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Tipologia: Exercícios
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Prof. Cândido Farias
usuários; Um conjunto de dados persistentes e manipuláveis que obedecem a um padrão de armazenamento. Exemplos: lista telefônica, dicionário, etc. 1.5 Sistema de Gerenciamento de Arquivos (FMS – File Management System) Foi a primeira forma utilizada para armazenamento de dados. Baseia-se no armazenamento dos dados de forma sequencial em um único arquivo. Apresenta como vantagem a simplicidade na forma em que os dados são estruturados no arquivo. No entanto, esse sistema não apresenta relação entre os dados, nem mecanismos de busca, classificação e recursos para evitar problemas de integridade. 1.6 Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) O Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados é o software que incorpora as funções de definição, recuperação e alteração de dados em um banco de dados. Um banco de dados é um conjunto organizado de dados (segundo um modelo de dados) existentes num sistema informático, disponíveis a todos os utilizadores ou processamentos da organização em que o acesso e atualização são realizados através de software específico. O Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) ou Data Base Management System, permite criar base de dados, modificar Base de dados, eliminar bases de dados, inserir dados na Base de Dados e Eliminar dados da base de dados (DEVMEDIA, 2015). Bancos de dados informatizados apresentam as seguintes vantagens: Compacto (elimina arquivos de papéis); Rápido; Integrado (vários aplicativos utilizam o mesmo repositório de dados); Compartilhado (vários usuários podem acessar); Seguro (controle de acesso); Padronizado; Consistente; Suporte a transações. 1.7 Modelo de dados Modelo de dados refere-se à descrição formal da estrutura de um banco de dados. A modelagem de dados é uma técnica usada para a especificação das regras de negócios e as estruturas de dados de um banco de dados. Ela faz parte do ciclo de desenvolvimento de um sistema de informação e é de vital importância para o bom resultado do projeto. Modelar dados consiste em desenhar o sistema de informações, concentrando-se nas entidades lógicas e nas dependências lógicas entre essas entidades. Modelagem de dados ou modelagem de banco de dados envolve uma série de aplicações teóricas e práticas, visando construir um modelo de dados consistente, não redundante e perfeitamente aplicável em qualquer SGBD moderno. A modelagem de dados está dividida em: Modelo conceitual, Modelo Lógico e Modelo Físico. 1.7.1 Modelo conceitual A modelagem conceitual baseia-se no mais alto nível e deve ser usada para envolver o cliente, pois o foco aqui é discutir os aspectos do negócio do cliente e não da tecnologia. Os
exemplos de modelagem de dados vistos pelo modelo conceitual são mais fáceis de compreender, já que não há limitações ou aplicação de tecnologia específica. O diagrama de dados que deve ser construído aqui é o Diagrama de Entidade e Relacionamento, onde deverão ser identificados todas as entidades e os relacionamentos entre elas. Este diagrama é a chave para a compreensão do modelo conceitual de dados. Exemplo simples de Diagrama de Entidade e Relacionamento: 1.7.2 Modelo lógico O modelo lógico já leva em conta algumas limitações e implementa recursos como adequação de padrão e nomenclatura, define as chaves primárias e estrangeiras, normalização, integridade referencial, entre outras. Para o modelo lógico deve ser criado levando em conta os exemplos de modelagem de dados criados no modelo conceitual.
1.8.4 Analista de DBM Realiza a gestão do DBM da companhia junto ao fornecedor contratado, acompanhando de perto as melhorias e as alterações. Entende as regras de negócio da empresa e replica os conhecimentos na estrutura do DBM (Data Base Marketing). Implementa e acompanha métricas de negócios e realiza melhorias nas bases de dados e nos processos da área de DBM. Atua com a criação e gestão de mailings extraídos da base para suporte nas ações mercadológicas. Elabora apresentações sobre conclusões das análises descritivas. 1.8.5 Administrador de Banco de Dados - DBA Planeja e executa as manutenções em bancos de dados de produção. Pesquisa inovações tecnológicas para banco de dados. Garante que backups de produção estejam sendo executados. Maximiza e aprimora a performance do banco de dados. Garante a segurança dos bancos de dados de produção. Administra servidores de bancos de dados de produção. Identifica riscos de atrasos nos trabalhos. Presta suporte aos usuários, orienta analistas e desenvolvedores na otimização de performance das aplicações referente a área de banco de dados.
1. 9 Modelagem de Banco de Dados A modelagem de dados visa fornecer um modelo de dados referente à descrição formal da estrutura de um banco de dados. É uma técnica usada para a especificação das regras de negócios e as estruturas de dados de um banco de dados. Sendo assim, faz parte do ciclo de desenvolvimento de um sistema de informação e é de vital importância para o sucesso do projeto. Modelar dados consiste em desenhar o sistema de informações, concentrando-se nas entidades lógicas e nas dependências lógicas entre essas entidades. Esta etapa envolve uma série de aplicações teóricas e práticas, visando construir um modelo de dados consistente, não redundante e perfeitamente aplicável em qualquer SGBD. 1.9.1 Modelo Hierárquico (HDS – Hierarquical Database System) Na década de 1960 surgiu a primeira linguagem de banco de dados, chamada DL/I, desenvolvida pela IBM e a North American Aviation. Esta linguagem organizava os dados de cima para baixo, como uma árvore. Cada registro é dividido em partes denominadas segmentos. O banco de dados se assemelha a um organograma com um segmento raiz e um número qualquer de segmentos subordinados. Os segmentos são arranjados em estruturas com um segmento superior ligado a um segmento subordinado em um relacionamento “pai-filho”. Um segmento “pai” pode ter mais de um “filho”, mas um segmento “filho” só pode ter um “pai”. A desvantagem apresentada é rigidez da estrutura de dados, que obriga refazer todo o banco de dados, caso o seguimento raiz ou os seguimentos que possuem dependentes sejam alterados. O sistema comercial mais divulgado do modelo hierárquico foi o IMS (Information Management System) da IBM Corporation. 1.9.2 Modelo em Rede (NDS - Network Database System) Definidos pelo DBTG (DataBase Task Group) do comitê do CODASYL (Conference on Data Systems Language) a partir de 1971. Esse modelo é uma extensão do modelo hierárquico. Os registros são organizados no banco de dados por um conjunto arbitrário de gráficos. Em outras palavras, um “filho” pode ter mais de um “pai”. Esta metodologia torna a pesquisa mais rápida e mais flexível, pois não depende de um único nó raiz como vetor de inicialização de pesquisa. Entretanto, o modelo em rede ainda apresenta os mesmos problemas com relação ao projeto de estrutura do modelo hierárquico. Qualquer alteração feita em uma classe de dados implica na
criação de uma nova estrutura para suportar aquela alteração. No modelo em rede um dos sistemas mais conhecidos é o CA IDMS da Computer Associates. 1.9.3 Modelo Relacional (Relational Model) Foi apresentado por Edgard F. Codd (IBM) em seu artigo A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks (1970). Foi o evento mais importante na história recente da área de banco de dados. O objetivo do modelo é representar os dados de forma mais simples, através de um de conjuntos de tabelas inter-relacionadas. Este modelo abandona os conceitos anteriores, tornando os bancos de dados mais flexíveis, tanto na forma de representar as relações entre os dados, como na tarefa de modificação de sua estrutura, sem ter que reconstruir todo o banco de dados. Os primeiros produtos relacionais começaram a aparecer no final da década de 1970. Hoje a maioria dos sistemas de banco de dados é relacional: IBM: DB Microsoft: SQL Server Oracle: 9i, 10g, 11g MySQL PostgreSQL A principal linguagem de manipulação de dados em sistemas de bancos de dados relacionais é o SQL (Structured Query Language). 1.9.4 Modelo Orientado a Objetos Surgiu em meados de 1980 para armazenamento de dados complexos, não adequados aos sistemas relacionais. Exemplos: GIS (Geographical Information System) e CAD/CAM/CAE. O modelo de banco de dados orientado a objetos é baseado nos conceitos de orientação a objetos já difundidos em linguagens de programação como o SmallTalk e o C++. Seu objetivo principal é tratar os tipos de dados complexos como um tipo abstrato (objeto). A filosofia do modelo de dados orientado a objetos consiste em agrupar os dados e o código que manipula estes dados em um único objeto, estruturando-os de forma que possam ser agrupados em classes. Isso significa que os objetos de banco de dados agrupados podem usar o mesmo mecanismo de herança para definir superclasses e subclasses de objetos, criando assim hierarquias. O OMDG (Object Database Management Group) definiu um padrão de estrutura para bancos de dados orientados a objetos. O grupo propôs um padrão conhecido como ODMG-93, atualmente revisado e denominado ODMG 2.0. Quando os bancos de dados orientados a objetos foram introduzidos, algumas das falhas perceptíveis do modelo relacional pareceram ter sido solucionadas e acreditava-se que tais bancos de dados ganhariam grande parcela do mercado. Hoje, porém, acredita-se que os bancos de dados orientados a objetos serão usados em aplicações especializadas, enquanto os sistemas relacionais continuarão a sustentar os negócios tradicionais, onde as estruturas de dados baseadas em relações são suficientes. Utiliza-se geralmente o diagrama de classes UML como esquema para o modelo de dados orientado a objetos. 1.9.5 Sistemas Objeto Relacionais Fornecedores de bancos de dados relacionais adicionaram a seus produtos capacidade de
1 .10.4 Independência de Dados É a capacidade de modificar a definição dos esquemas em determinado nível, sem afetar o esquema do nível superior: Independência de dados física: é a capacidade de modificar o esquema físico sem que, com isso, qualquer programa ou aplicação precise ser reescrito. Independência de dados lógica: é a capacidade de modificar o esquema lógico sem que, com isso, qualquer programa ou aplicação precise ser reescrito. A independência lógica é mais difícil de ser alcançada, uma vez que as aplicações são mais fortemente dependentes da estrutura lógica dos dados do que de seu acesso. Exercícios: 1) Elabore um texto (mais ou menos vinte linhas) discorrendo sobre a importância dos registros de dados para uma empresa e para a sociedade em geral. 2) Como você entende por: informação, dado e conhecimento? 3) O que é um banco de dados? O que é um SGBD (Sistema Gerenciador de Banco de Dados)? 4) Cite cinco razões para utilizar-se um banco de dados computadorizado. 5) Fale brevemente sobre os seguintes modelos de banco de dados: a. hierárquico b. em rede c. relacional 6) Quais são os três níveis de abstração de dados? Comente brevemente sobre eles. Nesta seção é apresentado as principais arquiteturas de SGBDs e fundamentos da modelagem de dados. 2.1 Sistemas Centralizados Sistemas centralizados são aqueles executados em grandes computadores centrais (mainframes). Os programas de aplicação e os de interface com os usuários, bem como as funcionalidades do SGBD (Sistema Gerenciador de Banco de Dados) são todos processados no sistema central. Os usuários acessam o sistema central via terminais, sem poder de processamento, através de uma rede de comunicação.
2.2 Sistemas Cliente Servidor A estrutura fundamental dos sistemas cliente-servidor consiste de estações de trabalho (normalmente PCs) conectadas via rede aos servidores que têm funcionalidades específicas: servidor de arquivo, de impressão, web, SGBD, etc. As máquinas clientes (estações de trabalho) oferecem aos usuários as interfaces apropriadas para utilizar os servidores, bem como poder de processamento para executar aplicações locais. Sistemas cliente-servidor de três camadas para aplicações Web. Possui uma camada intermediária entre o cliente e o servidor de banco de dados. Essa camada intermediária é chamada de servidor de aplicações ou servidor web e pode armazenar regras de negócio (procedimentos ou restrições) que são usadas para acessar os dados no servidor de banco de dados. 2.3 Sistemas Paralelos Suprem a demanda de aplicações que geram consultas em bancos de dados muito grandes ou que tenham de processar uma quantidade enorme de transações por segundo. Sistemas paralelos imprimem velocidade ao processamento e à I/O (input/output) por meio do uso em paralelo de diversas CPUs e discos. Há diversos modelos arquitetônicos: memória compartilhada, disco compartilhado, etc. 2.4 Sistemas Distribuídos Em um sistema distribuído o banco de dados é armazenado em diversos computadores. Os computadores comunicam-se uns com os outros por intermédio de redes de alta velocidade ou linhas telefônicas. Eles não compartilham memória principal ou discos. Os computadores em
É a etapa final do projeto de banco de dados, na qual será utilizada a linguagem de definição de dados (DDL), para a realização da montagem do mesmo no nível de dicionário de dados. Exercícios: 1) Descreva brevemente os seguintes sistemas: centralizados, cliente-servidor, paralelos e distribuídos. a. Centralizados b. Cliente-servidor c. Paralelos d. Distribuídos 2) Quais etapas devem ser observadas na modelagem de dados? Explique cada uma delas. 3) Como as corporações estão utilizando os dados para obter vantagens competitivas? Apresente um exemplo. Conceitos fundamentais da modelagem de dados a partir de sua primeira etapa: o modelo conceitual. No modelo conceitual é feita a descrição do banco de dados de forma independente de implementação em um SGBD. Registra que dados podem aparecer no banco de dados, mas não registra como estes dados estão armazenados no SGDB (Sistema Gerenciador de Banco de Dados). 4.1 Diagrama Entidade-Relacionamento O MER (Modelo Entidade-Relacionamento Relacionamento), foi definido por Peter Chen em 1976, e teve como base a teoria relacional criada por Edgard F. Codd (1970). Um MER é um modelo formal, preciso, não ambíguo. Isto significa que diferentes leitores de um mesmo MER devem sempre entender exatamente o mesmo. Tanto é assim, que um MER pode ser usado como entrada de uma ferramenta CASE (Computer Aided Software Engineering) na geração de um banco de dados relacional.
4.1.1 Entidades Representam um conjunto de objetos (tudo que é perceptível ou manipulável) da realidade modelada sobre os quais deseja-se manter informações no banco de dados. 4.1.2 Atributos Dados que são associados a cada ocorrência de uma entidade ou de um relacionamento. ATRIBUTO IDENTIFICADOR OU ATRIBUTO DETERMINANTE - Atributo ou conjunto de atributos e relacionamentos cujos valores distinguem uma ocorrência da entidade das demais. 4.1.3 Cardinalidade Número (mínimo, mínimo, máximo) de ocorrências de entidade associadas a uma ocorrência da entidade em questão através do relacionamento. 4.1.3.1 Cardinalidade mínima É o número mínimo de ocorrências de entidade que são associadas a uma ocorrência da mesma (auto-relacionamento) (auto ou de outra(s) entidade(s) entidade através de um relacionamento. A cardinalidade mínima 1 recebe a denominação de associação obrigatória, já que ela indica que o relacionamento deve obrigatoriamente associar uma ocorrência de entidade a outra. A cardinalidade mínima 0 (zero) recebe a denominação de associação opcional. 4.1.3.2 Cardinalidade máxima É o número máximo de ocorrências de entidade que são associadas a uma ocorrência da mesma ou de outra entidade através de um relacionamento. Apenas duas cardinalidades máximas são relevantes: a cardinalidade máxima 1 e a cardinalidade máxima n (muitos). 4.2 Interpretação do Diagrama Entidade Relacionamento A figura a seguir apresenta os detalhes necessários à interpretação de um DER (Diagrama Entidade Relacionamento). 4.2.1 Diagrama de Ocorrências Para fins didáticos, pode ser útil construir um diagrama de ocorrências. Neste as ocorrências de entidades são representadas por círculos brancos e ocorrências de relacionamentos por círculos pretos. As ocorrências de entidades participantes de uma ocorrência de relacionamento são indicadas pelas linhas que ligam o círculo preto aos círculos brancos.
os funcionários têm veículos pertencentes à frota da empresa. d) Empresa D: Cada veículo (sem exceção) é dirigido por um apenas funcionário. Todos os veículos estão alocados aos funcionários. Alguns funcionários podem utilizar mais de um veículo, porém alguns funcionários não têm veículos pertencentes à frota da empresa. e) Empresa E: Cada veículo pode ser dirigido por um ou mais funcionários. Todos os veículos estão alocados aos funcionários. Cada funcionário pode utilizar apenas um veículo e todos os funcionários têm veículos pertencentes à frota da empresa. f) Empresa F: Alguns veículos podem ser dirigidos por mais de um funcionário. Porém, outros veículos não podem ser alocados aos funcionários. Cada funcionário pode utilizar apenas um veículo, porém alguns funcionários não têm veículos pertencentes à frota da empresa. 7) Tomando como base os diagramas a seguir elabore um texto breve (similar aos apresentados nas questões acima) para explicar cada caso. a) b) c) 4.3 Ferramenta BrModelo: Ferramenta freeware voltada para ensino de modelagem em banco de dados. Desenvolvida por Carlos Henrique Cândido como trabalho de conclusão do curso de pós- graduação graduação em banco de dados da (UNVAG-MT e UFSC). Disponível em: http://sis4.com/brModelo/download.aspx
4.4 Graus de Relacionamentos O modelo conceitual apresenta vários graus de relacionamentos: binário, auto relacionamento e ternário ou n-ário. O grau de um relacionamento refere-se ao número de entidades que participam de um relacionamento. Observe a seguir os diversos graus de relacionamentos: 4.4.1 Relacionamento Binário Um relacionamento binário é aquele envolve duas ocorrências de entidade. Podemos classificar os relacionamentos binários em: 1:1 (um-para-um): cada ocorrência de uma entidade relaciona-se relaciona com uma e somente uma ocorrência da outra entidade. 1:N (um-para-muitos): uma ocorrência da entidade 1 relaciona-se relaciona com muitas ocorrências da entidade 2, mas cada ocorrência da entidade 2 somente pode estar relacionada relacionada com uma ocorrência da entidade 1. N:N (muitos-para para-muitos): em ambos os sentidos encontramos um ou mais relacionamentos de um-para-muitos, , isto é, uma ocorrência da entidade 1 relaciona-se com muitas ocorrências da entidade 2 e vice e versa. 4.4.2 Relacionamento Ternário (N-ÁRIO) Denominamos ternários os relacionamentos entre três conjuntos de entidades. Relacionamentos com quatro ou mais conjuntos de entidades são chamados de n-ários. Porém,
