MES1 Modelagem

UMC

SI

Prof. Bene

MODELAGEM

ESTRUTURADA DE

SISTEMAS

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Conceito

“Habilidade mental que permite aos seres

humanos visualizarem os problemas do

mundo real com vários graus de detalhe,

dependendo do contexto do problema.”

(J.Rumbaugh)

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Conceito

Visão 1

Visão 2

Visão 3

Nível Conceitual

Nível Físico

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Instâncias e Esquemas

Instância: coleção de informações armazenadas no

banco de dados em um instante particular.

Esquema: concepção global do banco de dados.

Esquema = Definição, Modelo

Instância = Valor, Conteúdo

Cliente (Saldo, Idade)

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Independência de Dados

“É a capacidade de modificar uma definição de

esquema em um nível, sem afetar a definição de

esquema em um nível mais alto”

Independência de dados FÍSICA:

Capacidade de modificar o esquema físico sem precisar

reescrever os programas de aplicação

Independência de dados LÓGICA:

Capacidade de modificar o esquema conceitual sem a

necessidade de reescrever os programas de aplicação

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Linguagem de Definição de Dados

(Data Definition Language - DDL)

“Linguagem que define as aplicações, arquivos e campos

que irão compor o banco de dados (comandos de criação

e atualização da estrutura dos campos dos arquivos).”

EX:

Create Table (comando SQL que cria tabela)

Create Index (comando SQL que cria índice em uma

tabela)

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Linguagem de Definição de Dados

(Data Definition Language - DDL)

Onde ficam armazenadas estas definições?

Onde ficam armazenadas estas definições?

Dicionário de Dados (Data Dictionary - DD): arquivo que

contém metadados; isto é, “dados acerca de dados”. Este

arquivo é consultado antes de dados reais serem lidos ou

modificados no sistema de banco de dados.

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Linguagem de Manipulação de Dados

(Data Manipulation Language - DML)

“Linguagem que permite aos usuários acessar ou

manipular dados organizados por um modelo de

dados apropriado.”

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Linguagem de Manipulação de Dados

(Data Manipulation Language - DML)

O que é a manipulação de dados?

O que é a manipulação de dados?

• A recuperação da informação armazenada no banco

de dados.

• A inserção de novas informações no banco de dados.

• A remoção de informações do banco de dados.

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Linguagem de Manipulação de Dados

(Data Manipulation Language - DML)

Existem dois tipo básicos e DML:

• Procedimental ou Procedural: requer do usuário a

especificação de quais dados são desejados e

como chegar até eles (EX: Álgebra Relacional).

• Não-Procedimental ou Não-Procedural: requer do

usuário a especificação de quais dados são

desejados, sem especificar como chegar até eles

(EX: Cálculo Relacional).

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Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD)

“Um SGBD é uma coleção de programas que permitem

ao usuário definir, construir e manipular Bases de

Dados para as mais diversas finalidades.”

Um conceito que deverá ficar bastante claro inicialmente é o que envolve a separação clara entre os Gerenciadores de Base de Dados dos

Gerenciadores de Arquivo.

Sistemas em "Banco de Dados" baseados em Btrieve e dBase (Fox e Clipper), podem no máximo simular as características típicas de um

ambiente de Banco de Dados. As linguagens Delphi (utiliza opcionalmente o padrão dBase) e o VB (que utiliza o Access), recomendam a utilização de Banco de Dados reais, porém utilizam àqueles "Banco de Dados" que

possuem algumas características de Bancos de Dados, mas possuem

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Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD)

Características Gerais de um SGBD:

• Interação com o gerenciador de arquivos

• Garantia de Integridade

• Garantia de Segurança

• Recuperação e Backup

• Controle de Concorrência

• Interface de Manipulação

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Administradores e Usuários de Banco de Dados

Administrador de Dados:

Desenvolve e administra centralizadamente estratégias,

procedimentos,

práticas

e

planos

capazes

de

disponibilizar os dados corporativos necessários, quando

necessários,

com

integridade,

privacidade,

documentação e compartilhamento. Participa dos

levantamentos de dados, e regras de negócio da

empresa. Elabora e/ou acompanha a confecção de

modelos. Participa da compatibilização do planejamento

de sistemas com os modelos lógicos. Participa de

pesquisa de softwares de apoio, relacionados a área de

AD, assim como SGBD.

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Administradores e Usuários de Banco de Dados

Níveis de Abstração de Informação

Administrador de Banco de Dados:

Define a criação do esquema original do banco de dados,

a partir dos modelos lógicos. Definição da estrutura de

armazenamento e do método de acesso. Modificação da

organização física e do esquema. Concessão de

autorização para acesso a dados. Especificação de

restrições e integridades.

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Administradores e Usuários de Banco de Dados

Usuários:

• Programadores de Aplicação

• Usuários Ocasionais

• Usuários Simples

• Usuários Especializados

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Estrutura Geral de Sistema

Componentes Funcionais de um SGBD:

• Gerenciador de Arquivos: gerencia a alocação de espaço e armazenamento em disco e estruturas de dados.

• Gerenciador do Banco de Dados: proporciona interface entre os dados de baixo nível e os programas de aplicação e consultas.

• Processador de Consultas: traduz comandos de uma linguagem de consulta em instruções de baixo nível para que o GBD entenda. Tenta otimizar os pedidos de consulta dos usuários.

• Pré-Compilador DML: compila comandos DML em rotinas da linguagem do host. Precisa interagir com o processador de consultas para gerar código apropriado.

• Compilador DDL: converte comandos DDL em um conjunto de tabelas contendo metadados, que são armazenados no DD.

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Estrutura Geral de Sistema

• Arquivo de Dados:

armazenam os dados propriamente ditos. • Dicionário de Dados:

armazena informações sobre a estrutura do banco de dados. • Índices:

proporcionam acesso rápido aos itens de dados com valores específicos.

Estruturas de Dados de um SGBD:

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Níveis de Abstração de Informação

Vantagens dos Bancos de Dados

• Redução ou Eliminação de Redundâncias

• Eliminação de Inconsistências

• Compartilhamento dos Dados

• Restrições de Segurança

• Padronização dos Dados

• Independência dos Dados

• Manutenção da Integridade

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Modelagem de Dados

É um metodo de análise de sistemas que

busca especificar, a apartir de dados

relevantes, a perspectiva dos dados,

permitindo organizá-los em estruturas

bem definidas, estabelecendo as regras

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Modelos de Dados

Mundo

Real

Modelo

Conceitual

Modelo

Lógico

Modelo

Físico

Implementação

informações informais descrições das estruturas e_{das transações}

informações formais estruturas de informações; _{especificações de manipulação}

dados

estruturas externas de dados; especificações e programas de manipulação

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Modelos de Dados

Mundo

Real

Modelo

Conceitual

Modelo

Lógico

Modelo

Físico

Implementação

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• Modelo Conceitual de Dados

– Elaboração do Modelo Conceitual – Independe do SGBD

• Modelo Lógico de Dados

– Falta de terminologia uniforme – Diferentes para os vários SGBD’s – Depende do modelo lógico do SGBD

• Modelo Físico

– Depende de características do hardware

Mundo Real Modelo Conceitual Modelo Lógico Modelo Físico Implementação

Modelos de Dados

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• Observações:

– Uma mudança no Modelo Conceitual acarreta uma mudança no Modelo Lógico, porém a reciproca não é verdadeira;

– Uma mudança no modelo Lógico acarreta uma mudança no Modelo Físico, porém a reciproca não é verdadeira;

– Se criarmos uma nova entidade no Modelo Conceitual, ela deverá também ser criada no Modelo Lógico. Mundo Real Modelo Conceitual Modelo Lógico Modelo Físico Implementação

Modelos de Dados

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Representa o chamado nível conceitual, o

que procura espelhar a realidade,

independentemente de restrições de

implementação, segundo uma visão global

do sistema sob análise

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Princípios

– Base para compreensão mais formal da empresa – Passo no projeto de banco de dados

– Compreendido por leigos em computação – É essencial que seja:

• Simples • Abrangente

• Amplamente utilizado

• Reflita características mais do mundo real

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Podemos estabelecer que o modelo conceitual de dados deve

satisfazer os seguintes requisitos:

– Expandir a mobilidade do analista no reconhecimento dos requisitos de informação;

– Capturar ao máximo a semântica do mundo real durante o processo de modelagem;

– Tornar fácil o entendimento, através de uma representação formalizada que possa ser entendida por usuários;

– Tornar possível a transformação ‘direto’ do modelo conceitual para o modelo lógico.

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• _{Modelos Lógicos de Dados de um SGBD}

– Os principais Modelos Lógicos de Dados:

• Rede; Hierárquico; Relacional; Orientado a Dados

– OS principais Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados

Relacionais

• Oracle; DB2; Informix; SQL Server; (há no mercado aproximadamente 150)

Modelo Lógico de Dados

As características básicas das estruturas de dados

utilizadas para especificação do esquema interno

dependem fundamentalmente, do Modelo Lógico de

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• Estruturas Lógicas

– São as representações das entidades do mundo real a

serem utilizadas pelos programas de aplicação

– É através das estruturas lógicas que um programa de

aplicação se comunica com o SGBD para receber ou

transferir dados;

• Estruturas Físicas

– São as represntações internas dos dados

– É através das estruturas físicas que o SGBD armazena e

manipula os dados nos meios de armazenamento.

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Descreve as estruturas físicas de armazenamento de

dados, projetados de acordo com os requisitos de

processamento e uso dos recursos computacionais.

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• Aspectos relevantes na definição do modelo físico

– CPU (RISC, Intel, …)

– Armazenamento (RAID, Ótico, …) – Ambiente (Distribuído, Centralizado)

• Aspectos conjuntos de ambiente

– Estruturas de armazenamento, endereçamento, acesso e alocação física, tratamento de transações, mecanismos de recuperação e back-up, …

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• Conceitos Básicos

– Componentes do Modelo Conceitual

• Atributos

• Relacionamentos • Domínios

– Classificação das Entidades

– Diagrama Entidade-Relacionamento (DER)

– Classificação dos Relacionamentos.

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Entidades

– Representação abstrata de um objeto do mundo

real (coisa, ser, organismo social, fato, etc) sobre o

qual a empresa tem interesse em guardar

informações, pode ser identificado e possui

características próprias.

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Entidade

Abordagem Entidade Relacionamento

Nome: Cidade: Estado: Telefone: Nome:Maria Cidade:Rio de Janeiro Estado:RJ

Telefone: (021) 22222Nome:Pedro_{Cidade:Belo Hrozonte} Estado:MG

Telefone: (031) 2969040

CLIENTE

Entidade

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Entidade

Representação Gráfica:

Abordagem Entidade Relacionamento

nome_da_entidade

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Entidade

Tipos de entidade: • _{Entidade Forte:}

– _{É a entidade que não depende de uma outra entidade para existir}

Abordagem Entidade Relacionamento

nota_fiscal

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Entidade

Tipos de entidade: • _{Entidade Fraca:}

– _{É a entidade que depende de uma outra entidade para existir (a chamada}

entidade-pai)

Abordagem Entidade Relacionamento

item_nota_fiscal

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Relacionamento

Relação de dependência de existência:

– É o tipo de relacionamento existente entre uma fraca e

entidade-pai.

Abordagem Entidade Relacionamento

empregado dependente Entidade-pai Entidade-filho ou entidade fraca possui

1

n

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Atributos

Definição:

– São os itens de dados

– _{Descrevem, caracterizam ou identificam uma entidade.}

Exemplo:

Entidade: CLIENTE Entidade: EMPREGADO

Abordagem Entidade Relacionamento

Atributos: código do Cliente nome do Cliente endereço do Cliente limite de Crédito Atributos: num_matricula nom_empregado dat_nascimento dat_admissao sal_bruto

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Atributos

Atributo Identificador

Para identificar e individualizar cada componente de uma entidade, é necessário estabelecer uma referência que personalize o conjuto.

Abordagem Entidade Relacionamento

Antonio

Maria

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Atributos

Atributo Qualificador

Utilizado para descrever ou qualificar uma entidade.

Abordagem Entidade Relacionamento

Peso - 82

Sexo - Feminino

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Relacionamento entre Entidades

• Algumas informações só são completas quando consideramos

simultaneamente atributos de duas ou mais entidades. Nestes

casos, dizemos que existe um relacionamento entre as

entidades.

• Exemplos:

– O empregado Paulo trabalha na loja da Savassi. – O empregado Pedro chefia a loja da Savassi.

– O cliente Furukawa é o nosso maior fornecedor de cabos de fibra. – O Grupo Gerdau vendeu 2 toneladas de aço CA 50 para a Mendes Jr.

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Relacionamento entre Entidades

– Descrevem regras de associação entre entidades

– _{Representam um traço contínuo ligando uma entidade a outra,} apresentando uma origem e um destino.

– _{Um relacionamento estabelece quando uma entidade apresenta} atributos importados de outra entidade.

Abordagem Entidade Relacionamento

A possui B

A pertence B

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Relacionamento entre Entidades

– _Exemplo: • Fato:

– O empregado Pedro trabalha na loja da Savassi • Representação do Relacionamento:

• Ocorrências:

Pedro loja da Savassi

Abordagem Entidade Relacionamento

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Relacionamento entre Entidades

– Cardinalidade:

• Indica a multiplicidade do relacionamento, ou seja, qual o número de ocorrências de cada uma das entidades que pode estar associado a uma mesma ocorrência da outra entidade. • Quantidade de correspondência de uma tupla da entidade A

nas tuplas equivalentes da entidade B.

• Define a ligação lógica existente entre as entidades • É representada por 1 (um) ou N (muitos).

• 1:1  um para um • 1:N  um para muitos • M:N  muitos para muitos

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Relacionamento entre Entidades

– Representações:

Cardinalidade

Abordagem Entidade Relacionamento

,1

,n

:1

:n

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Relacionamento entre Entidades

– Exemplo de Relacionamento:

Abordagem Entidade Relacionamento

pedido cliente item_pedido produto n faz 1 n contém 1 1 possui n

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Relacionamento entre Entidades

– Opcionalidade:

• Indica se sempre deve ou não existir pelo menos uma

ocorrência de cada entidade envolvida no relacionamento; • Em caso afirmativo, o relacionamento é considerado

obrigatório, senão, é opcional;

• É representada por 0 (opcional) ou 1 (obrigatório).

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Relacionamento entre Entidades

– Representações:

Opcionalidade

Abordagem Entidade Relacionamento

0,

1,

0:

1:

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Relacionamento entre Entidades

– Cardinalidade + Opcionalidade

• Documentação das regras de negócio:

Abordagem Entidade Relacionamento

A

0:1

A

1:1

A

0:n

A

1:n

A entidade A poderá ou não ter correspondente na entidade B A entidade A terá sempre correspondente na entidade B A entidade A poderá ou não ter correspondentes na entidade B A entidade A terá sempre de 1 a

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Relacionamento entre Entidades

– Exemplo de Relacionamento:

Abordagem Entidade Relacionamento

pedido cliente item_pedido produto 0,n faz 1,1 0,n contém 1,1 1,1 possui 1,n

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Relacionamento entre Entidades

– Exemplo de Relacionamento:

• 0,1 (Mínimo 0 e Máximo 1)

Abordagem Entidade Relacionamento

empregado cert_reservista 1,1 possui 0,1

Isabel

Maria

Ana

José

João

CR08273

CR09867

Ocorrências de relacionamentos:

UMC

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Relacionamento entre Entidades

– Exemplo de Relacionamento:

• 0,n (Mínimo 0 e Máximo n)

Abordagem Entidade Relacionamento

empregado dependente 1,1 possui 0,n

Isabel

Maria

Ana

José

João

Ocorrências de relacionamentos:

Julinha

Flavinha

Carlinhos

Paulinha

Pedrinho

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Relacionamento entre Entidades

– Exemplo de Relacionamento:

• 1,n (Mínimo 1 e Máximo n)

Abordagem Entidade Relacionamento

pedido item_pedido 1,1 possui 1,n

Pedido 3

Pedido 2

Pedido 1

Ocorrências de relacionamentos:

Óleo

Biscoito

Maionese

Margarina

Sabão

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Relacionamento entre Entidades

– Exemplo de Relacionamento:

• Um aluno pode cursar uma ou mais disciplinas e uma disciplina pode ter um ou mais alunos.

Abordagem Entidade Relacionamento

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Relacionamento entre Entidades

– Entidade Associativa:

• É aquela que não existe por si só e sua existência está

condicionada a existência de duas ou mais entidades, a partir das quais ela é concebida.

Abordagem Entidade Relacionamento

aluno 1,n _{aluno_disciplina} 1,n disciplina

aluno 1,1 aluno_disciplina 1,1 disciplina

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Relacionamento entre Entidades

– Exemplo de Relacionamento:

• 0:1 (Mínimo 1 e Máximo n)

Abordagem Entidade Relacionamento

turma disciplina 1,n possui 1,n

Turma C

Turma B

Turma A

Ocorrências de relacionamentos:

Inglês

Biologia

Química

Física

Estatística

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Diagrama Entidade-Relacionamento

Abordagem Entidade Relacionamento

empregado

departamento

Entidades

Cardinalidade

Opcionalidade

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Regras de Integridade

– Atributo Identificador (Chave Primária)

• É uma chave que apresenta um valor diferente para cada registro;

• Identifica de maneira precisa um registro em um arquivo; • Composta por uma ou mais colunas;

• Deve ter o menor tamanho possível. – Elo de ligação (Chave Estrangeira)

• Identifica um conjunto de registros;

• Pode ou não ter valor(es) diferente(s) para cada registro.

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Regras de Integridade

– Atributo Identificador:

• É aquele atributo que identifica de forma única cada

ocorrência na entidade.

Abordagem Entidade Relacionamento

e

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Regras de Integridade

– Atributos Compostos ou Concatenados:

• Quando o identificador é formado por mais de um atributo

na formação do atributo identificador.

Abordagem Entidade Relacionamento

dependente

UMC

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Regras de Integridade

• Elo de Ligação

– É um atributo importado de outra entidade, para implementar logicamente o relacionamento 1,n

Abordagem Entidade Relacionamento

departamento

empresa

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Regras de Integridade

• Elo de Ligação (chave estrangeira)

– É um atributo importado de uma relação cujos valores correspondem a valores de chave primária de outra relação.

– O elo de ligação não precisa, necessáriamente, fazer parte da chave primária de sua relação.

Abordagem Entidade Relacionamento

cod_emp nome cod_depto

5540 João 35

7935 Pedro 21

5892 Ana 11

8100 André 21

cod_dept nom_dept

11 Finanças

21 Engenharia

35 TI

empregado

departamento

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Relacionamento entre Entidades

• Implementação Implícita

– Possível para relacionamentos 1,1 e 1,N;

– O relacionamento é implementado com a transposição da chave de uma Tabela “A” para uma Tabela “B”.

Modelo conceitual

Implementação do modelo relacional

empregado (#matricula, nome)

dependente (#codigo, nome, grau-de-parentesco, *matricula)

Abordagem Entidade Relacionamento

empregado

1:1

0:n

UMC

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Relacionamento entre Entidades

• Implementação Explícita

– O relacionamento é implementado com a criação de uma nova relação sem entidade correspondente no DER;

– A Tabela “R” tem como chave a concatenação das chaves das outras duas relações;

– Atributos do relacionamento dão origem a colunas na nova relação.

Modelo conceitual

Abordagem Entidade Relacionamento

UMC

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Relacionamento entre Entidades

• Implementação Explícita (cont.)

Modelo conceitual

Implementação do modelo relacional

fornecedor (#fornecedor, nome, telefone) peça (#peça, nome, peso)

fornecedor_peça (#(*fornecedor, *peça), quantidade)

Abordagem Entidade Relacionamento

fornecedor 1,1 fornecedor_peça 1,1 peça

1,n 1,n

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Atributos

• Propriedades de Atributos:

– Definição:

• Descrição que represente claramente seu propósito e alcance.

– Tipo:

UMC

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Atributos

• _{Propriedades de Atributos (cont.):} – Formato:

• (999.999,99) • (dd/mm/yy)

– Domínio:

• Conjunto de valores possíveis para uma dada coluna de uma relação. • Duas ou mais colunas podem ser definidas sobre um mesmo

domínio.

– De 10 a 20; – > 100 e < 1000;

– (José, Maria, Antonio, Pedro).