Conceito de Banco de Dados e SGBD's

Banco de dados - NP1

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Introdução aos SGBDs:

1. Conceito de Banco de Dados e SGBDs

Um Banco de Dados (BD) é uma coleção organizada de dados inter-relacionados, armazenados para facilitar a recuperação, inserção, atualização e remoção eficiente.

O Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) é o software responsável por administrar e manipular esses dados, garantindo segurança, integridade e acesso eficiente.

2. Vantagens do Uso de um SGBD

• Redução da Redundância: Os dados são armazenados de forma centralizada, evitando duplicação.
• Integridade e Consistência: Garantia de que os dados sejam corretos e confiáveis.
• Segurança: Controle de acesso e permissões para diferentes usuários.
• Facilidade na Recuperação de Dados: Uso de linguagens como SQL para consultas rápidas.
• Independência dos Dados: Separação entre os dados e os programas que os acessam.
• Suporte a Transações: Execução de operações que garantem a confiabilidade do sistema.

3. Modelos de Banco de Dados

Os SGBDs podem utilizar diferentes modelos para estruturar e armazenar dados:

• Modelo Hierárquico: Os dados são organizados em uma estrutura de árvore (pai-filho).
• Modelo em Rede: Similar ao hierárquico, mas permite múltiplos relacionamentos entre registros.
• Modelo Relacional: Utiliza tabelas para armazenar dados e permite consultas em SQL.
• Modelo Orientado a Objetos: Armazena dados como objetos, semelhante à programação orientada a objetos.

4. Componentes de um SGBD

Um SGBD é composto por diferentes módulos para garantir seu funcionamento:

• Gerenciador de Arquivos: Controla o armazenamento dos dados.
• Processador de Consultas: Interpreta e executa comandos SQL.
• Gerenciador de Transações: Mantém a integridade dos dados em operações simultâneas.
• Gerenciador de Autorizações: Controla o acesso e segurança dos usuários.

5. Linguagens de Banco de Dados

• Linguagem de Definição de Dados (DDL): Criação e modificação da estrutura do BD (ex.: CREATE TABLE).
• Linguagem de Manipulação de Dados (DML): Inserção, atualização e remoção de dados (ex.: INSERT, UPDATE, DELETE).
• Linguagem de Controle de Dados (DCL): Controle de permissões e segurança (ex.: GRANT, REVOKE).

6. Arquitetura dos SGBDs

Os SGBDs são estruturados em três níveis principais:

• Nível Externo (Visão do Usuário): Representação personalizada dos dados para diferentes usuários.
• Nível Conceitual (Modelo Lógico): Representação global dos dados, sem detalhes físicos.
• Nível Interno (Armazenamento Físico): Organização física dos dados em disco.

7. Tipos de SGBDs

• Centralizados: Todos os dados são armazenados em um único servidor.
• Distribuídos: O banco de dados está distribuído em múltiplos servidores.
• NoSQL: Modelos não relacionais para grandes volumes de dados, como MongoDB e Cassandra.

8. Transações e Controle de Concorrência

• Transação: Conjunto de operações que devem ser executadas completamente ou não ocorrerem.
• Propriedades ACID:

• Atomicidade: A transação ocorre por completo ou não ocorre.
• Consistência: Os dados permanecem válidos antes e depois da transação.
• Isolamento: As transações não interferem umas nas outras.
• Durabilidade: Os dados são permanentemente armazenados após a transação.

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Abordagem Entidade-Relacionamento (ER):

1. Introdução à Abordagem ER

A abordagem Entidade-Relacionamento (ER) é um modelo de dados conceitual utilizado para representar a estrutura de um banco de dados. Seu objetivo é descrever os dados e os relacionamentos entre eles de forma clara e organizada.

2. Elementos do Modelo ER

• Entidades: São objetos do mundo real que podem ser representados no banco de dados. Exemplo: Cliente, Produto, Pedido.
• Atributos: São propriedades das entidades, como nome, idade e endereço de um Cliente.
• Chave Primária: Um atributo (ou conjunto de atributos) que identifica unicamente uma entidade.
• Chave Candidata: São atributos que poderiam ser uma chave primária porque identificam unicamente a entidade. Exemplo: Em uma tabela de Clientes, o CPF e o e-mail podem ser chaves candidatas, pois ambos são únicos. Apenas um será escolhido como chave primária.
• Relacionamentos: Representam a associação entre entidades, como um Cliente que faz um Pedido.

3. Cardinalidade e Relacionamentos

A cardinalidade define quantas ocorrências de uma entidade podem se relacionar com outra. Existem duas variações principais:

• Cardinalidade Mínima: Número mínimo de ocorrências que devem estar relacionadas. Pode ser 0 (opcional) ou 1 (obrigatório).
• Cardinalidade Máxima: Número máximo de ocorrências permitidas (1 ou muitos).

Exemplos:

• Relacionamento 1:1 (um para um):

• Se for (1,1) obrigatório, significa que cada entidade sempre se relaciona com exatamente uma outra. Exemplo: Um país tem um único presidente.
• Se for (0,1) opcional, significa que a entidade pode não estar relacionada. Exemplo: Um funcionário pode ou não ter um crachá de estacionamento.

• Relacionamento 1:N (um para muitos):

• (1,N) obrigatório: Um pedido sempre pertence a um cliente, mas um cliente pode fazer vários pedidos.
• (0,N) opcional: Um cliente pode ter vários pedidos, mas pode não ter feito nenhum ainda.

• Relacionamento N:M (muitos para muitos):

• (1,N) obrigatório: Um aluno pode estar em várias disciplinas, e cada disciplina deve ter pelo menos um aluno.
• (0,N) opcional: Um professor pode dar aulas em várias disciplinas, mas pode não estar vinculado a nenhuma no momento.

4. Generalização e Especialização

• Generalização: Agrupa entidades similares em uma entidade mais genérica. Exemplo: Funcionário e Cliente podem ser generalizados como Pessoa.
• Especialização: Oposto da generalização; divide uma entidade genérica em entidades mais específicas. Exemplo: Pessoa pode ser dividida em Funcionário e Cliente.

5. Atributos e Tipos

• Atributos Simples: Não podem ser divididos (exemplo: Nome).
• Atributos Compostos: Podem ser subdivididos (exemplo: Endereço pode ser dividido em Rua, Cidade, Estado).
• Atributos Multivalorados: Podem ter múltiplos valores (exemplo: Telefones de um cliente).
• Atributos Derivados: São calculados a partir de outros atributos (exemplo: Idade derivada da Data de Nascimento).

6. Diagramas ER

Os diagramas ER são representações visuais do modelo, onde:

• Retângulos representam entidades.
• Elipses representam atributos.
• Losangos representam relacionamentos.
• Linhas conectam elementos e mostram a cardinalidade.

7. Transformação do Modelo ER para Modelo Relacional

Para criar um banco de dados relacional a partir do modelo ER:

1. Converter entidades em tabelas.
2. Transformar atributos em colunas das tabelas.
3. Definir chaves primárias e estrangeiras.
4. Relacionamentos N:M são resolvidos com tabelas intermediárias.

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Generalização e Especialização no Modelo Entidade-Relacionamento (ER):

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