transformação e-r para relacional. exercício abaixo aparece um esquema parcial para um banco de...

Transformação E-R para Relacional

Exercício Abaixo aparece um esquema parcial para um banco de dados

relacional. Identifique neste esquema as chaves primárias e chaves estrangeiras:Aluno(CodigoAluno, Nome, CodigoCurso)

Curso(CodigoCurso, Nome)

Disciplina(CodigoDisciplina, Nome, Creditos, CodigoDepartamento)

Curriculo (CodigoCurso, CodigoDisciplina,Obrigatoria-Opcional)

Conceito(CodigoAluno, CodigoDisciplina, Ano-Semestre, Conceito)

Departamento(CodigoDepartamento, Nome)

Paciente(CodigoConvenio, NumeroPaciente, Nome) CodigoConvenio referencia Convenio

Convenio (CodigoConvenio, Nome)

Medico(CRM, Nome, Especialização)

Consulta (CodigoConvenio, NumeroPaciente, CRM, Data_Hora) (CodigoConvenio,NumeroPaciente) referencia Paciente CRM referencia Medico

Explique que verificações devem ser feitas pelo SGBD para garantir integridade referencial nas seguintes situações:

Uma linha é incluída na tabela Consulta Uma linha é excluída da tabela Paciente O código do CRM em uma linha de Consulta é alterado O código do CRM em uma linha de Médico é alterado

ExercícioConsidere um banco de dados com o seguinte esquema:

Abordagem ER é voltada à modelagem de dados de forma independente

do SGBD considerado. Representação:

Abordagem Relacional - Modela os dados para um SGBD relacional. - Um modelo neste nível de abstração é chamado de

modelo lógico.- Representação:

nometabela2(chaveprimária,atributo1,atributo2)Atributo2 referencia nometabela1

entidade1 entidade2R

Transformação Entre Modelos

Transformação ER -> Relacional

As regras para a transformação ER para relacional foram definidas tendo em vista dois objetivos básicos:

obter um banco de dados que permita boa performance de instruções de consulta e alteração do BD (diminuir o número de acesso a disco, já que este consome tempo na execução de uma instrução em um BD);

obter um BD que simplifique o desenvolvimento e a manutenção de aplicações;

Regras gerais Aplicáveis à maioria dos casos Há situações

por exigências da aplicação, outros mapeamentos são usados

Implementadas em ferramentas CASEObjetivos básicos:

Boa performance Simplificar o desenvolvimento

Transformação ER -> Relacional

A fim de alcançar estes objetivos, as regras gerais de tradução foram definidas tendo por base, entre outros, os

seguintes princípios: Evitar junções; Diminuir o número de chaves primárias; Evitar/Diminuir o número de campos opcionais;

Regras gerais de tradução:

Junção: operação para buscar dados de diversas linhas associadas pela igualdade dos campos.

Exemplo: buscar os dados de um empregado e os dados de seu departamento (duas tabelas diferentes)

Embora os SGBD procurem implementar a junção de forma eficiente, ela envolve diversos acesso a disco;

Todos os dados de uma linha são trazidos para a memória em uma operação de acesso a disco. Isto significa que, uma vez encontrada uma linha da tabela, seus campos estão todos disponíveis sem necessidade de acesso adicionais a disco;

Regras gerais de tradução: Evitar junções

Preferível: ter os dados necessários a uma consulta em uma única linha;

Embora as junções são implementações NORMAIS em BD. Aqui a idéia é evitar junções desnecessárias.

Regras gerais de tradução: Diminuir o número de chaves primárias

Para implementação eficiente do controle da chave primária, o SGBD usa uma estrutura de acesso auxiliar, um índice para cada chave primária.

Índices tendem a ocupar espaço considerável em disco.

Além disso, inserção ou remoção de entradas em um índice podem exigir diversos acessos a disco;

Regras gerais de tradução: Diminuir o número de chaves primárias

podendo escolher entre 2 alternativas de implementação, uma na qual os dados aparecem em 1 única tabela e outra na qual os mesmos dados aparecem em 2 ou mais tabelas com a mesma chave primária, prefira a implementação por uma única tabela.

Veja a seguir...

1a alternativaCliente (CodCliente, nome, nomeContato, rua, cep, cidade, fone)

-> chave primária da tabela: CodCliente2a alternativa

Cliente (CodCliente, Nome, NomeContato)ClienteEnder(CodCliente, rua, cep, cidade, fone) CodCliente referencia Cliente

-> cria, para cada tabela, uma chave primária (código de cliente) (onde, as dias tabelas possuem exatamente as mesmas chaves primárias, resultando em armazenamento e processamento dobrado).

Regras gerais de tradução: Usar implementações com menos chaves

Exemplo

Regras gerais de tradução: Evitar campos opcionais

Campos opcionais = campos que podem assumir o valor VAZIO (NULL em SQL).

A princípio não há problemas em usar esse tipo de campo porque o SGBD relacional não desperdiça espaço pelo fato de campos de uma linha estarem vazios;

Campos opcionais não tem influência na performance;

Uma situação conflitante é aquela na qual a obrigatoriedade ou não do preenchimento de um campo depende do valor de outros campos. Neste caso, o controle da obrigatoriedade deve ser feito pelos programas que acessam o BD.

Controle de campo opcional pode complicarprogramação

Verificar quais campos podem estar vazios, quando isto depende do tipo de linha

Regras gerais de tradução: Evitar campos opcionais

Passos da transformaçãoER para relacional

1. Tradução inicial de entidades e respectivos atributos

2. Tradução de relacionamentos e respectivos atributos

3. Tradução de generalizações/ especializações

Implementação inicial de entidades

Cada entidade é transformada em uma tabela

Cada atributo da entidade define uma coluna desta tabela

Atributos identificadores -> compõem a chave primária da tabela

Implementação inicial de entidades

Exemplo

Pessoanome

codpess dataNasc

Pessoa (CodPess, Nome, DataNasc)

Nomes de colunas

Referenciados freqüentemente em programas e outras formas de texto em computador

Para diminuir o trabalho de programadores manter os nomes de colunas curtos.

SGBD relacional nome de uma coluna não pode conter

brancos e ífens.

Nomes de atributose nomes de colunas

Não transcrever os nomes de atributos para nomes de colunas. Nomes de atributos compostos de diversas

palavras devem ser abreviados Nomes de colunas não necessitam conter o nome da

tabela Preferível usar o nome de coluna Nome a usar os

nomes de coluna NomePess ou NomePessoa SQL já exige muitas vezes forma

Pessoa. Nome

Nome da coluna chave primária

Chave primária pode aparecer em outras tabelas na forma de chave

estrangeira

Recomendável nomes das colunas que compõem a chave primária

sufixados ou prefixados com o nome ou sigla da tabela na qual aparecem como chave primária

Exemplo CodigoPess

Implementação de relacionamentos

Três formas básicas de tradução:

Tabela própria Adição de colunas a uma das tabelas Fusão de tabelas

O fator determinante para a tradução em relacionamentos é a cardinalidade mínima e máxima das entidades que participam do relacionamento

Implementação de relacionamentos 1: 1

Alternativa preferida – Adição de colunas, e qualquer uma das entidade pode ser escolhida.Homens(cpfh,Nome,CRes)Mulheres(cpfm,Nome, cpfh, data, regime)

Cpfh referencia Homens

MulheresCasamentoHomens

cpfh CRes Regime

Nome

(0,1)(0,1)

cpfm

nome

Data

Quando ambas entidades têm participação opcional... Em relacionamento binários 1:1

Alternativa que pode ser usada – Tabela própria

Homens(cpfh,Nome,CRes)Mulheres(cpfm,Nome)Casamento(cpfh, cpfm,Data,Regime)

cpfm referencia MulheresCpfh referencia Homens

MulheresCasamentoHomens

cpfh CRes regime

Nome

(0,1)(0,1)

cpfm

nome

Data

Quando ambas entidades têm participação opcional... Em relacionamento binários 1:1

Fusão é inviável – cpfm e cpfh podem opcionais -> fere a regra da PK

Casamento(cpfm, cpfh, data, regime, Nomeh, Nomem)

MulheresCasamentoHomens

cpfh CRes Regime

Nome

(0,1)(0,1)

cpfm

nome

Data

Quando ambas entidades têm participação opcional... Em relacionamento binários 1:1

1: 1 - Quando ambas entidades têm participação opcional discussão

Solução por fusão de tabelas é inviável Chave primária artificial

Solução por adição de colunas melhor Menor número de junções Menor número de chaves

Solução por tabela própria aceitável

Alternativa preferida (fusão) Clientes(Codcli,Nome,Nro,Data_exped)

- com Parcialidade em uma das entidades

Cartões MagnéticosPosseClientesCodcli NroNome Data_exped

(0,1)(1,1)

Uma entidade tem participação opcional e a outra obrigatória

RuimRuim - -se existem poucos clientes com cartão

Em relacionamento binários 1:1

Pode ser usada (Adição de colunas)Clientes(Codcli,Nome)CartõesMagnéticos(Nro, Codcli,Data_exped)

Codcli referencia clientes

- com Parcialidade em uma das entidades

Cartões MagnéticosPosseClientesCodcli NroNome Data_exped

(0,1)(1,1)

Uma entidade tem participação opcional e a outra obrigatória

Em relacionamento binários 1:1

Tabela própria não recomendadoClientes(Codcli,Nome)CartõesMagnéticos(Nro,Data_exped)CartõesClientes(Nro. Codcli,Nome, Data_exped

Codcli referencia clientes Nro referencia CartõesMagneticos

- com Parcialidade em uma das entidades

Cartões MagnéticosPosseClientesCodcli NroNome Data_exped

(0,1)(1,1)

Uma entidade tem participação opcional e a outra obrigatória

Em relacionamento binários 1:1

1: 1 - opcional/ obrigatóriadiscussão

Solução por tabela própria é pior que a solução por adição de colunas Maior número de junções Maior número de índices Nenhum têm problema de campos opcionais

Adição de colunas versus fusão de tabelas Fusão de tabelas é melhor em termos de número de

junções e número de chaves Adição de colunas em melhor em termos de campos

opcionais Fusão de tabelas é considerada a melhor e adição de

colunas é aceitável

Deve ser usado fusão de tabelas quando ambas entidades tem participação obrigatória

ComissõesOrganizaçãoEventos

Code

ResponsávelNro Local

Nome Data_inst_comissão

(1,1)(1,1)

Produz uma única tabela (sempre! ):Eventos(Code,Nome,Data_inst_comissão,Local, Responsável_comissão)

ou

Comissões(Nro. Local, Responsável, Data_inst_comissão, Nome_Evento)

Ambas Entidades têm participação Obrigatória

Relacionamentos binários do tipo 1:1

1: 1 - Ambas obrigatóriasDiscussão

Nenhuma das demais alternativas atende plenamente

Em ambas Entidades que participam do relacionamento

seriam representadas através de duas tabelas distintas

Estas tabelas teriam a mesma chave primária e relação um- para- um entre suas linhas

Maior número de junções Maior número de chaves primárias

Relacionamentos 1: n

Esquema relacional correspondente:

Departamento(CodDep,Nome)Empregado(CodE,Nome,contratacao, CodDep, datalotacao)

CodDep referencia Departamento

Contratacao

DataLotação

Nome

(1,1) (0,N)

CodECodDep

Nome

1: n - Caso 1 - A entidade que tem cardinalidade máxima 1 é obrigatória

Departamento EmpregadoLotação

Faz-se inserção de colunas na tabela com cardinalidade máx. 1.

Adição de colunas é a preferidaDepartamentos(Codd,Nome)Empregados(CPF,Nome,Idade,Data,Codd)

Codd referencia Departamento

(1,1)(0,N)

CoddData

Nome

IdadeNom

eCPF

1: n - Caso 1 - A entidade que tem cardinalidade máxima 1 é obrigatória

Empregados

Departamentolotação

(0,N) (1,1) (1,1) (0,N)

Tabela própria pode também ser usadaDepartamentos(Codd,Nome)Empregados(CPF,Nome,Idade)Lotações(CPF, Codd , Data) Codd referencia Departamentos CPF referencia Empregados

(1,1)(0,N)

CoddData

Nome

IdadeNom

eCPF

1: n - caso 1 - A entidade que tem cardinalidade máxima 1 é obrigatória

Empregados

Departamentolotação

(0,N) (1,1) (1,1) (0,N)

Fusão de tabelas Não se aplica Implicaria em

redundância de dados de departamento, ou tabela aninhada

Adição de colunas é melhor que tabela própria Menor número de chaves Menor número de junções Não há o problema de campos opcionais

1: n - caso 1 - A entidade que tem cardinalidade máxima 1 é obrigatória

- adição coluna – preferida; - tabela própria – pode ser usada;

(0,N)(0,1)

CodaData

modelo

IdadeNom

ecpf

Caso 2 - Em relacionamentos 1:n onde ambas entidades tem participação opcional

Pessoas Automóveis

posse

Preferida: Adição de ColunaPessoas(cpf,Nome,Idade)Automóveis(Coda,modelo,cpf, data)

cpf referencia pessoa

(0,N)(0,1)

codaData

modelo

IdadeNom

ecpf

pessoas automoveisposse

Pode ser usada Tabela própria:pessoas(cpf,Nome,Idade)automóveis(Coda,modelo)posse(cpf,coda,Data)

cpf referencia pessoacoda referencia automoveis

Caso 2 - Em relacionamentos 1:n onde ambas entidades tem participação opcional

Implementação por tabela própria também é aceitável É melhor em relação a campos opcionais Perde em relação a junções e número de chaves

Caso 2 - Em relacionamentos 1:n onde ambas entidades tem participação opcional

Departamentos(Codd,Nome)Empregados(CPF,Nome,Idade,Data,Codd)

Codd referencia Departamento

Adição de coluna – somente!

(1,1)(1,N)

CoddData

Nome

IdadeNom

eCPF

Ambas entidades têm participação obrigatóriaEm relacionamentos binários do tipo 1:N

Empregados

Departamentolotação

Trad. Preferida e única

Tabela de regras 1:n

(0,1) (0,n)

(0,1) (1,n)

(1,1) (0,n)

+- ok x

+- ok

x ok

x

x

Tabelaprópria

Adiçãocoluna

FusãoTabelasRelacionamento 1:n

(1,1) (1,n)x ok x

Tradução de entidade com relacionamento identificador

Nome

Vínculo Dependentes(1,1) (0,N)

IdDep

Empregados

cpfemp

Modelo Relacional:Empregado (cpfemp, nome)Dependentes (CPFemp, IdDep, Nome) CPFemp referencia Empregados

Um dependente é identificado, isto é, a CHAVE PRIMÁRIA é composta pelo cpf do empregado ao qual ele está vinculado e pelo IdDep do dependente

nome Entidade fraca

Tradução de entidade com relacionamento identificador

Nome

Vínculo Dependentes(1,1) (0,N)

IdDep

Empregados

cpfemp

Modelo Relacional:Empregado (cpfemp, nome)

Dependentes (CPFemp, IdDep, Nome) CPFemp referencia Empregados

nome Entidade fracaRelacionamento

Identificador

CPFemp comporáa PK de Dependentes

Implementação inicial de entidades

Tradução de entidade - relacionamento identificador

Exercício: Qual a chave primáriada tabela Dependente?

Relacionamentos n: n

Relacionamentos n: n

Produz sempre uma tabela própria para o relacionamento:

Engenheiro(CodEng,Nome,Idade)Projetos(Codproj,Título,Duração)

Atuação(CodEng,Codproj,Função)CodEng referencia EngenheiroCodProj referencia Projeto

Duração

Função

Idade

Nome

(0,N) (0,N)

CodpCodEng

Título

Engenheiro ProjetoAtuação

Relacionamentos n: n

Tabela de regras m:n

(0,n) (0,n)

(0,n) (1,n)

(1,n) (1,n)

ok x x

ok x

ok x

x

x

Tabelaprópria

Adiçãocoluna

FusãoTabelasRelacionamento m:n

Em síntese!

Relacionamentos N: N – somente aceitam tabela própria.

Relacionamentos 1: N – preferida é adição em colunas

Atenção! Pode ser usada Tabela própria Ambas tem participação opcional (0,1)(0,N) A participação opcional é da que apresenta

cardinalidade máxima 1 (0,1)(1,N)

Síntese

Relacionamentos 1: 1 – preferida é fusão quando: ambas entidades tem participação obrigatórias (só fusão!)

ou uma tem cardinalidade opcional (preferida);

Pode ser usada Adição de colunas uma tem cardinalidade opcional (0,1)(1,1)

Quando ambas forem opcionais (0,1)(0,1) Preferida – Adição colunas Pode ser usada- tabela própria

Síntese

Implementando Generalização/Especialização

Duas alternativas básicas uso de uma única tabela para toda hierarquia uso de uma tabela para cada entidade

Outra alternativa (EXÓTICA) Subdivisão de entidade genérica

Implementando Generalização/Especialização

Cliente

Pessoa Física

PessoaJurídica

CódigoNome

CPF CNPJEsquema Relacional

Cliente(CodCli, Tipo, Nome, CPF, CNPJ)

Tipo1a. OpçãoUma tabela porhierarquia

Uma tabela por hierarquia

Todas tabelas referentes às especializações são fundidas em uma única tabela

Tabela contém: Chave primária correspondente ao identificador

da entidade mais genérica Caso não exista, adicionar uma coluna Tipo Uma coluna para cada atributo da entidade

genérica Colunas referentes aos relacionamentos dos

quais participa a entidade genérica e que sejam implementados através da alternativa de adicionar colunas à tabela da entidade genérica

Uma tabela por hierarquia - CONT

Tabela contém (continuação): Uma coluna para cada atributo de cada entidade

especializada (opcional) Colunas referentes aos relacionamentos dos

quais participa cada entidade especializada e que sejam implementados através da alternativa de adicionar colunas à tabela da entidade (campo opcional)

Uma tabela por entidade especializada

Criar uma tabela para cada entidade que compõe a hierarquia

Incluir a chave primária da tabela correspondente à entidade genérica, em cada tabela correspondente a uma entidade especializada

Implementando Generalização/Especialização

Esquema Relacional

Cliente(CodCli, Tipo, Nome)

PessFisica(CodCli, CPF)

CodCli referencia Cliente

PessJurid(Codcli, CNPJ)

CodCli referencia Cliente

2a. Opção: Uma Tabela por Entidade Especializada

Cliente

Pessoa Física

PessoaJurídica

Tipo

Implementando Generalização/Especialização

Vantagens de implementação por tabela única:

•Todos os dados referentes a uma ocorrência de entidade genérica, estão em uma única linha, não necessitando criar junções;

•Minimiza junções

•A chave primária é armazenada uma única vez.

Comparação

Implementando Generalização/Especialização

Vantagens de implementação com uma tabela por entidade especializada:

•As colunas opcionais que aparecem são apenas aquelas referentes a atributos que podem ser vazios do ponto de vista da aplicação;

• O controle de colunas opcionais passa a ser feito pelo aplicação com base na coluna TIPO e não pelo SGDB como na solução alternativa.

Comparação

Síntese

Generalização – Tabela única

Cliente

PessoaFísica

t

PessoaJurídica

Código

CPFNome

CGCRazão_Social

Cliente(código,nome,CPF,RazãoSocial,CGC)Tabela única

Atributos opcionais

Generalização – Tabela p/entidade

Cliente

PessoaFísica

t

PessoaJurídica

Código

CPFNome

CGCRazãoSocial

Cliente(código)Tabela p/entidade PessoaFísica(código,CPF,nome)

PessoaJurídica(código,CGC,RazãoSocial)

código referencia Cliente

Relacionamento grau > dois

Relacionamento grau> 2

Não são definidas regras específicas O relacionamento é transformado em uma

entidade São aplicadas regras de implementação de

relacionamentos binários

Relacionamento grau> 2

Esquema relacional

Produto (CodProd, Nome)Cidade (CodCid, Nome)Distribuidor (CodDistr, Nome)Distribuição (CodProd, CodDistr, CodCid, DataInicio)

CodProd referencia ProdutoCodDistr referencia DistribuidorCodCid referencia Cidade

Relacionamento grau> 2

Refinamentos do modelo relacional

Projeto (engenharia) em geral compromisso entre o ideal e o realizável dentro

das restrições de recursos impostas pelas prática

Projeto de banco de dados compromisso entre o ideal (regras de

implementação) e o alcançável frente a limitações de performance

Refinamentos do modelo relacional

Algumas vezes esquema de BD criado através do uso das regras

acima não atende requisitos de performance impostos ao sistema

Necessário buscar alternativa que resulte em melhor performance do sistema

Alternativas somente devem ser tentadas em último caso Do ponto de vista da programação são sempre

piores

Relacionamentos mutuamente exclusivos Simulação de atributos multivalorados Informações redundantes

Refinamentos do modelo relacional

Relacionamentos mutuamente exclusivos

Implementação pelas regras colunas CIC e CGC em Venda são especificadas

como opcionaisPessFis(CIC, Nome)PessJur( CGC, RazSoc)Venda( Nro, data, CIC, CGC)

CIC referencia PessFisCGC referencia PessJur

colunas CIC e CGC em Venda são especificadas como opcionais

Relacionamentos mutuamente exclusivos

Implementação alternativa criar uma única coluna na qual aparece o CIC ou

o CGC do compradorPessFis( CIC ,Nome)PessJur( CGC, RazSoc)Venda( No ,data, CIC/ CGC, TipoCompr)

Desvantagem Não é possível especificar ao SGBD que o

campo CIC/ CGC é chave estrangeira • não referencia uma única tabela

Relacionamentos mutuamente exclusivos

Tratamento de atributos multivalorados

Atributos multivaloradosimplementação padrão

Cliente (CodCli, Nome)

Telefone (CodCli, Número)CodCli referencia Cliente

Atributos multivaloradosalternativa

Condições de contorno: Raros clientes possuem mais que dois telefones.

Quando isso ocorrer é suficiente armazenarmos apenas dois números. Não há consultas ao banco de dados usando o

número de telefone como critério de seleção Números de telefone são apenas exibidos ou

impressos juntos às demais informações de cliente

Simulação de atributos multivalorados

Implementação “desnormalizada”

Cliente (CodCli, Nome, NumTel1, NumTel2)

Simular uma coluna multivalorada através dacriação de diversas colunas NumTel sufixadaspor um número

Simulação de atributos multivalorados

Permite que os telefones de um cliente sejam obtidos mais rapidamente

Implica em menos espaço ocupado não é necessária chave primária da tabela

Telefone Inconveniente

Consulta usando o número de telefone como critério de busca torna- se mais complicada

Manter os telefones "alinhados à esquerda" exige rotina complexa

Informações redundantes

Exemplo: atributos que resultam de uma operação que

envolve diversas entidades do banco de dados valor destes atributos

deve ser obtido com freqüência ou serve freqüentemente como critério de busca

de informações no banco de dados Pode ser mais eficiente (performance global do

sistema) armazenar redundantemente o atributo derivado

Informações redundantesExemplo

Aula preparada baseada no material enviado pelo prof. Heuser autor do livro Projeto de Banco de Dados