanças. Ex. Entidade
  Departamento
• Chaves candidatas 1. Sigla do Departamento
  2. Código do Centro de Custo 3. Código da
  Diretoria Código da Superintendência Código
  do Departamento

37
Chaves

• O que fazer quando
• um departamento mudar de nome?
• for modificada a estrutura de codificação de
  Centros de Custos?
• um departamento mudar de diretoria?
• Solução chave de identificação própria
  surrogate ou object identification (object id)

38
Chaves

• Surrogates
• criados para cada entidade (chave primária)
• identifica univocamente cada instância da
  entidade
• não precisa ser percebido pelos usuários
• não é controlado pelos usuários (gerado
  automaticamente pelo SGBD)

39
Chaves

• Surrogates
• Entidade Identidade Propriedades
• Identidade chave de identificação própria
• Propriedades
• chaves de identificação definidas pelo usuário
• outras propriedades

40
Chaves

• Integridade de Entidade
• Toda instância de uma entidade possui um valor
  para chave de identificação própria da entidade
• O valor da chave de identificação própria para
  uma instância é único e não nulo dentro da
  entidade
• O valor da chave de identificação própria de uma
  instância não pode ser modificado
• Obs. Surrogates não devem ser reutilizados!!!

41
MER Estendido

• Superclasses e Subclasses
• Vimos que uma entidade é usada para representar
  um conjunto de instâncias do mesmo tipo (Ex.
  Empregado). Porém, muitas vezes uma entidade tem
  subentidades que necessitam ser representadas
  explicitamente.
• Ex. Empregado pode ser agrupado em Secretária,
  Engenheiro e Técnico

42
MER Estendido

• Superclasses e Subclasses
• Estas subentidades são subconjuntos da entidade
  Empregado, ou seja, cada instância de uma
  subentidade é também uma instância da entidade
  Empregado. Então dizemos que Secretária é_uma
  Empregada, Engenheiro é_um Empregado e Técnico
  é_um Empregado.
• Este relacionamento é_um caracteriza a herança.
  Ou seja, a subentidade (subclasse) herda todos os
  atributos e relacionamentos da superentidade
  (superclasse).

43
MER Estendido

• Superclasses e Subclasses
• É importante notar, que nem toda instância da
  superentidade é membro de uma subentidade. Por
  exemplo, podemos ter empregados que não são nem
  secretária, nem engenheiro, nem técnico.

44
MER Estendido
45
Especialização

• É o processo de definir um conjunto de subclasses
  de uma entidade (superentidade). Podem-se ter
  várias especializações de uma mesma entidade,
  baseado em características distintas. Por
  exemplo, a entidade Empregado pode também ser
  especializada nas subentidades Assalariado e
  Horista.

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Especialização

• Existem pelo menos duas razões para usar
  especialização num modelo de dados
• Certos atributos podem ser aplicados somente a
  algumas instâncias de uma entidade (subclasse),
  mas não a todas. Ex. Secretária línguas,
  velocidadeDigitação Engenheito Especialidade,
  CREA Motorista número da carteira de
  habilitação, categoria
• Alguns relacionamentos só se aplicam a algumas
  instâncias que pertencem a uma subclasse. Ex.
  Horistas pertencem_a Empreiteras

47
Generalização

• É o processo inverso à Especialização, isto é, é
  um processo de síntese em que suprimimos as
  diferenças entre várias entidades (subclasses),
  identificamos suas características comuns e as
  generalizamos numa superclasse.

48
MER Estendido - Restrições

• Cobertura Total cada instância da superentidade
  deve ser uma instância de alguma subentidade.
  Ex. Todo Empregado deve ser Engenheiro,
  Secretária ou Motorista
• Cobertura Parcial uma instância de uma
  superentidade pode não ser membro de nenuma
  subclasse. Pode existir empregado que não seja
  Engenheiro, Secretária nem Motorista.

49
MER Estendido - Restrições

• Disjunção uma dada instância pode ser membro de
  no máximo uma subentidade. Ex. Empregado ou é
  secretária, engenheiro ou técnico.
• Sobreposição uma mesma instância pode ser membro
  de mais de uma subentidade
• .Ex. Empregado pode ser engenheiro e técnico.