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

Transcrição

1 Banco de s Unidade I Visão Geral franciscogerson10@gmail.com Conteúdo programático, Informação e Conhecimento O que é um Banco de s Terminologias Associadas a Banco de s O que é um SGBD? Evolução em dire ção aos SGBD s Caracter ísticas importantes de um SGBD Funcionalidades de um SGBD Propósitos Gerais de um SGBD Usuários de um SGBD Funções de um ADB / DBA Exemplos de SGBD s O que é um Sistema de Banco de s? Ambiente de um Sistema de Banco de s Arquitetura de um Sistema de Banco de s Instâncias e Esquemas Independência de s O que é um Modelo de s Modelos L ógicos com Base em Objetos Modelo Entidade-Relacionamento Modelo Orientado a Objetos Modelos L ógicos com Base em Registros Modelo Relacional Linguagens de Acesso a um BD é a estrutura fundamental sobre a qual um sistema de informação é construído. símbolo intencionalmente destacado para representar uma característica ou propriedade da realidade a ser tratada. (Pompilho, 1995). 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 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. Por apresentar uma estrutura, podemos fazer uma decomposi ção, a fim de mostrar as partes que integram um elemento de dado: Elemento de dado = atributo + conteúdo peso 92,245 Qualquer elemento de dado sempre terá um atributo. 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. Já o conteúdo do dado pode assumir valores diferentes, em diferentes momentos no tempo. Os dados podem ser considerados características ou propriedades básicas de algo (pessoas, objetos, documentos, situações e concatenações destas coisas), cujo conteúdo deve ser unívoco. Os elementos de dados que sejam propriedades de uma mesma entidade (pessoa, objeto, documento, situação) podem ser agregados de maneira a formaro que é chamado de registro da entidade. CPF Nome José Antonio Maria José Roberto dos Santos Data de Nasc. 21/03/ /07/ /08/1967 Naturalidade Teresina Parnaíba Teresina Podemos observarque: s sobre pessoas

2 Informação Cada linha representa um registro que re úne atributos que formam uma coletânea de dados sobre pessoas. Cada linha faz referência a uma única pessoa. O conjunto de linhas (ou tuplas) forma uma tabela sobre pessoas. 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. 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. Este mecanismo ou decodificação objetiva reunir alguns dados de interesse, sob a ótica de uma análise. Os dados reunidos passam a apresentar um significado, de tal maneira que podem ser interpretados pelas pessoas, produzindo informação. Informação Conhecimento Para se obter a informação, 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. Para se gerar informação, no mínimo, é necessário conhecer antecipadamente o contexto essencial para o qual ela servirá. 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. 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. 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 Conhecimento O conhecimento compreende não só a informação, mas envolve também a experiência e depende do enfoque de quem está lidando com determinada informação. 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. Vejamos um exemplo da relação entre: Informação Conhecimento s: Disciplina Matrículas Aprovados Reprovados Desistentes Matemática Português Informação: 77,5% dos alunos matriculados em matemática foram aprovados, o restante 10% foram reprovados e 12,5% são desistentes. Conhecimento: Essa média superou a expectativa da escola. - Conclusão alcançada a partir da experiência e conhecimento das médias passadas

3 O que é Banco de s? São conjuntos de dados relacionados e de um determinado domínio. É uma coleção de fatos registrados que refletem o estado de certos aspectos de interesse do mundo real. A todo momento o conteúdo do banco de dados representa uma visão instantânea do estado do mundo real. Cada mudança em um item do banco de dados reflete uma mudança ocorrida na realidade. Terminologias Associadas a Banco de s Campo / Atributo - unidade básica de informação mínima com significado Registro / Tupla - conjunto de campos Tabela / Relação - conjunto de registros Domínio conteúdo da relação O que é um SGBD? O Sistema Gerenciador de Banco de s é um Sistema constituído por um conjunto de dados associados a um conjunto de programas de acesso a esses dados. O conjunto de dados, comumente chamado de banco de dados, contém informações sobre um determinado domínio (empresa, pessoas, etc). 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 PROGRAMA ARQUIVO SGBD BD Características importantes de um SGBD Separa ção entre programas e dados; Compartilhamento de dados e processamento multiusuário; Armazenamento do BD da sua própria descrição ou esquema. (metadados); Suporte para múltiplas visões de usuário. Funcionalidades de um SGBD Persistência Capacidade dos dados de um BD persistirem ao longo de diferentes execuções de programas de aplicação. Definição e manipulação de dados Funcionalidades fornecidas pelas linguagens do SGBD. Cópia, restauração e recuperação de dados Backup, restore (restauração), recovery(recuperação). Segurança prove mecanismos de acesso para consulta ou atualização dos dados. A segurança pode ser a nível de coleção de dados, atributos ou valores. Integridade mecanismos que garantam a consistência dos dados. Gerenciar as restrições de integridade. Controle de concorrência de transações transação é uma seqüência atômica de operações. Desempenho mecanismos de otimização.

4 Propósitos Gerais de um SGBD Usuários de um SGBD Ser eficiente através de suas funcionalidades provê um ambiente seguro, de fácil operação e íntegro. Fornecer uma visão abstrata dos dados - detalhes de como dados são armazenados e mantidos são transparentes para o usuário. Usuários finais interagem com o BD através dos programas aplicativos disponíveis. Programadores de aplicação interagem com o sistema por meio da DML que é envolvida por programas escritos na linguagem hospedeira (C, Pascal, Java, PHP...) Usuários sofisticados - interagem com o BD sem escrever código (programas). Formulam solicitações ao BD por meio de linguagens de consulta. Administrador do Banco de s (ABD) - pessoa responsável pelo controle e manutenção do BD. Também conhecido como DBA. Usuários de um SGBD Funções de um ADB / DBA Usuários Finais Interface com as aplicações Usuáriosdo BD Programadores Usuários Administrador do de Aplicações Sofisticados BD (ABD) Interface com o Banco de s Programas Consulta Esquema do Aplicativos (query) BD SGBD Definir o esquema criar o esquema do BD escrevendo um conjunto de definições em DDL, que resultarão no dicionário de dados; Definir a estrutura de dados e o método de acesso aos dados; Modificar o esquema e a organização física do BD; Fornecer autorização de acesso ao BD, regulando o acesso de usuários à partes específicas do sistema; Especificar regras de integridade. Armazenamento do BD Exemplos de SGBD s SQL Server Postgres Firebird MySql Oracle O que é um Sistema de Banco de s? 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. São projetados para gerir grandes volumes de dados. O gerenciamento de dados implica a definição das estruturas de armazenamento dos dados e a definição dos mecanismos para a manipulação desses dados. Deve garantir a segurança desses dados, impedir tentativas de acesso não autorizadas, além de controlar o acesso concorrente.

5 Ambiente de um Sistema de Banco de s: Programadores / Usuários Sistema de Banco de s Programas de aplicação / consultas SGBD Processamento de consultas Acesso aos dados armazenados Definição dos dados s armazenados Arquitetura de um Sistema de Banco de s 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. Nível físico Descreve a estrutura física de armazenamento do BD, a organização de arquivos e os métodos de acesso. Nível lógico Descreve a estrutura do BD completo sob o ponto de vista do usuário. Descrições de entidades, atributos, relacionamentos, operações e restrições. Nível de visão também chamado de visões de usuário. Arquitetura de um Sistema de Banco de s Visão Visão Nível Lógico Nível Físico Visão Instâncias e Esquemas Um banco de dados muda ao longo do tempo por meio de informações que nele são inseridas ou excluídas. O conjunto de informações contidas em determinado banco de dados, em um dado momento, é chamado de Instância do Banco de s. O projeto geral do banco de dados é chamado de esquema. Os esquemas são alterados com pouca frequência. Independência de s O que é um Modelo de s A capacidade de modificar a definição dos esquemas em determinado nível, sem afetar o esquema no nível superior, é chamado de independência de dados. Existem dois níveis de independência de dados: 1 Independência de s 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. 2 Independência de s Lógica: é a capacidade de modificar o esquema lógico sem que, com isso, qualquer programa de aplicação precise ser reescrito. Ex: manipulação de atributos. Um conjunto de ferramentas conceituais usadas para a descrição de dados, relacionamento entre dados, semântica de dados e regras de consistência. Os vários modelos que vêm sendo desenvolvidos são classificados em três diferentes grupos: Modelos lógicos com base em objetos; Modelos lógicos com base em registros; Modelos físicos. 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.

6 Modelos Lógicos com Base em Objetos São usados na descrição de dados no nível lógico e de visões. São caracterizados por dispor de recursos de estrutura ção bem mais flexíveis e por viabilizar a especificação explícita das restrições dos dados. Abstração em mais alto nível. Existem vários modelos nessa categoria, e outros ainda estão por surgir. Entre eles destacam-se: Modelo Entidade-Relacionamento Modelo Orientado a Objetos Modelo Entidade-Relacionamento É largamente usado, na prática. Tem por base a percepção do mundo real como um conjunto de objetos básicos, chamados entidades, e do relacionamento entre eles. Uma entidade é uma coisa ou um objeto do mundo real que pode ser identificado por outro objeto. Por exemplo, cada pessoa é uma entidade, as contas dos clientes de um banco também podem ser consideradas entidades. As entidades são descritas no banco de dados por meio de seus atributos. Por exemplo, os atributos número_contae saldo descrevem uma conta banc ária. Modelo Entidade-Relacionamento Um relacionamentoé uma associação entre entidades. Por exemplo: um relacionamento depositanteassocia um clientea cada contaque ele possui. 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. Além das entidades e dos relacionamentos, o modelo E-R representa certas regras, as quais o banco de dados precisa respeitar. 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 Toda estrutura lógica do banco de dados pode ser expressa por meio do diagrama E-R, que é composto dos seguintes elementos: Retângulos: que representam os conjuntos de entidades. Elipses: que representam os atributos. Losangos: que representam os relacionamentos entre os conjuntos de entidades. Linhas: que unem os atributos aos conjuntos de entidades e o conjunto de entidades aos seus relacionamentos. Vejamos: Modelo Entidade-Relacionamento NOME CPF cliente ENDEREÇO depositante CIDADE Diagrama Entidade-Relacionamento. NUMERO conta Cada componente é rotulado com o nome da entidade ou relacionamento que representa. Considere uma parte do sistema bancário composta pelos clientes e suas respectivas contas. O Modelo ER evolui naturalmente para o Modelo Relacional (Modelo lógico baseado em registros). SALDO Modelo Orientado a Objetos Fundamentado no paradigma da programação orientada a objetos: Classes, Instância, Métodos, Atributos, Mensagens, etc. Representado atrav és da UML, vejamos:

7 Modelo Orientado a Objetos Na prática, evolui também para o Modelo Relacional (Modelo lógico baseado em registros), Mapeamento Objeto-Relacional. Modelo Lógico com Base em Registros Descreve os dados no nível lógico e de visão. Diferente dos modelos com base em objetos, este tipo de modelo é usado tanto para especificar a estrutura lógica do banco de dados quanto para implementar uma descrição de alto nível. Nível de abstração menor que os Modelos Lógicos com Base em Objetos. São assim denominados porque o banco de dados é estruturado por meio de registros de tamanho fixo de todos os tipos (char, int, etc). O uso de registros fixos simplifica a implementação do banco de dados no nível físico. Modelo Lógico com Base em Registros Modelo Relacional Podemos referenciar três modelos de dados com base em registros, são eles: Modelo de rede, Modelo Hierárquico e MODELO RELACIONAL. O Modelo Relacional é o que é mais usado atualmente. Vejamos alguns detalhes do Modelo Relacional: s e suas associações são representados por uma coleção de tabelas; Cada tabela possui múltiplas colunas e cada uma possui um nome único; Fortemente fundamentado na Álgebra Relacional e no cálculo relacional; Mais difundido dentre todos os modelos de dados; Cliente nome Pedro João Tiago Marcos Arthur rua Av. 2 R. 51 Largo 2 Av. 43 Rua 23 cidade Fpolis S.José Fpolis Biguaçú Fpolis Nconta Conta Nconta saldo Linguagens de Acesso a um BD Exercício Um sistema de banco de dados proporciona dois tipos de linguagens, conhecemos genericamente como SQL (Strutured Query Language): Uma específica para os esquemas do banco de dados que é a DDL (DDL-Data Definition Language). Outra para expressar consultas e atualizações (DML - Data Manipulation Language). 1 Estabeleça uma relação entre: dado, informação e conhecimento? 2 Qual o seu conceito para Banco de s? 3 No seu entendimento o que éum 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 s? 7 - Cite algumas atribuições do ABD/DBA? 8 - Cite alguns exemplos de SGBD's? 9 Como éformado um Sistema de Banco de s? 10 - Quais os níveis de abstração são representados em uma arquitetura de um sistema de banco de dados. Comente cada nível? 11 - O que você entende por instância de um banco de dados? 12 - Conceitue metadados? 13 - O que éa independência de dados e quais são seus n íveis? 14 O que éum modelo de Banco de s? 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? 16 - Diferencie as linguagens DML e DDL?

8 Bibliografia TONSIG, S. L. Engenharia de Software Análise e Projeto de Sistemas. Editora Ciência Moderna, 2ª Edição, SILBERSCHATZ, A. KORTH, H. F. e SUDARSHAN, S. Sistemas de Bancos de s. São Paulo: Makron Boks, MACHADO e F. ABREU M. Projeto de Banco de s Uma Visão Prática. São Paulo: Editora Erica, Notas de aula