Desenvolvimento de uma base de dados
Realidade
Bases de dados relacionais e SQL
Modelo conceptual
(e.g. Modelo Entidade-Associação)
○ Conceitos básicos de bases de dados relacionais
○ A 3ª forma normal
○ Structured Query Language (SQL)
Modelo lógico
(e.g. Modelo Relacional)
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Graça Abrantes
Modelo lógico: SGBD relacional
Relação
Baseiam-se num conjunto de conceitos teóricos
Nas bases de dados relacionais a estrutura
fundamental é a relação.
ç
apresentados
p
em 1970 p
por E. F. Codd.
Uma relação é definida por
Vantagens dos SGBD relacionais:
– um esquema e
– uma tabela.
– simplicidade dos conceitos que utilizam
– existência de definições formais para os conceitos
Um esquema é composto:
• permitiram uma rápida divulgação
• permitiram a adesão de diversos fabricantes de software;
– pelo nome da relação
– pelos nomes dos atributos
– adequação à representação de muitos dos aspectos que
constituem a realidade
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4
1
Tabelas e esquemas - exemplos
Atributos
Tabela – exemplo:
Um atributo Ai toma valores num conjunto Di
chamado domínio do atributo.
– O domínio determina o tipo de valores que o atributo pode
tomar.
Dado U={A1, A2,...,An}, uma relação R sobre U é
Esquema desta tabela:
um subconjunto de D1 x D2 x ... x Dn.
Conc_1998 (FID, Shape, AREA, PERIMETER, COD_NUTS, DTCC,
DT, DISTRITO, AGRUPC, CONCELHO)
A cada tuplo deste produto cartesiano dá-se
dá se o nome
Outros exemplos de esquema de uma tabela:
de instância da relação R.
PqCampismo(código, designação, capacidade, prop)
Rios (FID, Shape, LENGTH, CODRIOS, DESIGNAÇÃO, TIPO)
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2. Tabela
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Observações
os valores de cada atributo pertencem a um mesmo
domínio;
o valor de um atributo é sempre atómico;
– isto é, numa tabela, no cruzamento de uma linha com uma coluna
só pode existir um valor de atributo;
O conjunto das instâncias da relação R constituí uma
numa relação não podem existir instâncias iguais;
a ordem porque se encontram as instâncias de uma relação
e os seus atributos é irrelevante;
tabela em que
p
podem existir instâncias sem valores em alguns
g
dos seus
- as linhas são as instâncias (ou registos)
atributos; neste caso o atributo diz-se opcional e o seu
valor é null;
os nomes (ou identificadores) dos atributos que
constituem o esquema de uma relação são únicos nessa
relação.
- as colunas são os atributos (ou campos)
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2
Chave(s) de uma relação
Chave primária e chave estrangeira
Um conjunto de atributos que tomam valores diferentes
Nos SGBD relacionais, para representar as associações
para cada instância da relação é uma chave da relação.
existentes entre as várias entidades utilizam-se esquemas
Chave
h
primária
i
i da
d
de relações em que figuram atributos comuns.
tabela Distrito
– cada instância pode ser identificada pelo valor da chave: o valor da
chave nunca se repete.
– Exemplo:
Uma chave pode ser composta por um ou mais atributos.
Um atributo que pertence à chave, designa-se por Atributo
primário; um atributo que não pertence à chave, designa-se
por Atributo não primário.
Chave primária de uma relação é um subconjunto
mínimo de atributos cujos valores permitem identificar de
modo único cada uma das instâncias dessa relação.
Uma chave estrangeira de uma relação
é um conjunto de atributos que é chave
primária de outra relação.
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Modelo relacional - Dependências
funcionais
Modelo relacional: 1ª forma normal
Todos os atributos tomam valor único.
Exemplo: Em vez de
•
nome
tipo
•
fronteira
Tejo
principal
marítima, terrestre
Mondego
principal
marítima
tipo
fronteira
marítima
fazer:
nome
fronteira
terrestre
Tejo
principal
sim
sim
Mondego
principal
sim
não
Dada um relação
ç R definida sobre um conjunto
j
de atributos U={A1, A2, …, An}, diz-se que o
atributo Ak depende funcionalmente do
atributo Ai (Ai→Ak) se e só se sempre que duas
instâncias tiverem o mesmo valor em Ai tiverem
também o mesmo valor em Ak.
D
Dependência
dê i funcional
f i l
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12
3
Modelo relacional: 2ª forma normal
•
•
Modelo relacional: 3ª forma normal
•
A relação tem que estar na 1ª forma normal
Não existem dependências funcionais entre
atributos que não pertencem à chave primária e
partes da chave primária
•
A tabela tem que estar na 2ª forma normal
Não existem dependências
p
funcionais entre
atributos que não pertencem à chave primária
•
• a 2ª forma normal só é relevante quando a chave
primária de uma tabela é composta por mais do que
um atributo
Por exemplo, a tabela conc_1998 não está na 3ª forma
normal
•
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Normalização
•
Nota: aqui só está uma parte da tabela conc_1998; mesmo
retirando o atributo DISTRITO, esta tabela ainda não
verificaria a 3ª forma normal porque contém mais
dependências funcionais ... (ver pág. 18)
Exemplo: 2ª FN
A passagem de uma forma normal para outra
pode implicar
p
p
a decomposição
p ç de uma tabela
num conjunto de tabelas.
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3ª FN
Exemplo: dada a tabela na 2ª forma normal
COD NUTS DTCC
COD_NUTS
CONCELHO DT DISTRITO
RC13206
1111
SINTRA
11 Lisboa
RC13205
1110
OEIRAS
11 Lisboa
substituir por 2 tabelas:
COD_NUTS
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DTCC CONCELHO
DT
RC13206
1111 SINTRA
11
RC13205
1110 OEIRAS
11
CODDT
DISTRITO
11
Lisboa
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4
Por que é que a tabela abaixo não está na 3ª
forma normal?
Tabela normalizada (3ª forma normal)
•
Numa tabela que verifica as primeiras três formas
normais,, qualquer
q q
atributo que
q não pertence
p
à
chave primária depende completamente e
exclusivamente da totalidade dessa chave.
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Exemplo:
18
Consistência, redundância e formas normais
Suponha que tem que estruturar um tema relativo
a árvores notáveis numa estrutura de dados
vectoriais de um sistema de informação geográfica
(SIG). Para cada árvore pretende registar o nome
comum, o nome científico, a família, a altura da
árvore e o diâmetro do tronco (DAP). Existe um
milhar de árvores notáveis na região de interesse,
havendo várias espécies representadas por
diversos indivíduos. Como estruturaria essa
informação no SIG?
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Para evitar redundâncias e para facilitar a manutenção da
consistência dos dados na base de dados, as tabelas
devem verificar as formas normais.
normais
A primeira forma normal é obrigatoriamente respeitada por
uma relação.
A segunda forma normal é obrigatoriamente respeitada por
uma relação cuja chave primária seja simples.
A segunda forma normal nas relações que possuem chave
primária composta e a terceira forma normal asseguram a
não existência de um certo tipo de redundâncias na base
de dados.
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Structured Query Language (SQL)
A instrução SELECT
As consultas a uma base de dados relacional fazem-se em
SQL recorrendo à instrução SELECT. Esta instrução
permite criar conjuntos de registos de uma ou mais tabelas
da base de dados seleccionados segundo diversos critérios.
SQL é uma linguagem
li
normalizada
li d (ANSI) para
consultas e actualizações de bases de dados
relacionais.
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A cláusula WHERE na instrução SELECT
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A cláusula WHERE (exemplos)
SELECT atributo1, atributo2, .... (ou *)
FROM tabela1, tabela 2, ...
WHERE condição;
esta instrução selecciona os
registos que verificam a
condição; na condição podem
ser utilizados operadores
relacionais (<, <=, >, >=, =,
<>) , operadores lógicos (NOT,
AND OR) e os operadores IN
AND,
e LIKE.
select * from solo where “CODSOLO” >= 800
select * from solo
where “CODSOLO” > 400 and “CODSOLO” <= 700
select * from solo
where not (“CODSOLO” > 400 and “CODSOLO” <= 700)
select * from solo
where “CODSOLO” <= 400 or “CODSOLO” > 700) (1)
(1)
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Nota: esta instrução selecciona exactamente as mesmas features que a
instrução
ç anterior
select * from conc_1998 where “CONCELHO” like ‘A%’
select * from rios
where "TIPO" = 'Principal' or
"DESIGNACAO" in ( 'Fronteira terrestre' , 'Fronteira marítima' )
select * from conc_1998 where “CONCELHO” = ‘’
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6
A cláusula WHERE nos SIG
Cruzamento de tabelas (“join”)
Nos SIG a condição da instrução SELECT também pode
A cláusula FROM especifica o(s) nome(s) da(s)
utilizar operadores relacionais espaciais: intersect, are
within a distance of, contain, are within, touch the
boundary of, ...
tabela(s) em que se encontram os registos a
seleccionar.
A instrução SELECT produz o produto cartesiano das
tabelas especificadas, isto é, cada registo do resultado
é composto por um registo de cada uma dessas
tabelas.
Num
N
cruzamento
t (join)
(j i ) de
d tabelas
t b l a cláusula
lá l WHERE
é utilizada para seleccionar no resultado do produto
cartesiano os tuplos que correspondem a registos em
que o valor de uma chave estrangeira é igual ao valor
de uma chave primária.
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Outro exemplo:
Exemplo (cruzamento ou join):
SELECT *
FROM conc,ValorAcrescentado
WHERE DTCC=codigo;
onde codigo é a chave
primária da tabela
ValorAcrescentado e DTCC
é a correspondente chave
estrangeira na tabela conc.
1.
2.
3.
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Suponha que pretende estruturar para uma determinada região um
tema relativo a culturas agrícolas numa estrutura de dados vectoriais
ç geográfica
g g
(SIG).
(
) Para cada parcela
p
de
de um sistema de informação
terreno ocupada por uma determinada cultura pretende-se registar (i)
o nome comum da espécie, (ii) o nome científico, (iii) o rendimento
médio da cultura na região, (iv) a data da sementeira ou plantação e
(v) a área da parcela. A região de interesse é um concelho rural do
norte de Portugal, com um elevado índice de desagregação das
parcelas.
Que estrutura de dados deve usar?
Explique porque é vantajoso usar duas tabelas na base de dados do
sistema de informação geográfica, uma referente a objectos
espaciais, outra com informação não espacial.
Como deve proceder para – através de pesquisas à base de dados que
estruturou – obter informação, para cada tipo de cultura, sobre a
primeira data de sementeira/plantação na região?
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