banco de dados capítulo 2: modelo conceitual: entidades e relacionamentos
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Banco de Dados Capítulo 2: Modelo Conceitual: Entidades e Relacionamentos. UFCG/CCT/DSC Cláudio Baptista. Motivação. Modelagem semântica permite aproximar o modelo obtido do mundo real Exemplo de modelos: MER UML (linguagem de modelagem universal). Fases de um projeto de BD. Mini-mundo. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Banco de DadosCapítulo 2: Modelo Conceitual:
Entidades e Relacionamentos
UFCG/CCT/DSCCláudio Baptista
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Motivação
• Modelagem semântica permite aproximar o modelo obtido do mundo real
• Exemplo de modelos:– MER– UML (linguagem de modelagem
universal)
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Fases de um projeto de BD
Coleta e Análise de Requisitos
Projeto Conceitual
Projeto Lógico
Projeto Físico
Mini-mundo
Requisitos de BD
Esquema conceitual
Esquema lógico
Esquema interno
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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)
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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, …
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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)
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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
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Entidades
– Entidades devem ser descritas num Dicionário de Dados
Entidade: EMPREGADODescrição: Pessoa que mantém vínculoempregatício com a Empresa através deum contrato de trabalho de acordo com alegislação trabalhista
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Entidades
– Entidades devem ser descritas num Dicionário de Dados
Entidade: ENCOMENDADescrição: Instrumento contratual deemissão unilateral pela empresa eaceitação, expressa ou tácita, pelofornecedor do material.
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Entidades
Instância: objeto de uma entidade comsuas respectivas propriedades que édistinguível dos outros objetos.
Ex.: A entidade Empregado poderia ter aseguinte instância: “Maria dos Anjos, 31anos, Secretária, Solteira, R$ 800,00”
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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
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Atributos
Entidade: EMPREGADOAtributo: Data de AdmissãoDescrição: data na qual foi assinado ocontrato de trabalho entre a empresa e oempregadoDomínio: data posterior a 03/01/78 (data decriação da empresa) e a data de nascimentodo empregado
Atributos devem também ser descritos no Dicionário de Dados:
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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, )
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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. PESSOA:TitulaçãoSuperior(nenhum, Bel. MSc., PhD)
– Atributos derivados: podem ser determinados a partir de outros atributos/entidades. Ex. Idade e dataAniversário
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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
Empregado Projetotrabalha
matricula nome saláriohoras
1..N
1..N
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Relacionamentos
Empregado supervisiona0..N
0..1
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Relacionamentos
OBS.1: No modelo UML, em que entidadessão classes, os relacionamentos sãoimplementados com o conceito de papel.Por exemplo, no diagrama de EmpregadoTrabalho em Departamento, trabalha é opapel do relacionamento. Ex.
Empregado Departamentotrabalha
possui
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Relacionamentos
OBS.2: No modelo UML se precisarmosmodelar atributos do relacionamento,usamos uma notação especial que cria umaclasse do relacionamento.Ex.:
Empregado Departamento
Trabalha
horas
matriculanomesalario
codigonomegerente
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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 (1:1): uma instância de uma
entidade A está associada a no máximo a uma instância de uma entidade B, e vice-versa.
• Um_para_Muitos (1:N): 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.
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Restrições de Integridade
– Tipos de Cardinalidade• Muitos_para_Um (N:1): 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(M:N): uma instância da entidade A está associada a qualquer número de instâncias da entidade B, e vice-versa.
– OBS.: o uso de “zero” (0:1) ou (0:N) indica a totalidade do relaciomento.
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Restrições de Integridade
a1a2a3a4a5
b1b2b3b4b5
A B
1:1
b1b2b3b4b5
a1
a2
a3
BA
1:N
a1a2a3a4a5
b1
b2
b3N:1
a1a2a3a4a5
b1b2b3b4b5
N:M
A AB B
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Representação clássica Chen
A B1
1
A B1
N
A BN
1
A BN
M
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Representação UML
A B0..1
0..1
A B0..1
1..N
A B0..N
0..1
A B0..N
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.
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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.
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Entidades Fracas
– Ex.: Relacionamento entre Empregados e Dependentes
Empregado Dependentetem
1
0..N
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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.
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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.
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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
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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”.
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Chaves
Entidade ChaveEstado Sigla do estadoMotorista Sigla do estado +
número da carteira dehabilitação
Carro Sigla do EstadoNúmero da carteira de motoristaPlaca do Carro
Multa Sigla do EstadoNúmero da carteira de motoristaPlaca do CarroNúmero de sequência da multa
Obs.: Evitar usar chaves compostas sempre quepossível!
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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
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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)
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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)
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Chaves
• Surrogates:– Entidade=
Identidade + Propriedades
– Identidade: chave de identificação própria
– Propriedades: • chaves de identificação definidas pelo
usuário• outras propriedades
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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!!!
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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
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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).
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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.
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MER Estendido
Empregado
É_um
TécnicoEngenheiroSecretária
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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
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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.
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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.
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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.