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Introdução à Banco de Dados: Modelos Relacionais e Consultas SQL IV, Notas de aula de Engenharia de Software

Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)Engenharia de Software

Neste vídeo, aprenda sobre coleções de dados relacionados, arquiteturas de bancos de dados, funções principais, linguagens sql e dml, vantagens de usar um sgbd relacional e por que estudar banco de dados. Além disso, abordaremos o modelo entidade-relacionamento, especialização/generalização, seleção, projeção, junção, divisão e resumo. O vídeo também apresenta exemplos e exercícios.

Tipologia: Notas de aula

2021

Compartilhado em 04/08/2021

usuário desconhecido
usuário desconhecido 🇧🇷

5 documentos

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Índice
Aula 01 – Banco de dados e Usuário....................................................................................................2
Aula 02 – Abstração e Modelo de Dados.............................................................................................4
Aula síncrona........................................................................................................................................7
Aula 03 – Modelagem conceitual.........................................................................................................8
Projeto conceitual:...........................................................................................................................8
Aula 04 – Exemplos (brModelo)..........................................................................................................9
Aula 05 – Modelo ER estendido..........................................................................................................9
Especialização/Generalização..........................................................................................................9
Entidade associativa.......................................................................................................................10
Categoria Tipo União.....................................................................................................................10
Aula 06 – Construção de Diagramas ER............................................................................................10
Aula 07 – Exemplos (apenas slide)....................................................................................................11
Aula 08 – Modelo Relacional.............................................................................................................11
Aula 09 – Mapeamento Modelo ER → Modelo Relacional..............................................................12
Projeto Lógico................................................................................................................................12
Aula 10 – Álgebra Relacional............................................................................................................15
Aula 11 – Álgebra Relacional (Junções)............................................................................................16
Aula 12 – Álgebra Relacional (Funções de Agregação).....................................................................17
Funções de agregação....................................................................................................................17
Aula 13 – Cálculo Relacional.............................................................................................................18
Aula 15 – SQL - Consultas I...............................................................................................................18
Aula 16 – SQL – Consultas II.............................................................................................................21
UNION...........................................................................................................................................22
EXCEPT (Direfença).....................................................................................................................22
CONSULTA EM ÁRVORE...........................................................................................................22
Aula 17 – SQL - Consultas III............................................................................................................22
TABELAS DE JUNÇÃO...............................................................................................................23
Aula 18 – SQL – Consultas IV...........................................................................................................24
MANIPULAÇÃO..........................................................................................................................25
Aula 19 – SQL – Criação do BD........................................................................................................25
Aula 20 – Visões.................................................................................................................................26
Aula 21 – Dependências Funcionais..................................................................................................27
Aula 22 – Normalização.....................................................................................................................28
1NF................................................................................................................................................29
2NF................................................................................................................................................29
3NF................................................................................................................................................29
BCNF.............................................................................................................................................30
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Baixe Introdução à Banco de Dados: Modelos Relacionais e Consultas SQL IV e outras Notas de aula em PDF para Engenharia de Software, somente na Docsity!

Índice

  • Aula 01 – Banco de dados e Usuário....................................................................................................
  • Aula 02 – Abstração e Modelo de Dados.............................................................................................
  • Aula síncrona........................................................................................................................................
  • Aula 03 – Modelagem conceitual.........................................................................................................
    • Projeto conceitual:...........................................................................................................................
  • Aula 04 – Exemplos (brModelo)..........................................................................................................
  • Aula 05 – Modelo ER estendido..........................................................................................................
    • Especialização/Generalização..........................................................................................................
    • Entidade associativa.......................................................................................................................
    • Categoria Tipo União.....................................................................................................................
  • Aula 06 – Construção de Diagramas ER............................................................................................
  • Aula 07 – Exemplos (apenas slide)....................................................................................................
  • Aula 08 – Modelo Relacional.............................................................................................................
  • Aula 09 – Mapeamento Modelo ER → Modelo Relacional..............................................................
    • Projeto Lógico................................................................................................................................
  • Aula 10 – Álgebra Relacional............................................................................................................
  • Aula 11 – Álgebra Relacional (Junções)............................................................................................
  • Aula 12 – Álgebra Relacional (Funções de Agregação).....................................................................
    • Funções de agregação....................................................................................................................
  • Aula 13 – Cálculo Relacional.............................................................................................................
  • Aula 15 – SQL - Consultas I...............................................................................................................
  • Aula 16 – SQL – Consultas II.............................................................................................................
    • UNION...........................................................................................................................................
    • EXCEPT (Direfença).....................................................................................................................
    • CONSULTA EM ÁRVORE...........................................................................................................
  • Aula 17 – SQL - Consultas III............................................................................................................
    • TABELAS DE JUNÇÃO...............................................................................................................
  • Aula 18 – SQL – Consultas IV...........................................................................................................
    • MANIPULAÇÃO..........................................................................................................................
  • Aula 19 – SQL – Criação do BD........................................................................................................
  • Aula 20 – Visões.................................................................................................................................
  • Aula 21 – Dependências Funcionais..................................................................................................
  • Aula 22 – Normalização.....................................................................................................................
    • 1NF................................................................................................................................................
    • 2NF................................................................................................................................................
    • 3NF................................................................................................................................................
    • BCNF.............................................................................................................................................

Aula 01 – Banco de dados e Usuário

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=fwyGl3PVmNc

  • Dados: informações que podem ser registradas e posteriormente analisadas. Possuem significado implícito, ou seja, eu preciso defini-los para que façam sentido;
  • Banco de dados: ◦ Coleção de dados relacionados, ou seja, um conjunto de dados que tem relação entre si. Além de estarem relacionados, os dados precisam atender a um fim específico; ◦ Ademais, banco de dados é uma coleção de dados gerenciados por um SGBD (Sistema de gerenciamento de bando de dados); ◦ Coleção lógica e coerente; ◦ Possuem propósito específico; ◦ Aplicações tradicionais: ▪ Dados alfanuméricos; ▪ Contas, agências, cliente, etc…, de uma entidade bancária; ▪ Voos, pilotos, aeroportos, clientes, passagens, etc… , de uma companhia aérea; ▪ Hotéis com dados de clientes; ▪ Comércio eletrônico; ◦ O projetista de banco de dados negocia com o cliente quais são os dados a serem manipulados para atender a um determinado ‘problema’;
  • Sistema gerenciador de banco de dados (SGBD): ◦ Coleção de programas que permite aos usuários criar, manter e manipular um banco de dados; ◦ Software projetado para auxiliar a manutenção e utilização de vastos conjuntos de dados; ◦ Não apenas mantém os dados, como permite o gerenciamento de modo EFICIENTE; ◦ Principais funções: ▪ Definir – Como e quais tipos de dados serão armazenados; ▪ Construir – Definir a mídia física que serão armazenados os dados (HD, disco rígido, nuvem, ...); ▪ Manipular – Inserir, alterar, remover e consultar os dados a qualquer momento; ▪ Compartilhar – Acesso simultâneo a um único repositório de dados; ▪ Proteção – Acesso e consistência; ▪ Manutenção – Evolução e desempenho;

Aula 02 – Abstração e Modelo de Dados

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=5RJ688yAA-c

  • Modelos de dados: ◦ Conceitual (Entidade Relacionamento): ▪ Próximo da visão do usuário final; ▪ Sem detalhes de implementação; ▪ Baseia-se em conceitos como objetos, atributos, relacionamentos, elementos. ◦ Implementação (Representacional – Relacional de Dados): ▪ Esconde detalhes de armazenamento; ▪ Não se preocupa com questões físicas (memória); ▪ Implementação direta, modelos mais comuns. ◦ Físico: ▪ Detalhes de como são armazenados os dados; ▪ Arquivos, registros, caminhos de acesso, ordenação.
  • Esquema: ◦ Descrição do banco de dados; ◦ Poucas alterações após elaborados; ◦ Os dados continuam entrando e saindo, mas a estrutura muda pouco, dependendo apenas da regra de negócio; ◦ É representado através de um diagrama de esquema: ▪ Esquematiza as informações pertinentes a cada tipo de dado; ▪ Com o catálogo é possível analisar metadados das entradas. Figura 2 : Geral
  • Arquitetura 3 camadas: ◦ Arquitetura teórica para demonstrar a independência entre dados; ◦ Cada usuário tem sua própria visão de dados; ◦ Usuários não precisam conhecer a estrutura física; ◦ Alterações em camadas inferiores não afetam as visões dos usuários; ◦ Vídeo.
  • Linguagens: ◦ DDL: Definir os dados, ◦ VDL: Criar os dados, ◦ DML: Manipular os dados, ◦ SDL: Armazenar os dados.
  • Profissionais: ◦ DBA (Administrador de banco de dados): ▪ Implanta e administra; ▪ SGBD específico. ◦ Projetista de banco de dados: ▪ Identifica como e quais dados armazenar. ◦ Analista de sistemas: ▪ Implementa os programas que acessam o BD. ◦ Desenvolvedor SGBD: ▪ Implementa o SGBD.
  • Vantagens do SGBD: ◦ Mais informação; ◦ Backup e recuperação; ◦ Compartilhamento facilitado; ◦ Consultas eficientes; ◦ Controle de redundância; ◦ Restrições.
  • Desvantagens do SGBD: ◦ Complexidade; ◦ Tanho; ◦ Custo. SQL (Definir, Inserir, Consultar) Linguagem padrão para BD relacional

Aula síncrona

  • Porque estudar Banco de Dados? ◦ Tudo gera dados → Redes sociais, sinais vitais, questões governamentais … ◦ Importante na tomada de decisões;
  • A disciplina estuda como armazenar os dados;
  • É considerado a parte central dos sistemas;
  • Qual a função dos bancos de dados? ◦ Ordenar, arranjar (estruturar), e apresentar (não é uma tarefa especifica);
  • Evolução
  • Objetivos: ◦ Fundamentos e teorias de banco de dados relacionais; ◦ Projetar e construir sistemas de bancos de dados;
  • Linguagem: SQL;
  • Livro: ◦ ELMASRI (principal); ◦ HEUSER;
  • Prova: ◦ 02/03/21 (Semana 07); ◦ 13/04/21 (Semana 13).
  • Trabalho prático: ◦ 5 etapas;
  • Ferramenta para diagramação ER: ◦ BR modelo; ◦ MySQL workbanch (diagrama relacional visual)

Aula 03 – Modelagem conceitual

Projeto conceitual:

  • Abstração do problema para realizar análise de requisitos;
  • Diagrama de esquema conceitual;
  • Modelo entidade relacionamento: ◦ Usado para projetos conceituais; ◦ Entidade: Conjunto de objetos a ser representado no banco de dados; ▪ nomeEntidade dentro de um retângulo; ◦ Instâncias: ocorrência individual de cada entidade; ◦ Relacionamento: Associação entre instâncias das entidades;
  • Auto relacionamento: Associar à uma mesma entidade;
  • Cardinalidade: quantas instâncias de uma dada entidade pode participar daquele relacionamento;
  • Atributos: propriedades que descrevem as entidades e relacionamentos; ◦ Os atributos chaves são preenchidos e devem ser exclusivos.
  • Entidades fracas dependem de uma outra entidade para existir. Representado por retângulos com bordas duplas;
  • Regras para herança;

Entidade associativa

  • Permite associar um relacionamento à outro. Exemplo

Categoria Tipo União

  • Entidades genéricas distintas podem se especializar em uma mesma entidade.
  • Exemplo.

Aula 06 – Construção de Diagramas ER

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=qTrR0OZPRJ

  • Modelo entidade-relacionamento: ◦ Formal, preciso e não-ambíguo; ◦ Poder de expressão limitado, não é possível representar todas restrições;
  • Recomendações de projeto: ◦ Entidades: Conceito com propriedades, características (especializações ou generalizações); ◦ Atributo: Conjunto de valores fixos em que ele por se só é característica de algo; ◦ Deve-se reduzir atributos opcionais (que nem todas instâncias possui); ◦ Qualidade do projeto: completo, correto e sem redundância. ▪ Correto: Verificado junto ao cliente; Erros sintáticos e/ou semânticos; ▪ Completo: Verificado junto ao cliente; Contém todos os dados desejáveis; ▪ Sem redundância: Verificado pelo projetista; Exemplo vídeo;
  • Aspectos temporais: ◦ O histórico de alterações pode ser armazenado; ◦ Modificações no esquema podem ser necessárias;

Aula 07 – Exemplos (apenas slide)

Vídeo: NÃO TEM Apenas apresentação em slide.

Aula 08 – Modelo Relacional

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=YNjiDRRl7wo

  • O modelo relacional utiliza conceitos de relações matemáticas;
  • Para o modelo relacional, o banco de dados é tido como uma coleção de relações;
  • A ordem dos atributos nesse tipo de modelo não é importante, já no SQL isso importa;
  • Cada tupla, representa um fato (instância da entidade);
  • O modelo relacional é composto pelo esquema e pelas instâncias: ◦ Esquema: Estrutura da tabela → NOME(atributos); ◦ Instância: Cada tupla de uma relação;
  • O BD mantém apenas instâncias atuais de cada relação, isto é, os valores antigos não são mantidos; ◦ Para manter, pode-se utilizar Banco de dados Históricos;
  • Cada valor de uma tupla é atômico, ou seja, sem atributos compostos ou multivalorados. Cada valor de cada campo da tupla é indivisível;
  • Valores NULL são valores desconhecidos ou não aplicáveis; ◦ Impacta na tabela verdade;
  • O modelo relacional possui um conjunto de restrições: ◦ No modelo ER a cardinalidade representa uma restrição do relacionamento; ◦ As tuplas das tabelas podem estar relacionadas; ◦ Existem 3 tipos de restrições: Implícitas, Explicitas e Regras de Negócio; ▪ Regras de negócio: São restrições que vem do problema;
  • Objetivos do mapeamento: Simplificar desenvolvimento e melhorar desempenho;
  • Princípios auxiliares: evitar junções e reduzir número de chaves;
  • Tabelas simplificadas, sem excessos;
  • Algoritmo de mapeamento: ◦ Transformar entidades FORTES em tabelas; ◦ Mapear as entidades FRACAS com todos os atributos da entidade + a chave da entidade forte ligada a ela (chave estrangeira); ▪ Para indicar a chave estrangeira utiliza-se setas ou asterisco com informação; ◦ Mapear relacionamentos 1:1; ▪ Identifique as entidades S e T que participam do relacionamento X; ▪ Escolha uma das entidades para escolher a chave estrangeira da outra, exemplo; ▪ A entidade que recebe a chave estrangeira também receberá os atributos do relacionamento, caso existam; ◦ Mapear relacionamentos 1:n; ▪ Igual ao anterior, recebe a chave estrangeira a que participa do lado n do relacionamento; ◦ Mapear relacionamento m:n; ▪ Cria-se uma tabela R para o relacionamento X; ▪ As chaves primárias das duas entidades participantes são incluídas na tabela, e o par de chaves se torna a chave do relacionamento; ▪ Incluir também atributos de X, caso houver; ▪ Exemplo; Figura 4 : Sequencia de passos

◦ Mapear atributos multivalorados; ▪ Para cada atributo multivalorado cria-se uma tabela; ▪ Cria-se um atributo correspondente ao atributo; ▪ Insere a chave estrangeira da entidade que possui o atributo multivalorado; ▪ Exemplo; ◦ Relacionamentos enário (mais de duas entiades); ▪ Exemplo; ◦ Mapeando especialização/ generalização ▪ Opção 01: (Múltiplas entidades)

  • Uma tabela para cada entidade especializada e uma para a genérica
  • As entidades especializadas recebem a chave estrangeira da genérica, e esta será a chave primaria
  • Exemplo; ▪ Opção 02: (Criar somente as especializadas)
  • Atributos comuns são repetidos em cada entidade genérica
  • Somente válida para especialização TOTAL
  • Exemplo; ▪ Opção 03: (Tabela única com valores NULL para atributos especificos)
  • Exemplo; ◦ Mapeando União: ▪ Cria-se uma relação R representando a categoria C (especialização invertida), coloca um atributo para chave primária; ▪ Exemplo; ◦ Entidade associativa: Figura 5 : Regra geral do Mapeamento

• RENOMEAR:

◦ símbolo rho: ◦ S: novo nome da relação ◦ (b1, b2, …, bn) novos nomes dos atributos ◦ (R) : Nome da relação atual ◦ rho S(b1, b2, …, bn) (R ) ◦ Renomeia ou o nome, ou os atributos, ou ambos; ◦ Deve-se indicar todos os atributos ◦ Exemplos;

Aula 11 – Álgebra Relacional (Junções)

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=i3HUW2PfoMg

  • Operações de conjuntos (UNIÃO, INTERSEÇÃO E DIFERENÇA)
  • São operadores binários
  • Duas relações, R e S tem que ser compatíveis para UNIÃO ◦ Mesmo número de atributos ◦ Mesmo domínio de atributos
  • União e Interseção são comutativas e associativas;
  • PRODUTO CARTESIANO: ◦ Não precisam ser compatíveis ◦ Combina cada tupla em R com tupla em S ◦ Concatena as tuplas da tabela R com a tabela S ◦ O número de tuplas será tuplasR*tuplasS ◦ Exemplo; ◦ Traz pouco resultado prático;
  • JUNÇÃO: ◦ Produto cartesiano com seleção → Notação; ◦ Exemplo; ◦ Equijunção somente utilizar condição de igualdade; ◦ Junção natural → Elimina atributos iguais (Representado por asterisco)

Aula 12 – Álgebra Relacional (Funções de Agregação)

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=iWShmkCeCuo

  • Interseção pode ser criado através da relação entre União e Diferença, assim como a Junção é a relação entre Produto Cartesiano e Seleção. Exemplo;
  • DIVISÃO: ◦ Indicado para consultas que envolvem totalidade; ◦ Encontrar todos os funcionários que trabalham em todos projetos que João trabalha; ◦ Exemplo; ◦ O denominador deve ser um subconjunto do numerador; ◦ Geralmente o denominador tem apenas um atributo, GERALMENTE; ◦ Pode ser representado com uma relação de outras operações:
  • RESUMO SOBRE OPERADORES

Funções de agregação

  • O resultado também é uma tabela com um único atributo e uma única tupla;
  • Exemplo: salário médio, maior salário..
  • Agrupamento → Similar ao groupby do pandas: Exemplo
  • Junção externa → Exemplo;
  • União Externa → Exemplo;
  • Projeção Generalizada → Exemplo;
  • SQL é uma linguagem Ortogonal → O resultado de uma consulta é ortogonal, podem existir linhas duplicadas em resultados;
  • EXEMPLO
  • Qual a data de nascimento e o endereço dos funcionários chamados João B Silva? ◦ SELECT DataNascimento, Endereco ◦ FROM FUNCIONARIO ◦ WHERE Pnome = ‘João’ AND Minicial = ‘B’ AND Unome = ‘Silva’;
  • Recuperar o nome completo e o endereço dos funcionários que trabalham no departamento Pesquisa.: ◦ SELECT Pnome, Minicial, Unome, Endereco ◦ FROM FUNCIONARIO, DEPARTAMENTO ◦ WHERE Dnr=Dnumero AND Dnome= ‘Pesquisa’
  • Listar o número do projeto, o número do departamento que o controla, o último nome e o endereço do gerente deste departamento, dos projetos em Mauá: ◦ SELECT ProjNumero, Dnumero, Unome, Endereco ◦ FROM PROJETO, DEPARTAMENTO, FUNCIONARIO ◦ WHERE ProjLocal = ‘Mauá’ AND Dnum=Dnumero AND Cpf_supervisor = Cpf
  • Recuperar o número e nome dos departamentos localizados em São Paulo ◦ SELECT DEPARTAMENTO.Dnumero, Dnome ◦ FROM LOCALIZACOES_DEP, D.DEPARTAMENTO ◦ WHERE Dlocal = ‘São Paulo’ AND DEPARTAMENTO.Dnumero = LOCALIZACOES_DEP.Dnumero ◦ SELECT D.Dnumero, D.Dnome ◦ FROM LOCALIZACOES_DEP L, D.DEPARTAMENTO D ◦ WHERE L.Dlocal = ‘São Paulo’ AND D.Dnumero = L.Dnumero
  • Para cada funcionário recupere seu nome e último nome, assim como nome e ultimo nome do gerente ◦ SELECT F.Pnome, F.Unome, G.Pnome, G.Unome ◦ FROM FUNCIONARIO F, FUNCIONARIO G ◦ WHERE F.Cpf_supervisor = G.Cpf
  • Consultar o cpf dos funcionarios ◦ SELECT cpf ◦ FROM FUNCIONARIO
  • Recupere os funcionários do departamento 1: ◦ SELECT * ◦ FROM FUNCIONARIOS ◦ WHERE Dnr = 1
  • Recupere os funcionário do departamento Pesquisa ◦ SELECT F.* ◦ FROM FUNCIONARIO F, DEPARTAMENTO D ◦ WHERE D.Dnome = ‘Pesquisa’, D.Dnumero = F.Dnr
  • PARA ELIMINAR DUPLICATAS → Selecionar o salário dos funcionários ◦ SELECT DISTINCT F.salario ◦ FROM FUNCIONARIO F