Banco de Dados Unidade I Visão Geral Prof. Francisco Gerson A. de Meneses

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Banco de Dados

Unidade I – Visão Geral

Prof. Francisco Gerson A. de Meneses

franciscogerson10@gmail.com

Conteúdo programático

n Dado, Informaç ão e Conhecimento

n O que é um Banco de Dados

n Terminologias Associadas a Banco de Dados

n O que é um SGBD?

n Evoluç ão em dire ção aos SGBD ’s

n Caracter ísticas importantes de um SGBD

n Funcionalidades de um SGBD

n Propósitos Gerais de um SGBD

n Usuários de um SGBD

n Funções de um ADB / DBA

n Exemplos de SGBD ’s

n O que é um Sistema de Banco de Dados?

n Ambiente de um Sistema de Banco de Dados

n Arquitetura de um Sistema de Banco de Dados

n Instâncias e Esquemas

n Independência de Dados

n O que é um Modelo de Dados

n Modelos L ógicos com Base em Objetos

q Modelo Entidade-Relacionamento q Modelo Orientado a Objetos

n Modelos L ógicos com Base em Registros

q Modelo Relacional

n Linguagens de Acesso a um BD

Prof. Francisco Gerson A. de Meneses

Dado

n Dado é a estrutura fundamental sobre a qual um sistema de informação é construído.

n “símbolo intencionalmente destacado para representar uma característica ou propriedade da realidade a ser tratada”. (Pompilho, 1995).

n Um dado unitário também é chamado de elemento de dado. Para exemplificar, pode-se apresentar o elemento de dado “peso”, conforme segue:

peso=92,245

Dado

n Percebe-se que um dado sozinho, dissociado de um contexto, não expressa algo que traga qualquer certeza ou elimine dúvidas de qualquer natureza. No máximo, pode-se deduzir que seja um referencial: peso de algo ou de alguém, como no exemplo anterior.

n Por apresentar uma estrutura, podemos fazer uma decomposi ção, a fim de mostrar as partes que integram um elemento de dado:

n Elemento de dado = atributo + conteúdo

peso 92,245

Dado

n Qualquer elemento de dado sempre terá um atributo.

n O atributo é a parte da estrutura que identifica o dado e não muda com o passar do tempo; é ele que sugere haver um significado para o dado.

n Já o conteúdo do dado pode assumir valores diferentes, em diferentes momentos no tempo.

n Os dados podem ser considerados características ou propriedades básicas de algo (pessoas, objetos, documentos, situações e concatenações destas coisas), cujo conteúdo deve ser unívoco.

Dado

n Os elementos de dados que sejam propriedades de uma mesma entidade (pessoa, objeto, documento, situação) podem ser agregados de maneira a formar o que é chamado de registro da entidade.

n Podemos observar que:

Teresina 06/08/1967 Roberto dos Santos 491.369.952-6 7 Parnaí ba 13/07/1990 Maria José 321.668.409-6 8 Teresina 21/03/1978 José Antonio 456.897.456-0 0 Data de Nasc. Nome Naturalidade CPF

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Dado

n Cada linha representa um registro que re úne atributos que formam uma coletânea de dados sobre pessoas.

n Cada linha faz referência a uma única pessoa.

n O conjunto de linhas (ou tuplas) forma uma tabela sobre pessoas.

n Existem atributos (como o CPF), que se caracterizam por terem conteúdos que não se repetem, esses atributos funcionam como identificadores, nesse exemplo, individualizando uma pessoa dentro do conjunto de pessoas existentes.

Informação

n Os dados j á não mais isoladamente no seu estado primitivo, mas organizados em registros, podem ser convertidos em informação por meio de algum mecanismo de estruturação ou decodificação.

n Este mecanismo ou decodificação objetiva reunir alguns dados de interesse, sob a ótica de uma análise.

n Os dados reunidos passam a apresentar um significado, de tal maneira que podem ser interpretados pelas pessoas, produzindo informação.

Informação

n Para se obter a informa ção, processos dever ser acionados. O processo é um mecanismo que envolve desde a forma como os dados estão agregados, suas restrições, relações até procedimentos de extração destes dados.

n Para se gerar informação, no mínimo, é necessário conhecer antecipadamente o contexto essencial para o qual ela servirá.

n Com base neste aspecto, buscam-se os dados necessários, efetuam-se as agregações e relacionamentos, de maneira a permitir que os processos possam fornecer o significado esperado.

Conhecimento

n O conhecimento é um conceito em um nível mais alto de abstração. Ele fornece a capacidade de resolver problemas, inovar e aprender baseado em experiências prévias.

n Envolve a percepção sistematizada do que existe, o aprendizado do passado e de experiências semelhantes, a compreensão de funcionamento e aplicação de sistemas associados aos nossos objetivos e, finalmente, a criatividade proativa.

Conhecimento

n O conhecimento compreende não só a informação, mas envolve também a experiência e depende do enfoque de quem está lidando com determinada informação.

n O êxito do conhecimento em reconhecer determinada situação, ou em explicar a forma como as coisas acontecem, é um critério importante na validação desse conhecimento.

n Vejamos um exemplo da relação entre:

Dado ] Informação ] Conhecimento

Conhecimento

n Dados:

n Informação:

“77,5% dos alunos matriculados em matemática foram aprovados, o restante 10% foram reprovados e 12,5% são desistentes”.

n Conhecimento:

“Essa média superou a expectativa da escola”. - Conclusão alcançada a partir da experiência e conhecimento das médias passadas.

5 4 Reprovados 1 35 41 Português 5 31 40 Matemática Aprovados

Matr ículas Desistentes Disciplina

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O que é Banco de Dados?

n São conjuntos de dados relacionados e de um determinado domínio.

n É uma coleção de fatos registrados que refletem o estado de certos aspectos de interesse do mundo real.

n A todo momento o conteúdo do banco de dados representa uma visão instantânea do estado do mundo real.

n Cada mudança em um item do banco de dados reflete uma mudança ocorrida na realidade.

Terminologias Associadas a

Banco de Dados

n Campo / Atributo - unidade básica de informação mínima com significado

n Registro / Tupla - conjunto de campos

n Tabela / Relação - conjunto de registros

n Domínio – conteúdo da relação

O que é um SGBD?

n O Sistema Gerenciador de Banco de Dados é um Sistema constituído por um conjunto de dados associados a um conjunto de programas de acesso a esses dados.

n O conjunto de dados, comumente chamado de banco de dados, contém informações sobre um determinado domínio (empresa, pessoas, etc).

n O principal objetivo de um SGBD é proporcionar um ambiente tanto conveniente quanto eficiente para a recupera ção e armazenamento das informações do banco de dados.

Evolução em direção aos

SGBD’s

PROGRAMA COM DADOS ARMAZENADOS PROGRAMA ARQUIVO PROGRAMA SGBD BD

Características importantes de

um SGBD

n Separa ção entre programas e dados;

n Compartilhamento de dados e processamento multi -usuário;

n Armazenamento do BD da sua própria descrição ou esquema. (metadados);

n Suporte para múltiplas visões de usuário.

Funcionalidades de um SGBD

n Persistência – Capacidade dos dados de um BD persistirem ao longo de diferentes execuç ões de programas de aplicação.

n Defini ção e manipulaç ão de dados – Funcionalidades fornecidas pelas linguagens do SGBD.

n Cópia, restauraç ão e recuperação de dados – Backup, restore (restauraç ão), recovery(recuperação).

n Seguranç a – prove mecanismos de acesso para consulta ou atualização dos dados. A seguranç a pode ser a ní vel de coleç ão de dados, atributos ou valores.

n Integridade – mecanismos que garantam a consistência dos dados. Gerenciar as restrições de integridade.

n Controle de concorrência de transações – transaç ão é uma seqüência atômica de operaç ões.

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Propósitos Gerais de um SGBD

n Ser eficiente – através de suas funcionalidades provê um ambiente seguro, de fácil operação e íntegro.

n Fornecer uma visão abstrata dos dados - detalhes de como dados são armazenados e mantidos são transparentes para o usuário.

Usuários de um SGBD

n Usuários finais – interagem com o BD através dos programas aplicativos disponíveis.

n Programadores de aplicação – interagem com o sistema por meio da DML que é envolvida por programas escritos na linguagem hospedeira (C, Pascal, Java, PHP...)

n Usuários sofisticados - interagem com o BD sem escrever código (programas). Formulam solicitações ao BD por meio de linguagens de consulta.

n Administrador do Banco de Dados (ABD) - pessoa responsável pelo controle e manutenção do BD. Também conhecido como DBA.

Usuários de um SGBD

Usu áriosdo BD Usuários Finais Programadores de Aplicaç ões Usuários Sofisticados Administrador do BD (ABD)

Interface com o Banco de Dados

Interface com as aplicaç ões Programas Aplicativos Consulta (query) Esquema do BD SGBD Armazenamento do BD

Funções de um ADB / DBA

n Definir o esquema – criar o esquema do BD escrevendo um conjunto de definições em DDL, que resultarão no dicionário de dados;

n Definir a estrutura de dados e o m étodo de acesso aos dados;

n Modificar o esquema e a organização física do BD;

n Fornecer autorização de acesso ao BD, regulando o acesso de usuários à partes específicas do sistema;

n Especificar regras de integridade.

Exemplos de SGBD’s

n SQL Server n Postgres n Firebird n MySql n Oracle

O que é um Sistema de

Banco de Dados?

n É um ambiente de Hardware e de Software composto por dados armazenados em um banco de dados(BD), pelo SGBD e os programas de aplicação.

n São projetados para gerir grandes volumes de dados.

n O gerenciamento de dados implica a definição das estruturas de armazenamento dos dados e a definição dos mecanismos para a manipulação desses dados.

n Deve garantir a segurança desses dados, impedir tentativas de acesso não autorizadas, além de controlar o acesso concorrente.

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Ambiente de um Sistema de

Banco de Dados:

Sistema de Banco de Dados

SGBD

Processamento de consultas Acesso aos dados armazenados Programas de aplicação / consultas

Dados armazenados Programadores / Usuários

Defini ção dos dados

Arquitetura de um Sistema de

Banco de Dados

n Arquitetura de um sistema de banco de dados objetiva separar o banco de dados físico das aplicações do usuário através de três diferentes níveis de abstração.

n Nível físico – Descreve a estrutura física de

armazenamento do BD, a organiza ção de arquivos e os métodos de acesso.

n Nível lógico – Descreve a estrutura do BD completo sob o ponto de vista do usuário. Descrições de entidades, atributos, relacionamentos, operações e restrições.

n Nível de visão – também chamado de visões de usuário.

Arquitetura de um Sistema de

Banco de Dados

Visão Visão Nível L ógico Nível Físico Visão

Instâncias e Esquemas

n Um banco de dados muda ao longo do tempo por meio de informações que nele são inseridas ou excluídas.

n O conjunto de informações contidas em determinado banco de dados, em um dado momento, é chamado de

Instância do Banco de Dados.

n O projeto geral do banco de dados é chamado de

esquema. Os esquemas são alterados com pouca

frequência.

Independência de Dados

n A capacidade de modificar a definição dos esquemas em determinado n ível, sem afetar o esquema no nível superior, é chamado de independência de dados.

n Existem dois níveis de independência de dados:

n 1 – Independência de Dados Física: é a capacidade de modificar o esquema físico sem que, com isso, qualquer programa de aplicação precise ser reescrito. Ex: modificar o armazenamento para aprimorar o desempenho.

n 2 – Independência de Dados Lógica: é a capacidade de modificar o esquema lógico sem que, com isso, qualquer programa de aplicação precise ser reescrito. Ex: manipulação de atributos.

O que é um Modelo de Dados

n Um conjunto de ferramentas conceituais usadas para a descrição de dados, relacionamento entre dados, semântica de dados e regras de consistência.

n Os vários modelos que vêm sendo desenvolvidos são classificados em três diferentes grupos:

q Modelos lógicos com base em objetos;

q Modelos lógicos com base em registros;

q Modelos físicos.

n Os Modelos Físicos de dados são usados para descrevê-los no nível mais baixo. Em contraste com os Modelos Lógicos, há poucos modelos físicos de dados em uso.

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Modelos Lógicos com Base em

Objetos

n São usados na descrição de dados no nível lógico e de visões.

n São caracterizados por dispor de recursos de estrutura ção bem mais flexíveis e por viabilizar a especificação explícita das restrições dos dados.

n Abstração em mais alto nível.

n Existem vários modelos nessa categoria, e outros ainda estão por surgir.

n Entre eles destacam-se:

q Modelo Entidade-Relacionamento

q Modelo Orientado a Objetos

Modelo

Entidade-Relacionamento

n É largamente usado, na prática.

n Tem por base a percepção do mundo real como um conjunto

de objetos básicos, chamados entidades , e do relacionamento entre eles.

n Uma entidade é uma “coisa” ou um “objeto” do mundo real

que pode ser identificado por outro objeto.

n Por exemplo, cada pessoa é uma entidade, as contas dos

clientes de um banco também podem ser consideradas entidades.

n As entidades são descritas no banco de dados por meio de

seus atributos .

n Por exemplo, os atributos número_conta e saldo descrevem

uma conta banc ária.

Modelo

Entidade-Relacionamento

n Um relacionamento é uma associação entre entidades.

n Por exemplo: um relacionamento depositante associa um

cliente a cada conta que ele possui.

n O conjunto de todas as entidades de um mesmo tipo, assim

como o conjunto de todos os relacionamentos de mesmo tipo são denominados conjunto de entidades e conjunto de

relacionamentos.

n Além das entidades e dos relacionamentos, o modelo E-R

representa certas regras, as quais o banco de dados precisa respeitar.

n Um regra importante é o mapeamento de cardinalidades , as quais expressam o número de entidades às quais a outra entidade se relaciona por meio daquele conjunto de relacionamentos.

Modelo

Entidade-Relacionamento

n Toda estrutura lógica do banco de dados pode ser expressa

por meio do diagrama E-R, que é composto dos seguintes elementos:

q Retângulos: que representam os conjuntos de entidades.

q Elipses: que representam os atributos.

q Losangos: que representam os relacionamentos entre os conjuntos de entidades.

q Linhas: que unem os atributos aos conjuntos de entidades e o conjunto de entidades aos seus relacionamentos.

q Vejamos:

Modelo

Entidade-Relacionamento

q Diagrama Entidade-Relacionamento.

n Cada componente é rotulado com o nome da entidade ou relacionamento que representa.

n Considere uma parte do sistema bancário composta pelos clientes e suas respectivas contas.

n O Modelo ER evolui naturalmente para o Modelo Relacional (Modelo lógico baseado em registros).

NOME CPF _ENDEREÇO CIDADE

cliente _depositante conta

SALDO NUMERO

Modelo Orientado a Objetos

n Fundamentado no paradigma da programação orientada a

objetos: q Classes, q Instância, q Métodos, q Atributos, q Mensagens, etc.

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Modelo Orientado a Objetos

n Na prática, evolui tamb ém para o Modelo Relacional (Modelo lógico baseado em registros),

n Mapeamento Objeto-Relacional.

Modelo Lógico com Base em

Registros

n Descreve os dados no ní vel lógico e de visão.

n Diferente dos modelos com base em objetos, este tipo de modelo é usado tanto para especificar a estrutura l ógica do banco de dados quanto para implementar uma descriç ão de alto ní vel.

n Ní vel de abstraç ão menor que os Modelos Lógicos com Base em Objetos.

n São assim denominados porque o banco de dados é estruturado por meio de registros de tamanho fixo de todos os tipos ( char , int, etc).

n O uso de registros fixos simplifica a implementaç ão do banco de dados no ní vel físico.

Modelo Lógico com Base em

Registros

n Podemos referenciar três modelos de dados com base em registros, são eles:

n Modelo de rede, Modelo Hier árquico e MODELO RELACIONAL. n O Modelo Relacional é o que é mais usado atualmente.

n Vejamos alguns detalhes do Modelo Relacional:

n Dados e suas associações são representados por uma coleç ão de tabelas;

n Cada tabela possui múltiplas colunas e cada uma possui um nome único;

n Fortemente fundamentado na Álgebra Relacional e no c álculo relacional;

n Mais difundido dentre todos os modelos de dados;

Modelo Relacional

14532 Fpolis Rua 23 Arthur 53256 Biguaçú Av. 43 Marcos 53256 Fpolis Largo 2 Tiago 521 S.Jos é R. 51 João 1452 Fpolis Av. 2 Pedro Nconta cidade rua nome 14532 4651 53256 521 1452 Nconta 8767.02 456.25 465.52 6565.74 2452.25 saldo Cliente Conta

Linguagens de Acesso a um BD

n Um sistema de banco de dados proporciona dois tipos de linguagens, conhecemos genericamente como SQL (Strutured Query Language):

n Uma específica para os esquemas do banco de dados que é a DDL (DDL-Data Definition Language).

n Outra para expressar consultas e atualizações (DML

-Data Manipulation Language).

Exercício

1 – Estabeleça uma relação entre: dado, informação e conhecimento? 2 – Qual o seu conceito para Banco de Dados?

3 – No seu entendimento o que é um SGBD? 4 - Quais características você destacaria em um SGBD? 5 - Quais funcionalidades você destacaria em um SGBD?

6 - Basicamente quais são os usu ários de um SGBD e de que forma os mesmos interagem com o Banco de Dados?

7 - Cite algumas atribuições do ABD/DBA? 8 - Cite alguns exemplos de SGBD's? 9 – Como é formado um Sistema de Banco de Dados?

10 - Quais os níveis de abstração são representados em uma arquitetura de um sistema de banco de dados. Comente cada n ível?

11 - O que você entende por instância de um banco de dados? 12 - Conceitue metadados?

13 - O que é a independência de dados e quais são seus n íveis? 14 – O que é um modelo de Banco de Dados?

15 - Explique a relação entre os modelos lógicos com base em objetos e os modelos lógicos com base em registros e as suas respectivas subdivisões?

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Bibliografia

TONSIG, S. L. Engenharia de Software – Análise e Projeto de Sistemas. Editora Ciência Moderna, 2ª Edição, 2008.

SILBERSCHATZ, A. KORTH, H. F. e SUDARSHAN, S. Sistemas de Bancos de Dados. São Paulo: Makron Boks, 1999.

MACHADO e F. ABREU M. Projeto de Banco de Dados – Uma Visão Prática. São Paulo: Editora Erica, 2007.