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Capítulo 2: Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados

Banco de Dados IIBanco de Dados IIProf. Carlos Eduardo PiresProf. Carlos Eduardo Pires

[email protected]@dsc.ufcg.edu.br

Capítulo 2: A Evolução dos Modelos de Dados e dos Sistemas de Gerência de Banco de Dados 2

Agenda

I.1 Um Hiato entre Especificação e Implementação

I.2 Especificação: Evolução dos Modelos Conceituais

I.3 Implementação: Evolução dos Modelos Lógicos

I.4 Projeto de Aplicações de Banco de Dados


Especificação

Implementação

I.1 Um Hiato entre Especificação e Implementação


Nível deAbstração

Especificação(ModelagemConceitual)

Implementação(Modelagem

Lógica)

ModeloRelacional

Modelo deEntidade e

Relacionamento BD I

Modelo deObjeto

ModeloObjeto-

Relacional

BD II


I.2 Especificação: Evolução dos Modelos Conceituais


Modelo de Entidade e Relacionamento

Idéia Básica: Entidade Atributos atômicos, compostos e multivalorados

(coleções) Relacionamentos entre entidades

Instâncias de Entidade Associações entre instâncias de entidade

Ponto Negativo Modelo Estático

Omisso quanto às operações com (instâncias) de entidades


Elementos de um Modelo de Objeto

Idéia Básica: Objeto Atributos complexos ou estruturados Atributos coleção

Conjunto, Bag, Lista, Array Atributo Identidade (OID)

Uma instância identifica um objeto Transparente e independente de aplicação

Associações entre objetos Se um objeto A está associado a um objeto B, então A deve fazer

referência ou apontar para B, ou A contém o OID de B, e/ou vice-versa

Operações (Métodos)


Classe de Objetos

Atributos e associações comuns a um conjunto de objetos

Atributo(s) chave Relacionamentos entre classes de objeto

Exprimem as associações entre objetos

Classe persistente Repositório de objetos da classe


Exemplo de Classe de Objeto

Classe Estudante Atributos

Matrícula << chave>> Nome Endereço

Rua Número Bairro Cep Prefixo Sufixo

Data_nasc Historico_escolar

Conjunto Disciplinas_feitas Referência_disciplina, período, media_final, status

O atributoOID étransparente


Exemplo de Classe de Objeto (cont.)

Classe Estudante Métodos

Calcula CRE Créditos Restantes Emissão do Histórico Escolar ...

Relacionamentos com outras classes Matriculado em Disciplina …

Repositório: Estudantes


Hierarquia de Classe

É possível declarar uma classe S como uma subclasse de outra classe C

S herda todas as propriedades da classe C, isto é, os atributos, os métodos e os relacionamentos de C

S pode ter seus próprios atributos, suas próprias operações, seus próprios relacionamentos e seu próprio repositório (S é uma extensão de C) Exemplo: a classe Estudante é uma subclasse de Pessoa

Relacionamento Subclasse é_um(a) (Sub)Classe Multiplicidade 1:1


Tipos de Métodos

Métodos de Instância Aplicáveis a um único objeto Exemplo

est.disciplinas_em_curso(), aplicável a um objeto da classe Estudante (est é um objeto da classe Estudante)

Parâmetro de entrada implícito: objeto self ou this

Métodos de Classe Não podem fazer referência a objeto self ou this Exemplo

Estudante.número_estudantes()


Métodos

Assinatura de um método (ou interface)Compreende

Nome do método Parâmetros Tipo do valor de retorno (opcional) Comentários sobre a lógica do método

Corpo (Código)


Métodos

Sobrecarga (“Overloading”)Métodos de uma classe com o mesmo nome,

porém com pelo menos um argumento diferente

imprime_histórico_escolar ( ) Sem argumentos

imprime_histórico_escolar (formato: string)

Um argumento do tipo String


Métodos

Polimorfismo Dois métodos, de classes diferentes, são polimorfos

se têm a mesma assinatura O conceito de polimorfismo é extremamente útil em

hierarquias de classes, mas não é restrito a elas Aluno_especial é_um Aluno

Aluno_especial.histórico_escolar() Aluno.histórico_escolar()


Banco de Dados Orientado a Objetos

Modelo Relacional Usado para modelar aplicações que lidam com

tarefas de gerenciamento de dados simples Itens dados são registros pequenos com campos

atômicos Limitado para aplicações complexas

Projetos de Engenharia (Computer-aided Design – CAD) Sistemas de Informações Geográficas (Geographical

Information Systems – GIS) Sistemas Cooperativos (Computer Supported Cooperative

Work – CSCW)



Requisitos Impostos pelas Aplicações Complexas aos SGBD tradicionaisNecessidade de lidar com maior volume de

dadosManipulação de dados em formatos

complexosTratamento de esquemas evolutivos e

dinâmicosTransações longas



Esquema Orientado a Objeto (Esquema OO) Um conjunto de classes persistentes e transitórias,

segundo um modelo de esquema OO Classes persistentes (concretas)

Com repositório Classes transitórias (abstratas)

Sem repositório

BD OO Um conjunto de repositórios

Consultas sobre os repositórios Linguagem declarativa de consulta a objetos


BD OO: Exemplo de Esquema

Classes Estudante, Disciplina, Curso, …

Repositórios Pessoa (classe abstrata) Estudantes: João, Maria, José, … Disciplinas: BD I, BD II, … Cursos: Bacharelado em CC, …


Exemplos de SGBDOO

Caché http://www.intersystems.com/

DB4O http://www.db4o.com/ (código aberto)

Objectivity/DB http://www.objectivity.com/

Object Store http://www.progress.com/objectstore/index.ssp

Ozone http://www.ozone-db.org./frames/home/what.html (código aberto)

Versant Object Database http://www.versant.com/


Consórcio ODMG (Object Data Management Group)

Formado por vendedores e fabricantes de SGBDOO

Definir padrões (classes e outras construções) para acrescentar persistência a C++ e Java

Encerrou suas atividades em 2002 Nenhum padrão teve aceitação universal


Extensão C++ ODMG

Linguagem de Definição de Objeto (C++ ODL) Permite definir classes, interfaces e especificação de

tipos objeto

Linguagem de Manipulação de Objeto (C++ OML) Linguagem declarativa Usada para consultar e atualizar objetos no banco de

dados Sintaxe baseada em SQL


Linguagem de Definição de Objeto (C++ ODL)

Class Pessoa: Public Objeto_Persistente {

Public:

String nome;

String endereço;

};

Class Cliente: Public Pessoa {

Public:

Date membro_desde;

Int cliente_id;

Ref <Agência> origem_agência;

};

Class Agência: Public Objeto_Persistente {

Public:

String nome;

String endereço;

Int ativos;

};

Class Conta: Public Objeto_Persistente {

Private:

Int saldo;

Public:

Int número;

Int entrar_saldo();

Int atualizar_saldo(int delta);

};


Linguagem de Manipulação de Objeto (C++ OML)

Set <Paciente> resultado;

resultado = SELECT *

FROM c IN Cliente

WHERE c.nome = ‘Fulano’

Herança da Classe “Pessoa”


Modelo Objeto-Relacional

Extensão do Modelo Relacional tradicional Incorporação dos conceitos de OO Reutilização da tecnologia relacional e otimizações

existentes Suporte à SQL, gerência de transações, processamento e

otimização de consultas, etc.

Sistema de tipos mais rico Tipos de dados complexos

Manipulação de objetos pelo usuário Extensão da linguagem SQL


Modelo Objeto-Relacional

Resposta dos Bancos de Dados Relacionais à Orientação a Objetos

Incorpora novas funcionalidades e capacidade de modelagem para tratar dados complexos (objetos) sobre estruturas físicas relacionais (tabelas)


I.3 Implementação: Evolução dos Modelos Lógicos


Modelo Relacional

Tipos nativos INTEGER REAL DATE STRING

Esquema de Banco de Dados Relacional (BDR) Conjunto de tabelas Regras de integridade (consistência do conteúdo

das tabelas)


Modelo Relacional

Linguagem de Consulta Operações sobre tabelas

Padrão SQL Esquema e consulta

Pontos negativos Pobreza de tipos Não oferece encapsulamento (operações), pois

stored procedures são definidas como elementos do esquema


Modelo Objeto-Relacional (OR)

Tipos nativos INTEGER REAL DATE STRING COLEÇÃO

ARRAY (padrão SQL99) Oracle 11g

VARRAY NESTED TABLE

APONTADOR (REFerence)


Modelo Objeto-Relacional (OR)

Tipos Definidos pelo Usuário (Extensibilidade) Tipos de Objeto

Atributos stricto sensu Atributos apontadores (ou referências) Métodos

Funções Procedures

Hierarquias de tipos de objeto Repositórios de tipos de objeto

Typed Table (SQL99, IBM) Object Table (Oracle)

Linguagem de consulta SQLOR Extensão-objeto da linguagem SQL


Banco de Dados Objeto-Relacional (BDOR)

Esquema de BDOR Conjunto de tipos persistentes de objeto

Instanciáveis e/ou não instanciáveis

BDOR Conjunto de Object (Typed) Tables e/ou conjunto

de tabelas puramente relacionais Um BDOR estende stricto sensu um BDR

Linguagem SQLOR Operações sobre objetos de object (typed) table

e/ou sobre linhas de tabela relacional


BDOR – Classificação de Stonebraker












BDR x BDOO x BDOR


I.4 Projeto de Banco de Dados


Projeto de Banco de Dados

Requisitos

Esq. Conceitual OO

Esq. Lógico R, OR

Esq. Físico

UML /SQL Estendida

SGBDOR

Oracle 11g; PostgreSQL; DB2 ...

DER /SQL SGBDR


Exemplo

Descrição dos atributos que caracterizam as entidades: Clientes Comuns têm um código, nome, endereço

(rua, cidade, estado, CEP) e telefones de contato

Clientes Especiais têm todos os atributos de clientes comuns e um campo de desconto padrão

Clientes VIP têm todos os atributos de clientes comuns e um campo de pontos de bonificação no programa de incentivo

Mercadorias têm um código, preço e valor de ICMS cobrado


Exemplo

Descrição dos atributos que caracterizam as entidades:

Pedidos têm um código, a data do pedido, a data de entrega, o endereço de entrega (rua, cidade, estado, cep), o cliente e a lista de itens

Cada item da lista de itens tem um número único, a mercadoria correspondente, a quantidade pedida e o desconto individual obtido


Esquema UML


Representação Relacional

CREATE TABLE CLIENTE_REL ( CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, NOME VARCHAR2(100) NULL, RUA VARCHAR2(100) NULL, CIDADE VARCHAR2(100) NULL, ESTADO CHAR(2) NULL, CEP CHAR(10) NULL, FONE1 VARCHAR2(20) NULL, FONE2 VARCHAR2(20) NULL, FONE3 VARCHAR2(20) NULL, PRIMARY KEY (CODCLI));

CREATE TABLE CLIENTE_VIP ( CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, PONTOS_BONIFICACAO INTEGER NULL, DESCONTO_PADRAO NUMBER(5,2) NULL, PRIMARY KEY (CODCLI), FOREIGN KEY (CODCLI) REFERENCES CLIENTE_REL);

CREATE TABLE CLIENTE_ESPECIAL ( DESCONTO_PADRAO NUMBER(5,2) NULL, CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, PRIMARY KEY (CODCLI), FOREIGN KEY (CODCLI) REFERENCES CLIENTE_REL);


Representação RelacionalCREATE TABLE PEDIDO_REL ( CODPED NUMBER(20) NOT NULL, DATA_PEDIDO DATE NULL, DATA_ENTREGA DATE NULL, RUA VARCHAR2(100) NULL, CIDADE VARCHAR2(100) NULL, ESTADO CHAR(2) NULL, CEP CHAR(10) NULL, CODCLI NUMBER(15) NOT NULL, PRIMARY KEY (CODPED), FOREIGN KEY (CODCLI)

REFERENCES CLIENTE_REL );

CREATE TABLE MERCADORIA_REL (

CODMER NUMBER(15) NOT NULL,

PRECO NUMBER(15,2) NULL,

ICMS NUMBER(5,2) NULL,

PRIMARY KEY (CODMER)

);


Limitações da Representação Relacional

SELECT DISTINCT C.NOME, C.RUA, C.CIDADE, C.ESTADO, C.CEP, M.CODMER, M.PRECO

FROM PEDIDO P, CLIENTE C,

ITEM_PEDIDO I, MERCADORIA M

WHERE C.CODCLI = P.CODCLI

AND P.CODPED = I.CODPED

AND I.CODMER = M.CODMER

AND P.DATA_ENTREGA = ’10/08/2004'

Para todos os pedidos com data de entrega igual 10/08/2004, obtenha o nome e endereço do cliente, código e preço das mercadorias pedidas