MC536 { Bancos de Dados: Teoria e Pr aticarocha/teaching/2012s2/mc536/aulas/aula-04.pdf · Conteudo do curso Modelo relacional Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Instituto

Conteudo do cursoModelo relacional

�� Universidade Estadual de Campinas - UNICAMPInstituto de Computacao - IC

MC536 – Bancos de Dados: Teoria e PraticaAula #4 – Modelo relacional: definicoes e formalizacao

Profs. Anderson Rocha e Andre Santanche

Campinas, 16 de Agosto de 2012

Anderson Rocha MC536 – Bancos de Dados: Teoria e Pratica 1/34


Conteudo do curso

1. Introducao: arquitetura de banco de dados.

2. Modelos de dados: modelagem e abstracoes.

3. Modelos conceituais: modelo entidade-relacionamento (ER)basico e estendido.

4. Modelo relacional: definicoes e formalizacao.

5. Mapeamento do modelo ER para o modelo relacional.

6. Linguagens de definicao e de manipulacao de dados.I Algebra relacional;I Calculo relacional.

7. Dependencias funcionais e normalizacao.

8. Processamento de consultas.

9. Controle de concorrencia.

10. Mecanismos de protecao e recuperacao.



Modelo relacional (1)

I Baseado no conceito de Relacao.

I Uma Relacao e um conceito matematico baseado na ideia deconjunto.

I O ponto forte da abordagem relacional e o fundamento formaldado pela teoria das relacoes.



Modelo relacional (2)

I Proposto por E. F. Codd (IBM) em 1970: A Relational Modelfor Large Shared Data Banks, Communications of the ACM,June 1970.

I ACM Turing Award.

I Num modelo relacional as estruturas sao tabelas (relacoes).

I Pode conter restricoes: de integridade, de domınio, deentidade e referencial.

I As operacoes sao baseadas em algebra relacional.



Conceito

I Um banco de dados estruturado de acordo com o modelorelacional corresponde a uma colecao de relacoes.

I Informalmente, uma relacao e uma tabela na qual cada linhaexpressa ema colecao de dados relacionados, cujos valorespodem ser interpretados como um fato que descreve umaentidade ou um relacionamento.



Terminologia

I As linhas de uma relacao, ou tabela, sao chamadas deTUPLAS.

I O cabecalho das colunas representa ATRIBUTOS.

I O conjunto de valores que podem aparecer em cada coluna echamado de DOMINIO.



Um relacao

Figura: Exemplo de um relacao: ESTUDANTE.



Esquema de relacao

I E uma expressao da forma: R(A1,A2, ...,An) onde:I R – e o nome de uma relacao;I Ai – e o nome de um atributo que representa um papel de um

domınio D em R – dom(Ai );I n – e o grau da relacao.



Instancia de uma relacao (1)

I A instancia de uma relacao r(R) e um conjunto de n-tuplasr = {t1, t2, . . . , tn} onde cada n-tupla t e uma lista de nvalores t = 〈v1, v2, . . . , vn〉.

I Cada vi e um elemento do dom(Ai ).

I Um valor especial null ou nulo e usado para representarvalores desconhecidos ou inaplicaveis a certas tuplas.



Instancia de uma relacao (1)

I Formalmente, r(R) ⊂ (dom(A1)× dom(A2)× . . .× dom(An)).

I Um subconjunto do produto cartesiano dos domınios deatributos, que representam fatos do mundo real.



Caracterısticas de uma relacao

I As tuplas de uma relacao nao sao ordenadas.

I Uma tupla e uma lista ordenada de valores, portanto, a ordemdos valores em uma tupla, e consequentemente, dos atributosna definicao de um esquema de relacao e importante.

I Valor de cada atributo em uma tupla e atomico.

I Um esquema de relacao pode ser interpretado como umadeclaracao, ou seja, uma tupla satisfaz ou nao uma relacao.



Esquema de um BD relacional (1)

I Um esquema de BD relacional S define um conjunto deesquemas relacao R = {R1,R2, . . . ,Rn} e um conjunto derestricoes de integridade I .

I Portanto S = (R, I ).



Esquema de um BD relacional (1)

I Uma instancia B de S e um conjunto de relacoesB = {r1, r2, ...rn}, tal que, cada ri e uma instancia de Ri esatisfazem as restricoes de integridade especificadas em I .



Relacao – Visao formal

Termos informais Termos formaisTabela Relacao

Coluna Atributo/Domınio

Linha Tupla

Valores em uma coluna Domınio

Definicao da tabela Esquema da relacao

Tabela populada Extensao



Exemplo conceitual



Relacoes

(a) Cliente Particular (b) Cliente Empresa

(c) Taxi (d) Corrida



Restricoes de integridade

I Restricoes sao condicoes que devem ser validas para todas asinstancias de relacoes

I Restricao de chave;I Restricao de domınio;I Restricao de integridade de entidade;I Restricao de integridade referencial.



Restricoes de domınio

I Especificam que o valor de cada atributo A de uma relacaodeve ser um valor atomico do dom(A).

I Exemplo: CPF tem um domınio de 11 numeros.



Restricoes de chave (1)

I Superchave: subconjunto de atributos de um esquema R coma propriedade de que duas tuplas, em qualquer estado derelacao r ∈ R, nao tenham as mesmas combinacoes de valorespara esses atributos.




I T1[SK ] 6= T2[SK ];

I SK e um subconjunto de atributos;

I Uma superchave especifica uma restricao de unicidade;

I Superchave pode conter atributos redundantes.




I Chave: uma chave K e uma superchave com a propriedadeadicional de, ao remover qualquer atributo A de K , o conjuntode atributos K ′ restante nao e mais superchave de R.

I Em geral, um esquema de relacao pode ter mais de umachave.

I Cada uma e chamada de

I chave candidata.

I Uma delas e indicada como

I chave primaria




I Duas tuplas distintas, em qualquer estado, nao podem tervalores identicos para (todos) os atributos chave.

I Um chave e uma superchave mınima.

(a) Superchave (b) Chave = superchave-minimal.



Exemplos (1)

I SuperchavesI {Placa};I {Placa,Marca};I {Placa,Marca,Modelo};I {Placa, Marca, Modelo, AnoFab}.



Exemplos (2)

I Chave:I {Placa}.



Integridade de entidade (1)

I Esquema de um banco de dados relacional: conjunto S derelacoes que pertencem ao mesmo banco de dados.

I S e o nome do banco de dados

S = {R1,R2, ...,Rn}.



Integridade de entidade (2)

I Integridade de Entidade: os atributos que sao chave primariaPK de cada relacao R em S nao podem ter valores nulos emnenhuma tupla de r(R).

I Motivo: os valores de chaves primarias sao usados paraidentificar tuplas t[PK ] 6= NULO para toda ∀ t ∈ r(R).

I Outros atributos de R podem ter restricao similar, mesmo naosendo chave primaria.



Integridade referencial (1)

I Usado para especificar um relacionamento entre tuplas emduas relacoes.

I Relacao que referencia uma outra relacao / relacao que ereferenciada por outra relacao.

I Tuplas em uma relacao R1 tem atributos FK (chaveestrangeira) que referencia atributos chave primaria PK deuma outra relacao R2.

I Uma tupla t1 ∈ R1 aponta para uma tupla t2 ∈ R2 set1[FK ] = t2[PK ].



Integridade referencial (2)

Figura: Placa e chave primaria em TAXI e chave estrangeira emCORRIDA.



Restricao de integridade referencial

I Os atributos FK de R1 tem o mesmo domınio que osatributos PK de R2.

I O valor de uma chave estrangeira FK de uma relacao R1 podeser

I Um valor de uma chave primaria existente em uma outrarelacao R2;

I Um nulo.

I No segundo caso, FK em R1 nao deve fazer parte da chaveprimaria de R1.



Outras restricoes

I Integridade semanticaI Baseada na semantica da aplicacao;I Nao pode ser expressa no modelo em si;I Exemplo: numero maximo de horas trabalhadas por um

empregado nao pode ultrapassar 40 horas por semana.



Restricoes × Atualizacoes (1)

I Insercao/Modificacao/Delecao.

I Restricoes de integridade nao podem ser violadas poroperacoes de atualizacao.

I Atualizacoes podem ser propagadas, em cascata,automaticamente para respeitar as restricoes de integridade.




I InsercaoI Insercao de tupla com chave ja existente: viola restricao de

chave;I Insercao de tupla com chave nula: viola restricao de

integridade de entidade;I Insercao de tupla com chave estrangeira invalida: viola

restricao de integridade referencial.




I RemocaoI Pode violar restricao de integridade referencial.



Duvidas?

Figura: O pensador - Auguste Rodin.


Documents

MC536 { Bancos de Dados: Teoria e Pr aticarocha/teaching/2012s2/mc536/aulas/aula-04.pdf · Conteudo do curso Modelo relacional Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Instituto