Modelo Entidade Relacionamento · Modelo Entidade Relacionamento Generalização Especialização –Não é obrigatório que os TE específicos representem, no seu conjunto todos

UFPr Departamento de Informática 1

Modelo Entidade Relacionamento

Conceitos básicos e diagramas ER



Conceitos Básicos

• O modelo Entidade-Relacionamento (ER, ou também chamado Entidade Associação) é usado na maioria dos métodos e ferramentas de auxílio à concepção de BD's (MERISE, IDA, Yourdon,ERWin)



Conceitos Básicos

• A idéia fundamental deste modelo é a de conservar como conceitos de base os conceitos genéricos (objetos, associação, propriedade) usados no processo de abstração que vai da observação de uma realidade à sua descrição.



Conceitos básicos

• Entidade Objetos• Associação Ligação entre os objetos• atributo Propriedade dos objetos.



Entidades

• Um entidade é o objeto do mundo real (concreto ou abstrato) que nós queremos representar no computador e que tem uma existência própria. Uma entidade existe independentemente do fato que ela está ligada à outros objetos do BD. Exemplos: João da Silva, Aparelho de Barbear FYX, Contrato 3201, ...



Tipo de entidade

• Um Tipo de Entidade (TE) é a representação de uma classe de entidades similares e com as mesmas características. Exemplos: Trabalhadores, Artigos, Contratos, Estudantes,....



Associação (relacionamento)

• Uma associação liga várias entidades onde cada uma delas ocupa um "papel". Se a associação liga dois (ou mais) entidades de um mesmo tipo ela é dita cíclica e neste caso a especificação do papel de cada entidade torna-se indispensável. Ex: João da Silva trabalha Esso, Philips fabrica Aparelho de Barbear FYC, ....



Tipo de Associação

• Um tipo de Associação (TA) é a representação de um conjunto de associações similares que possuem as mesmas características. Exemplos: fabrica liga uma Empresa à um Produto, trabalha liga Trabalhadores à Empresa,...



Atributo

• Um atributo é a propriedade associada à um TE, ou à um TA. Exemplos: nome, salário, endereço (para o TE Trabalhadores); nome, nota para o TE Estudantes, ....



Ocorrência ou Instância e População

• Uma ocorrência ou instância de um TE (ou TA) é a representação no BD de um entidade (ou associação) que pertence à classe descrita pelo TE (TA).

• População de um TE (TA) é o conjunto das ocorrências.



Instância

– Uma instância de TE é constituída de um conjunto de valores sendo um valor para cada atributo do TE.

– Uma instância de TA é constituída de um conjunto de valores (que pode ser vazio) e de um conjunto de ocorrências de TE: um valor para cada atributo do TA (se existe um) e para cada papel do TA uma ocorrência do TE que ocupa este papel.



Diagrama ER

• tipos de entidade são representados por retângulos;

• os tipos de associação por losangos (ou símbolos similares (elipse, hexágono, retângulo arredondado,..).

• Os atributos são ligados aos TE e TA por traços.



Exemplo de Diagrama ER

Empregados

Rayon Artigo

FornecedorChefe

EmpregaLivra

Venda

nome salário

nomeR andar

quantidade

quantidade

quantidadenomeA tipo

nomeF endereçoE

R

R

R A

A

F

Sup

Inf



Diagrama ER

• Neste diagramas são representados quatro tipos de entidade:

– Empregado, de atributos nome e salário – Rayon de atributos nomR e andar; – Artigo de atributos nomeA;– Fornecedor de atributos nomeF e

endereço



Tipo de associação

- Livra, de atributo quantidade ligando Fornecedor (com o papel F), artigo (com o papel A) e Rayon , (com o papel

R);

-Venda, de atributo quantidade ligando Rayon (papel R) com Artigo (papel A);

- Chefe que é cíclica, ligando Empregado (papel Inf) e Empregado (papel Sup).



generalização especialização

• Dependendo do ponto de vista ou nível de abstração um mesmo conjunto de objetos pode ser visto como várias classes diferentes mesmo se existem características em comum.



Generalização Especializacão

• O TE Artigo agrupa todos os artigos vendidos, porque certos tratamentos a serem realizados sobre este TE utilizam todos os artigos (inventário, procura do preço, quantidade etc:).

• Pode ser útil separar os artigos em várias classes (alimentação, eletrodomésticos, vestuário, etc:)



Generalização Especialização

• .Neste caso teríamos:– tratamentos específicos para cada classe

criada, (controle de validade para Alimentação, promoções no natal p/ eletrodomésticos, promoções de estação para vestuário, etc).

– classe com características próprias (data de validade para alimentação, tamanho e cor p/ Vestuário, etc).




• Nós seríamos assim conduzidos à descrever, em complemento ao TE Artigo, outros TE's mais especializados, representando classes sobre as quais existem tratamentos e características importantes à acrescentar.




• Este tipo de raciocínio resulta numa situação, até agora, não representável pelo modelo ER, os mesmos objetos são representados por TEs diferentes!!!




• Para descrever esta situação, os modelos de dados mais recentes incluem o conceito de generalização/especialização: uma ligação orientada de um TE especializado à um TE genérico.




• A semântica desta ligação é que toda ocorrência do TE específico é igualmente ocorrência do TE genérico. Graficamente esta ligação é representada por uma flecha do TE específico ao TE genérico.




– No exemplo dos artigos nós obtemos a seguinte representação para os artigos:

Artigo

Artigo

Alimentar

Art Vestuário Art Eletro-Domésticos




• As ligações de generalização/especialização são geralmente chamados ligações IS-A ou É-UM

• dizemos que Artigo alimentar é um Artigo. Alguns autores chamam um TE específico de um sub-tipo de um TE genérico (a relação inversa é dita de super-tipo).




• Por convenção, os atributos comuns ao TE genérico e aos TE específicos só são descritos, no esquema, como atributos do TE genérico. No entanto eles estão implicitamente incluídos nos atributos do TE específico. Dizemos que estes ;últimos "herdam" os atributos do TE genérico.




• O que foi dito para os atributos se aplica também aos TA (herança).

• Se artigo está ligado a fornecedor, então Artigo Alimentar, Artigo Vestuário e Artigo ED também estão mesmo que isto não seja descrito explicitamente pelo esquema.




• *** Nada impede que os TEs específicos tenham seus próprios atributos e seus próprios TA's. Assim o TE ArtigoEletrDom pode estar ligado a um TE "Serviço de reparação" e possuir um atributo "garantia




– Um diagrama mais preciso do exemplo dos Artigos ficaria assim:

Artigo

Artigo

Alimentar

Art Vestuário Art Eletro-Domésticos

ServiçoReparação

repara

data_validade tamanho cores

potência

marcanomeA

Num_Arttipo

Venda




– Não é obrigatório que os TE específicos representem, no seu conjunto todos os objetos representados pelo TE genérico

– Artigos como higiene, brinquedos etc. podem não exigir um TE específicos para descreve-los (se nenhum tratamento ou propriedade necessária à descrição do esquema o exigir) e serem descritos simplesmente pelos TE Artigos.




• Um TE genérico pode por sua vez ser TE específico de um outro TE: acontece então uma hierarquia de generalização.



Hierarquia de generalização

• Um exemplo clássico de hierarquia de generalização é o das pessoas que trabalham ou estudam numa Universidade:

Pessoa

Estudante Trabalhador

Doutorando

ProfessorTécnico Administração

TitularAssistente



Definição de um Esquema ER

• Um TE é definido por:– Nome do TE;– Nome do(s) supertipo(s) deste TE, se

existe;– Descrição livre (comentário) precisando a

população exata do TE;– Descrição dos atributos do TE.

• ** Restrições: Dois TE não podem ter o mesmo nome



Ex: O TE Empregados

– Nome: Empregados;– descrição: Toda pessoa salariada ligada à

Empresa atualmente.• A descrição livre permite a definição exata (não

ambígua) da população do TE.• inclui a especificação temporal (sublinhada no

exemplo)– atributos: nome, salário (com as respectivas

descrições).



Tipo de associação:• Definição• Nome do TA;• Descrição livre;• Nome dos TE participantes ao TA com os

respectivos papeis;• Para cada papel a cardinalidade (numero

mínimo e máximo das instancias de um TA que podem a um momento dado ligar pelo seu papel, uma instancia do TE em questão).

• a descrição dos atributos do TA (opcional).



Tipo de Associação

• Exemplo– nome: emprega;– descrição: liga um empregado ao rayon

no qual ele trabalha hoje– TE participantes: <Empregado,E>,

<Rayon,R>– cardinalidade E:min=0,max=1 R:(O,n)– atributos: nenhum.



Cardinalidade• Min=0: um empregado pode não trabalhar em

nenhum rayon;• min=1 um empregado deve trabalhar no mínimo

em um rayon;• max=1 um empregado não pode trabalhar em mais

de um rayon;• max=n um empregado pode trabalhar em vários

rayons.

– As cardinalidade é indicada por dois números(min:max) ao lado dos traços que ligam os TE's aos TA's:



Cardinalidade

– A cardinalidade exprime o fato que um filho tem no mínimo e no máximo dois pais, e que os pais podem ter de 0 a n filhos.

Pais Filhosé_pai_de0,n 2,2



TA Cíclico

• Ligam um TE a ele mesmo• os papeis são obrigatórios e devem ser colocados no

diagrama:

Produto Compõe

é_composto_de

é_componente_de

quantidade



Exemplos de Instâncias de um TA

– Se nós introduzimos no BD a composições do produto 1001:

– 5 unidades do produto 512 – 3 unidades do produto 123



Exemplos de Instâncias de um TA

– TE Produto:• produto 123, • produto 512,• produto 1001

– TA Compõe:• é_composto_de é_componente_de

quantidade

• produto 1001 produto 123 3

• produto 1001 produto 512 5



Atributo

• Definição– nome;– -descrição– -cardinalidade;– -domínio (se o atributo é simples);– -descrição dos atributos componentes, se

o atributo é complexo;



Exemplo: o atributo nome do TE Empregado:

• nome: nome;• descrição: nome do empregado, nome de

solteira para uma mulher• cardinalidade (1:1) • domínio: CHAR (15)



Exemplo o atributo data de nascimento:

– nome: data de nascimento;– descrição: "data de nascimento de uma

pessoa"– cardinalidade: (1:1)



Exemplo o atributo data de nascimento:• composição:–nome: dia descrição " "

cardinalidade: (1:1); domínio: Numérico [1..31]

–nome: mês descrição " " cardinalidade: (1:1); domínio: Numérico [1..12]

–- nome: ano descrição " " cardinalidade: (1:1); domínio: Numérico [1870..1994]



Terminologia:

• atributo simples: atributo não composto de outros atributos, valores atômicos possuem domínio (salário, telefone);

• atributo complexo: composto de outros atributos (endereço composto de (rua, cidade, CEP);



Terminologia:

• atributo monovalor: atributo com cardinalidade máxima =1 (nome, data nascimento);

• atributo multivalorado: vários valores por instância max > 1 (filhos de uma pessoa)



Terminologia:

• atributo obrigatório: (min=1) possui pelo menos um valor por ocorrência (nome);

• atributo opcional: (min=0) pode ter valor nulo (telefone)



Identificadores dos TE's e TA's

• Conjunto mínimo de atributos que assegura a inexistência de duas instâncias idênticas neste TE (TA).

• Um TE (TA) pode ter vários identificadores.




– Exemplo: Numero de Matrícula para Estudantes (ou nomeE + data nascimento se supormos que dois estudantes não podem ter o mesmo nome e a mesma data de nascimento).

Estudante Matériaprova

Num_Matrículanotas média

peso

Num_Matéria




• Os identificadores dos TE's Estudante e Matéria são respectivamente Num_matrícula e Num_Matéria.

• O identificador do TA prova é Estudante.Num_matrícula + Matéria.Num_Matéria.



Identificadores de um TA

– Nem sempre o identificador de um TA é formado do conjunto dos identificadores dos TE's ligados.

– O identificador de um só TE (no caso se a cardinalidade for 1:1) pode ser suficiente.

– Se o TA liga dois TE's com cardinalidade 0:n para ambos.

• Neste caso é necessário incluir pelo menos um atributo do TA para estar seguro da unicidade das instâncias:



Identificadores de um TA

• TA encomenda pode possuir dois identificadores:– Num_Produto + Num_Cliente + data ou

Num_Encomenda.

Produto Clienteencomenda

num_ProdutoNum_Cliente

Num_Encomdata

quantidade



Identificador de um TE fraco

• nenhum subconjunto de atributos constitui um identificador

• é ligado por um TA binário de cardinalidade (1,1) à um outro TE ao qual ele é dependente.




– No exemplo abaixo. Exemplar ( que representa um exemplar de um livro) é um TE fraco (numEX não é identificador) que depende do TE livro.

Livro Exemplar

ISBN Título numEX EstadoConserv

possui




• O identificador de um TE fraco (que é o mesmo do seu TA) é formado do identificador do TE ao qual ele depende e de um (ou vários) atributos do TE fraco.

• O identificador de Exemplar, no nosso exemplo, é portanto ISBN + numEX.



Identificador de um TE subtipo.

• Seja um TE E subtipo do TE E', então todo identificador de E’ é também identificador de E. E não possui necessariamente um identificador próprio.

• No exemplo dos Artigos ArtigoAlimentar, ArtigoVestuário e ArtigoEletrDomest têm todos os três num_Art (do TE Artigo) como identificador.



Restrições de Integridade

• Os conceitos de Entidade, Associação, atributo e subtipo não são suficientes para descrever todas as propriedades dos dados de um esquema ER.

Casamento

nome sexo EstadoCivil

CasadoEsposa

marido

data



Restrições de Integridade

• se uma pessoa participa à associação casamento , então seu estado civil deve ser 'casado'

• Ou:

– ∀x,y ε Pessoa, <x,y> ε casamento => x.estadoCivil = casado



Restrições de Integridade– Em geral SGBDs, as RI sãoverificadas por

programas ad hoc, criados na fase de implementação do BD.

– Outras regras seriam possíveis neste mesmo exemplo:

• se uma pessoa participa a associação casamento com o papel marido então sexo=’M'

• se uma pessoa participa a associação casamento com o papel esposa então sexo=’F'



Regras de Restrição

• Definem os estados possíveis do BD,• Se os valores do BD não as satisfazem

existe um "erro" no BD, • diz-se que o BD está incoerente.



Regras de Restrição (Domínio)

• idade ε [0..130]– Este tipo de regras, facilmente

implementáveis, desaparecem se o modelo possui uma linguagem de descrição que permita uma definição precisa do domínio.



Esquema Conceitual ER

• Esquema conceitual ER = ( {TE}, {TA}, {RI})



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