Introdução a Banco de Dados

(1)

DCC011:

Introdução a Banco de Dados

Mirella Moro

mirella@dcc.ufmg.br

Sumário

 DCC011  Conceitos Básicos

 O que é um banco de dados

 Como manipular um banco de dados

 Projeto de Banco de Dados

 Tópicos Importantes

 Aplicações

 Banco de Dados no DCC/UFMG

2

DCC011

DCC011 – Intro. Banco de Dados

DCC011 Intro. Banco de Dados

Objetivo Objetivo

 Introduzir os fundamentos que permitam ao aluno adquirir o domínio básico da

aluno adquirir o domínio básico da tecnologia de banco de dados.

Ementa

 Conceitos básicos de banco de dados. Modelos de dados e linguagens. Projeto de bancos de dados. Novas tecnologias e aplicações de banco de dados.

4

Programa

Introdução

C it bá i b d d d i t d b d d d i t d

 Conceitos básicos: banco de dados, sistema de banco de dados, sistema de gerência de banco de dados. Características da abordagem de banco de dados. Modelos de dados, esquemas e instâncias. Arquitetura de um sistema de banco de dados. Componentes de um sistema de gerência de banco de dados

banco de dados.

Modelos de Dados e Linguagens

 Modelo entidade-relacionamento (ER): conceitos básicos, restrições de integridade, notação gráfica, conceitos adicionais. Modelagem usando UML. Modelo relacional: conceitos básicos restrições de integridade álgebra Modelo relacional: conceitos básicos, restrições de integridade, álgebra relacional, operações de atualização. A linguagem SQL.

Projeto de Bancos de Dados

 Visão geral do processo de projeto de bancos de dados. Projeto lógico de bancos de dados relacionais: mapeamentos ER/relacional definição de bancos de dados relacionais: mapeamentos ER/relacional, definição de esquemas em SQL. Normalização.

Novas Tecnologias e Aplicações de Banco de Dados

 Gerenciamento de dados massivos. Bancos de dados não-relacionais (aka NoSQL) 5 NoSQL)

Avaliação

Provas 70 t 70 pontos Trabalhos Práticos 20 pontos 20 pontos Exercícios e Participação 10 pontos 10 pontos www dcc ufmg br/ mirella www.dcc.ufmg.br/~mirella 6

(2)

Bibliografia

Texto Básico Texto Básico

Elmasri, R.; Navathe, S. B. Sistemas de Banco de Dados, 6a Ed. Pearson Education, 2010. de Dados, 6a Ed. Pearson Education, 2010.

Textos Complementares

 Garcia-Molina, H.; Ullman, J. D.; Widom, J. Database Systems: The Complete Book, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ. 2001.

 Ramakrishnan, R.; Gehrke, J. Database Management Systems. , ; , g y McGraw-Hill, Boston, MA, 2003.

 Silberchatz, A.; Korth, H. F.; Sudarshan, S. Database Systems Concepts, 5th Ed. McGraw-Hill, New York, NY, 2005.

7

p , , , ,

# Data Aula

1 25/08 Introdução

2 27/08 C it bá i ONLINEONLINE 2 27/08 Conceitos básicosONLINEONLINE 3‐5 01‐08/09 Modelo ER 6‐8 10‐17/09 Modelo relacional

ivo)

9 22/09 Revisão 10 24/09 Prova 1 11‐14 29/09‐06/10 Álgebra Relacional

entat

i

11 14 29/09 06/10 Álgebra Relacional 14‐18 08‐22/10 SQL 19 27/10 Revisão 20 29/10 Prova 2

a (t

e

20 29/10 Prova 2 21 03/11 Mapeamento ER/relacional 22‐24 05‐12/11 Normalização

gram

a

25 17/11 Conceitos avançados 26 19/11 Revisão 27 24/11 Prova 3

ono

g

27 24/11 Prova 3 28‐29 26/11‐01/12 Apresentações 30 03/12 Prova de reposição

Cr

o

Observações

 Página da disciplina: http://www dcc ufmg br/ mirella/ http://www.dcc.ufmg.br/~mirella/

 Três provas, individuais e sem consulta

 A prova 3 abordará toda a matéria

 Dois trabalhos práticos

 TP1 (individual) = uso da linguagem SQL

 TP2 (em dupla) = projeto + implementação de uma pequena aplicação de banco de dados

 Exercícios e Participação  Listas de exercícios 9  Atividades complementares

Exercício 1

é

(entrega via Moddle, até 01/09 @ 23:55)

 Responda individualmente a cada uma das perguntas abaixo. "Copy-and-paste" não será aceito!Seja criativo e objetivo em suas respostas!

1. Por que o sistema de matrículas da UFMG utiliza um SGBD para gerenciar seus dados em vez de utilizar um sistema de arquivos robusto?

2. Quais as opções de carreira em BD ou o que faz um profissional de BD?

3. Quais são os temas de pesquisa em BD na UFMG e quem são seus pesquisadores?

 FONTES

 SLIDES DCC011 AULA 1

 SBC Horizontes Dezembro/2008:Qual o Papel de um DBA?, por Carina F. Dorneles e Ronaldo S. Mello.

 Prof. João Eduardo Ferreira,Introdução a Banco de Dados, CAPÍTULO 2 Í

 Edilberto Magalhães Silva,Introdução a Banco de Dados, CAPÍTULO 2

10

Conceitos Básicos

O que é um banco de dados?

Como manipular um banco de dados?

(3)

13

Problemas com Fichário?

Uma gaveta aberta por vez Uma pessoa por vez acessandop p Busca praticamente sequencial Quem pode atualizar cada ficha? Posso tirar duas fichas ao mesmo tempo? Duas pessoas podem ter a mesma ficha? Duas pessoas podem ter a mesma ficha? E se enquanto uma pessoa está com a ficha,

uma outra acessa o fichário, não encontra a ficha, então cria uma nova ficha; então cria uma nova ficha; quando a uma devolver a ficha, serão duas fichas diferentes para o mesmo cliente! E d fi h ? E se perde a ficha? E se pega fogo em tudo?

E SE EU PRECISAR DE FICHÁRIOS DIFERENTES PARA DADOS DIFERENTES?

14

Universidade

Professores

Disciplinas

Turmas

Cursos

Alunos

p

Curriculo

Horários

15

Dados

16

Dados

17

Questões



Dados necessários?



Dados necessários?



Modelagem de dados?

E it d d dâ i b i t

 Evitando redundância, obviamente



Consulta a dados?



Atualização de dados?



Controle de acesso?

 Alunos não acessam os mesmos dados que professores... Ou que funcionários...

p q



...

(4)

Banco de Dados

• Fornece acesso fi i t seguro e eficiente a grandes quantidades de dados de dados • Resolve problemas Armazenamento – Armazenamento – Consulta eficiente – Acesso e atualização ç

com segurança: por múltiplos usuários

M lh d

• Melhor do que usar

fichários e arquivos... 19

Definições Preliminares



[Chu 1985]



[Chu, 1985]

 Um banco de dados é um conjunto de arquivos relacionados entre si

arquivos relacionados entre si.



[Date, 1975]

 Um banco de dados é uma coleção de dados

 Um banco de dados é uma coleção de dados operacionais usados pelas aplicações de uma determinada organização

determinada organização.

20

Outra Definição



[Elmasri & Navathe 2000]

[Elmasri & Navathe, 2000]

 Um banco de dados é uma coleção de dados relacionados

 Entretanto, um BD possui as seguintes propriedades implícitas:

1. Representa aspectos do mundo real (mini-mundo ou universo de discurso)

2. É uma coleção de dados logicamente coerentes u a o eção de dados og a e e oe e es com algum significado inerente

3. É projetado, construído e instanciado (“povoado”) para uma aplicação específica

21 para uma aplicação específica

Banco de Dados por tudo



Informática  Banco de Dados



Economia, Engenharia, Medicina, Direito,

Educação

Educação, …



Qualquer aplicação precisa de dados



Dados precisam ser armazenados,

p

,

gerenciados, consultados, recuperados

SGBD

22

SGBD

Sist. de Gerência de Banco de Dados

 Um sistema de gerência de banco de dados U s ste a de ge ê c a de ba co de dados (SGBD) é um conjunto de programas que permite criar e manter (manipular) um banco de dados

dados

 BD + SGBD = sistema de banco de dados

Usuários/Programadores Consultas/Programas

SGBD

MS Access Oracle IBM DB2 M SQL Banco Catálogo My SQL PostgreSQL Banco de Dados Catálogo (Meta-Dados)

(5)

Usuários / Programadores

 Administrador (DBA)

 Administra o BD e o SGBD

 Autorizar acesso ao BD, coordenar e monitorar a utilização, adquirir hw e sw

 Resolver problemas: violação de segurança, tempo de resposta  Projetista

 Projetista

 Identificar os dados e escolher estruturas apropriadas para representar e armazenar

 Antes de implementar/instanciar o BDAntes de implementar/instanciar o BD

 Analista sistema e Programadores aplicações (eng. sw)

 Analistas: necessidades dos usuários + especificações acesso padrão

p

 Programadores: implementam as especificações, testes, documentos, manutenção

 Usuário final

l l õ l ó

25

 Acessar o BD: consultas, atualizações, relatórios …

Exemplo de um Banco de Dados

Empregado Departamento

NumEmp NomeEmp Salário Dept

032 J Silva 380 21

074 M Reis 400 25

NumDept NomeDept Ramal 21 Pessoal 142 25 Financeiro 143 28 Té i 144 089 C Melo 520 28 092 R Silva 480 25 112 R Pinto 390 21 121 V Simão 905 28 28 Técnico 144 121 V Simão 905 28 130 J Neves 640 28

Esquema do banco de dados

Dept Salário NomeEmp NumEmp Empregado Departamento 26 Ramal NomeDept NumDept

Vantagens de usar um BD

 Controle de redundância dos dadosCo t o e de edu dâ c a dos dados

 Controle de acesso (segurança)

 Armazenamento persistente dos dadosp

 Existência de múltiplas interfaces para os usuários

 Representação de relacionamentos complexos entre os dados

 Manutenção de restrições de integridade

 Acesso multi-usuário (controle de concorrência e recuperação de falhas)

27

recuperação de falhas)

Projeto de Banco de Dados

Visão E t 1 Visão E t 2 Externa1 Externa2 requisitos requisitos Projeto Conceitual Esquema Conceitual INDEPENDENTE Projeto Lógico Conceitual Esquema INDEPENDENTE de SGBD Projeto Física Esquema Lógico _Esquema Físico DEPENDENTE 29 de SGBD

Projeto de Bancos de Dados

Mini-Mundo Análise de Análise de Requisitos Requisitos do BD Requisitos Funcionais Projeto Conceitual Esquema Conceitual (em um modelo de dados de alto nível)

Análise Funcional

Especificação das Transações (em alto nível) Independente de SGBD

Projeto Lógico

Esquema Lógico (em um modelo de dados lógico) Específico para um SGBD

(em um modelo de dados lógico)

Projeto Físico Projeto das Aplicações

30 Esquema Físico

(para um SGBD específico)

Implementação

(6)

Tópicos Importantes

 Estruturas de armazenamento de dados

Estruturas de armazenamento de dados

 Modelagem e projeto de bancos de dados

 Modelos de dados

 Linguagens

P

t d

lt



Processamento de consultas



Controle de concorrência



Segurança e integridade



Recuperação de falhas

32

Aplicações



Bancos de dados multimídia – figuras



Bancos de dados multimídia figuras,

videos, sons, voz



GIS Sistemas de informações geográficas



GIS, Sistemas de informações geográficas

– mapas, dados meteorológicos, imagens

satélite

34

Aplicações



Automação administrativa (ex., bancos,

hospitais, bibliotecas, empresas, etc.)



Gerência de dados científicos (ex., Genoma)

Ge ê c a de dados c e t cos (e , Ge o a)



Projeto assistido por computador (ex., aviões,

circuitos integrados)



Comércio eletrônico

Bibli t

di it i



Bibliotecas digitais



Sistemas de apoio a decisão

Aplicações, exemplos

Aplicaçãop ç Dados  Aplicações bancárias R d ô  contas bancárias agências ô  Reservas de vôos  vôos

passageiros pilotos  Aplicações hospitalares pilotos  pacientes médicos é  Universidades remédios  estudantes turmas turmas professores

(7)

Banco de Dados no DCC/UFMG

Disciplinas no DCC



Graduação

ç

 Introdução a Bancos de Dados

 Tópicos Avançados em Bancos de Dados



Pós-Graduação

 Bancos de Dados

 Tópicos em Bancos de Dados

Gerência de Dados da Web bl Bibliotecas Digitais 38

Grupo de Pesquisa no DCC

Alberto Laender M d l & P j t BD Clodoveu Davis Jr. G t

Modelagem & Projeto BD Gerência de Dados Web Modelagem, Extração e Integração de Dados Web

Geoprocessamento

Sistemas Informação Geográfica Bancos de Dados Geográficos Dados Espaciais

Berthier Ribeiro-Neto

(licenciado)

Gerência de Dados Web

Mirella M. Moro

Gerência de Dados Web Processamento de Consultas Gerência de Dados Web

Recuperação de Informação Processamento de Consultas Redes Sociais Sistemas de Recomendação Marcos A. Gonçalves Bibliotecas Digitais Recuperação de Informação Gerência de Dados Web

Rodrygo Santos

Recuperação de Informação Sistemas de Recomendação

39 Gerência de Dados Web

Linhas de pesquisa: Mirella



Gerência de dados da Web

 Processamento de Consultas

 Biblioteca Digital BDBCompBiblioteca Digital BDBComp



Redes Sociais

 Redes Sociais AcadêmicasRedes Sociais Acadêmicas

 Índices de Produtividade

 Sistemas de RecomendaçãoS ste as de eco e dação



Outros tópicos

 NoSQL, BigData 40 NoSQL, BigData  Modelagem de Dados