Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Nos dias que correm, as Bases de Dados estão por toda a parte.

Diariamente, sem nos apercebermos, contribuímos para que Bases de Dados de menor ou maior dimensão sejam consultadas ou atualizadas.

Basta uma ida ao hipermercado, a uma caixa Multibanco, ou fazer um registo num qualquer site da Internet.

Quando um aluno falta, os dados relativos à sua falta são introduzidos numa Base de Dados da escola, juntando-se a outros dados já existentes sobre ele, como os seus dados pessoais e as suas notas.

Os dados, matéria-prima da informação, hoje em dia valem milhões. Toda a gente quer saber mais sobre toda a gente. Isto é verdade essencialmente ao nível das empresas, onde o objetivo é o lucro e o lucro consegue-se pela angariação de clientes. As empresas utilizam a informação de que dispõem para contactar públicos alvo, escolhidos de entre muitos e que reúnem as características certas para que sejam potenciais clientes.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados No entanto, a informação e as Bases de Dados não estão presentes nas empresas apenas para esse fim. Têm também um papel fundamental na sua organização e na eficiência do seu funcionamento. Vejamos a informação sobre os funcionários, os clientes, os fornecedores e os artigos. É sobre estes dados que é feita a contabilidade, a faturação, a gestão de stocks, a gestão de produção, etc.

Cabe a cada empresa ou instituição decidir que informação guardar, que Bases de Dados manter. Estas variam muito com a área de negócio ou com o tipo de atividade da empresa ou instituição, mas todas possuem Bases de Dados, pois todas necessitam de armazenar informação.

Mesmo sem nos apercebermos, as Bases de Dados estão também em nossas casas. Exemplos disso são as listas de contactos telefónicos, ou mesmo a lista dos nossos CDs.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados É Software que disponibiliza serviços básicos, como criação, acesso e manutenção da informação de uma Base de Dados.

Os SGBD surgiram como solução para resolver os problemas dos Sistemas de Ficheiros. O aumento do volume de informação que se tornou necessário manipular e o crescimento do número de aplicações, tornou necessário o aparecimento de um software que fizesse a gestão de um repositório de dados que pudesse ser acedido por diversas aplicações, evitando deste modo problemas de redundância e a consequente inconsistência de informação.

Os sistemas de armazenamento de operações bancárias, os sistemas de reservas de companhias de aviação, os sistemas das companhias de seguros, as Bases de Dados empresariais, que guardam informação relativa a clientes, fornecedores, funcionários, contabilidade, stocks, gestão de produção, entre outros, tornaram necessária uma nova forma de armazenamento e gestão de dados.

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Um SGBD permite: • • •

Definir a estrutura a utilizar para o armazenamento de dados; Manipular os dados armazenados na Base de Dados; Controlar os dados armazenados, estabelecendo permissões de acesso.

Modelos Lógicos de Bases de Dados • Modelo baseado em objetos • Modelo de Registos • • •

Modelo hierárquico Modelo de rede Modelo relacional

Destes modelos, o Modelo Relacional é sem dúvida o mais utilizado.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Para construir uma base de dados: Análise Identificação das necessidades Produção das especificações iniciais Estudo de viabilidade Análise de requisitos Análise dos processos Modelos dos processos do utilizador

Modelos dos processos do sistema Diagramas de fluxo de dados, dicionário de dados, mini- especificações

Análise dos dados Modelos dos dados Diagramas de entidade - relacionamento

Especificação de projeto Orientação para processos Diagramas de estrutura de dados

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O processo de construção de uma Base de Dados passa por diversas fases, num processo não linear que pode ser chamado de ciclo de vida de uma Base de Dados.

A fase seguinte será executada após a fase anterior estar completa, havendo no entanto necessidade de, por diversas vezes ao longo deste processo, retroceder a uma fase anterior para realizar determinados ajustes.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Principais passos para a construção de uma Base de Dados:

Traçar os objetivos É necessário estabelecer objetivos concretos para o projeto a realizar e não ter apenas uma ideia vaga do que se pretende que seja o produto final.

Adquirir um conhecimento profundo do problema Esta é uma etapa fundamental de qualquer projeto pois sem um conhecimento do problema será impossível atingir os objetivos propostos. Para se adquirir esse conhecimento podemos recorrer a entrevistas, sondagens, à observação direta, à consulta de documentação ou a qualquer outro processo que se julgue conveniente dependendo de cada caso concreto.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Esta fase implica um envolvimento de toda a gente que participa no projeto, quer sejam gestores ou futuros utilizadores da Base de Dados.

Desenho Na posse do conhecimento necessário para dar início ao projeto será agora altura de começar a elaborar o desenho da futura Base de Dados.

Será elaborado um desenho conceptual que envolve a definição do aspeto dos formulários, relatórios, páginas Web e outras formas de apresentação e de entrada dos dados.

O desenho lógico é feito tendo como base o desenho conceptual e estabelece o funcionamento e a estrutura da aplicação. É nesta fase que as relações são normalizadas.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Poderão ser utilizados diversos diagramas para definir e documentar o fluxo lógico dos dados.

No desenho físico, as relações serão implementadas no SGBD escolhido.

Construção Nesta fase é elaborada toda a codificação necessária para o funcionamento da aplicação e reunidos todos os componentes para que a aplicação fique funcional.

Serão efetuados testes de modo a garantir a fiabilidade necessária.

No final desta fase a aplicação estará pronta para ser instalada no ambiente de produção real.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Implementação Instalação da aplicação no seu ambiente final, onde durante algum tempo deverá coexistir com a aplicação antiga (caso exista), para a deteção de possíveis erros.

Manutenção Será necessário que uma equipa técnica assegure a manutenção da aplicação de modo a resolver qualquer situação anómala.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Modelo Relacional O Modelo Relacional é baseado num modelo matemático, a teoria dos conjuntos, o que faz dele um modelo seguro e robusto.

Felizmente, para o utilizar não existe a necessidade de aprender a teoria dos conjuntos, assim como para utilizar um computador não necessitamos saber como este funciona internamente.

As bases teóricas deste modelo foram publicadas em 1970 por E. F. Codd. Apenas vinte anos depois apareceu o primeiro sistema baseado no Modelo Relacional.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados ELEMENTOS SOBRE OS QUAIS ASSENTA A CONSTRUÇÃO DAS BASES DE DADOS RELACIONAIS

A estrutura principal do Modelo Relacional é a Relação, que vulgarmente é representada por uma Tabela. Por isso podemos dizer que uma Base de Dados Relacional é constituída por um conjunto de tabelas.

As tabelas do Modelo Relacional estão divididas em colunas, designadas por Campos e linhas designadas por Registos.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Uma tabela de uma Base de Dados Relacional tem que possuir as seguintes características: • • • •

Não pode possuir nomes de campos repetidos; Não podem existir registos (linhas) exatamente iguais dentro da mesma tabela; A ordem dos campos não possui qualquer significado; A ordem dos registos não possui qualquer significado.

Todos os valores de um campo pertencem a um domínio bem definido.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados O CONCEITO DE CHAVE Para cada tabela no Modelo Relacional deve existir uma chave, que é constituída pelo conjunto mais pequeno de campos da tabela de modo a que identifique cada registo de forma única.

CHAVE CANDIDATA Chama-se chave candidata ao campo ou ao conjunto de campos capazes de identificar de forma única cada registo da tabela.

Uma tabela pode possuir várias chaves candidatas.

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Para a tabela anterior teríamos duas chaves candidatas, o número do empregado (N_Empregado) e o número de contribuinte (N_Contrib).

Nota: O nº de telefone não é chave candidata pois podemos ter um casal a trabalhar para a mesma firma.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados CHAVE PRIMÁRIA A chave primária é a chave escolhida de entre as chaves candidatas para identificar cada registo de forma única.

Uma chave primária não pode conter valores nulos.

CHAVE ESTRANGEIRA Chama-se chave estrangeira a um campo ou a um conjunto de campos de uma tabela quando esse campo ou conjunto de campos são chave primária em uma outra tabela.

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O campo código postal (C_Postal) é chave estrangeira da tabela de empregados, isto porque C_Postal é chave primária da tabela de códigos postais que a seguir se apresenta.

Nota: Quando uma chave é constituída apenas por um campo da tabela, assume a designação de Chave Simples.

Quando é constituída por mais do que um campo, é denominada de Chave Composta.

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RELACIONAMENTO ENTRE TABELAS

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Representação das tabelas Empregados N_Empregado Nome Telefone Morada CPostal N_Contrib Uma outra forma de representar a tabela será a seguinte: Empregados=N_Empregado+Nome+Telefone+Morada+CPostal+N _Contrib

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados O MODELO ENTIDADE-RELACIONAMENTO

O modelo Entidade-Relacionamento (E-R) destina-se a facilitar a transformação daquilo que nós observamos no mundo real numa estrutura de dados. O modelo E-R ajudando-nos, a partir da análise de requisitos, a definir como se organizam logicamente os dados.

O modelo E-R integra-se no desenho conceptual da Base de Dados.

Para este modelo interessa-nos saber com que entidades iremos trabalhar, que relações existem entre essas entidades e que informação, ou seja, que atributos dessas entidades necessitamos guardar.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados O CONCEITO DE ENTIDADE Uma entidade pode ser vista como um qualquer objeto ou assunto importante para o problema e sobre o qual se necessita guardar informação.

Ao nível do Modelo Relacional, as entidades correspondem às tabelas.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados O CONCEITO DE ATRIBUTO Cada instância de entidade é caracterizada pelos valores de um conjunto de atributos a ela associados. Por exemplo, cada aluno tem um nome, uma morada, etc.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados RELAÇÕES ENTRE ENTIDADES (ASSOCIAÇÃO)

As entidades podem estar relacionadas umas com as outras. Pode definir-se Relação entre entidades como qualquer tipo possível de ligação que possa existir entre elas.

Grau de associação: O grau de associação mostra como estão ligadas quantitativamente duas entidades relacionadas.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Existem 3 tipos principais de associação: •A associação de um para um (1:1) Caso em que a um elemento corresponde um outro elemento;

•A associação de um para muitos (1:N) Caso em que a um elemento podem corresponder um ou mais elementos;

•A associação de muitos para muitos N:M Caso em que vários elementos correspondem a vários elementos.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados DIAGRAMA ENTIDADE-RELAÇÃO Um diagrama E-R representa as entidades envolvidas no problema em estudo e as relações que existem entre essas entidades.

Nota: Existem várias notações para a construção deste tipo de diagrama.

Cada entidade é representada dentro de um retângulo.

Aluno As relações entre entidades são representadas por linhas.

1 : N (um para muitos)

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Regras e convenções utilizadas para a construção dos E-R: • • • • • • • •

Uma entidade não pode aparecer mais que uma vez no diagrama; Deverá ser evitado o cruzamento de linhas; O nome da entidade deverá ser um substantivo no singular e identificá-la com clareza; A relação entre entidades deve ser transmitida através de um verbo elucidativo que transmita claramente o tipo de relação; Quando a relação se processa da esquerda para a direita, o nome da relação é escrita por cima da linha; Quando a relação se processa da direita para a esquerda, o nome da relação é escrita por baixo da linha; Quando a relação se processa de cima para baixo, o nome da relação é escrita à direita da linha; Quando a relação se processa de baixo para cima, o nome da relação é escrita à esquerda da linha.

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Quando o nome da relação é óbvio, poderá ser omitido.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados CONVERSÃO DO MODELO E-R NO MODELO RELACIONAL •

As relações de um para um (1:1) deverão ser cuidadosamente analisadas, pois podem dar origem a apenas uma tabela que reúne os atributos das duas entidades.

•

Cada entidade do E-R dá origem a uma tabela do Modelo Relacional, salvo a particularidade de algumas relações de um para um (1:1), como foi referido no ponto anterior.

•

Cada relação de muitos para muitos (N:M) origina geralmente uma nova tabela.

•

Os atributos de cada entidade constituirão os campos das tabelas.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Exemplo:

Desta forma obtemos as tabelas Escola e Professor.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Escola Código Nome DataDaFundação Morada Telefone Professor ID Nome DataNascimento Morada Telefone CódigoEscola

Não é regra mas…

Quando temos uma relação de um para muitos, como no caso da relação Escola‑Professor, colocam-se os campos da chave da tabela do lado de menor grau (1) na tabela de maior grau (N).

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados As relações de N:M geralmente originam 3 tabelas. Duas tabelas correspondentes a cada uma das entidades envolvidas e uma outra tabela, constituída pelas chaves das duas primeiras tabelas e se necessário por mais algum atributo comum que se pretenda guardar.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados CD IDCD NomeÁlbum AnoEdição Empréstimo IDEmpréstimo NomePessoa DataInício DataFim Empréstimo_CD IDEmpréstimo IDCD

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados NORMALIZAÇÃO A normalização é um processo sistemático constituído por um conjunto de regras e que tem como principal objetivo a eliminação da redundância nos dados.

O processo de normalização é conseguido pela realização de uma sequência de passos.

Cada passo é cumprido pela verificação de determinadas condições e conduz a Base de Dados a um novo estado A cada um desses estados dá-se o nome de Forma Normal.

1FN

2FN

3FN

BCFN

4FN

5FN

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados O resultado da aplicação do processo de normalização será a decomposição das tabelas existentes em tabelas cada vez mais pequenas. À medida que caminhamos para a direita na escala das formas normais, maior será o número de tabelas existentes e menor será a redundância.

A aplicação da normalização nunca pode originar perda de informação.

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Professor = IDProf + NomeProf + {CodEscola + NomeEscola} + LocalidadeP + EndereçoP + CPostalP Nota: Sempre que existe um grupo de atributos que se pode repetir mais que uma vez, utilizam-se as chavetas {} IDProf

NomeProf

CodEscola

NomeEscola

LocalidadeP

EndereçoP

CPostalP

IDProf

NomeProf

CodEscola

NomeEscola

LocalidadeP

EndereçoP

CPostalP

123456

André Silva

1308

ES Boa Nova

Porto

Rua de cima, 11

4000-123

123457

Paulo Mendes

1308, 1235

ES Boa Nova, ES Leça

Matosinhos

Av. Central, 4

4450-321

123458

Maria Pereira

1235

ES Leça

Porto

Rua de Baixo, 43

4000-123

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados 1FN Para que uma estrutura não normalizada passe a estar na 1FN é necessário que cada ocorrência de um atributo seja elementar (possua apenas um único valor).

Professor = IDProf + NomeProf + { CodEscola + NomeEscola }+ LocalidadeP + EndereçoP + CPostalP

A tabela tem dois atributos o primeiro relacionado com o professor e o segundo relacionado com a escola.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Professor =

IDProf + NomeProf + { CodEscola + NomeEscola }+ LocalidadeP + EndereçoP + CPostalP

Podemos então dividir a tabela inicial em duas tabelas.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Professor = IDProf + NomeProf + LocalidadeP + EndereçoP + CPostalP EscolaProfessor = CodEscola IDProf NomeEscola

CodEscola 

IDProf 

NomeEscola

1308

123456

ES Boa Nova

1308

123457

ES Boa Nova

EscolaProfessor = CodEscola + IDProf + NomeEscola

Foi eliminada alguma redundância.

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Professor IDProf 

NomeProf

LocalidadeP

EndereçoP

CPostalP

123456

André Silva

Porto

Rua de cima, 11

4000-123

123457

Paulo Mendes

Matosinhos

Av. Central, 4

4450-321

123458

Maria Pereira

Porto

Rua de Baixo, 43

4000-123

EscolaProfessor CodEscola 

IDProf 

NomeEscola

1308

123456

ES Boa Nova

1308

123457

ES Boa Nova

1235

123457

ES Leça

1235

123458

ES Leça

Existe no entanto ainda redundância

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados 2FN Para que uma tabela se encontre na 2FN terá que obedecer às seguintes condições: • •

Está na 1FN; Cada atributo não chave tem que depender da totalidade da chave e não apenas de parte dela.

EscolaProfessor = CodEscola + IDProf Escola = CodEscola + NomeEscola Professor = IDProf + NomeProf + LocalidadeP + EndereçoP + CPostalP

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Professor IDProf 

NomeProf

LocalidadeP

EndereçoP

CPostalP

123456

André Silva

Porto

Rua de cima, 11

4000-123

123457

Paulo Mendes

Matosinhos

Av. Central, 4

4450-321

123458

Maria Pereira

Porto

Rua de Baixo, 43

4000-123

EscolaProfessor CodEscola 

IDProf 

1308

123456

1308

123457

1235

123457

1235

123458

Escola CodEscola 

NomeEscola

1308 1235

ES Boa Nova ES Leça

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados 3FN Para que uma tabela se encontre na 3FN terá que obedecer às seguintes condições: • •

Está na 2FN; Cada atributo depende apenas da chave primária da relação.

Professor = IDProf + NomeProf + LocalidadeP + EndereçoP + CPostalP

Não está na 3FN

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EscolaProfessor = CodEscola + IDProf Escola = CodEscola+ NomeEscola Professor = IDProf + NomeProf + EndereçoP + CPostalP CódigoPostal = CPostalP + LocalidadeP

Análise de Sistemas e Estruturação de Bases de Dados Vantagens da Normalização • • • • • • •

Estruturas de dados mais estáveis Elimina a redundância Obtêm-se um modelo de dados mais natural e mais simples Evitam-se os efeitos laterais da alteração Evitam-se os efeitos laterais da inserção Evitam-se os efeitos laterais da remoção Facilita a exploração e manutenção de ficheiros

Desvantagens da Normalização • Favorece a proliferação no n.º de tabelas • Favorece a fragmentação exagerada • Perigoso de seguir cegamente Conclusão: Normalizar? Sim, mas com bom senso…

Fontes: http://pt.wikipedia.org http://www.notapositiva.com http://pt.kioskea.net http://www.aprendercomastics.net