Este documento apresenta os principais modelos de bases de dados, incluindo o modelo hierárquico, rede, relacional e orientado a objetos. Discute a história e necessidade das bases de dados e fornece exemplos para ilustrar as características de cada modelo.

1. Módulo 12 - Introdução aos
Sistemas de Informação
PROGRAMAÇÃO E SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
11º ANO
Curso Profissional de Técnico de Gestão e Programação de Sistemas
Informáticos
Prof. Luis Folgado Ferreira

2. Conteúdos
1. Necessidade das bases de dados.
2. Sistemas de gestão de bases de dados.
3. Os modelos como métodos de conceção de sistemas.
4. Modelos utilizados na gestão de bases de dados (Relacional,
Hierárquico, Rede).

6. História
• “Databases are older than many people realize. By the mid-1960s,
businesses and governments were using simple databases for storing
and retrieving information on rudimentary storage systems. In the
1970s, the relationship database model was developed, and much of
the language used in modern database programming was developed
during this time period. SQL databases have dominated the field ever
since.”
• http://www.ask.com/technology/databases-important-f0fe51a39eb47be0

7. Qual a necessidade das bases de dados?

8. Qual a necessidade das bases de dados?
Guardar informação. Organizar. Partilhar. Aceder. Estudar.
• Gerir
• Acrescentar
• Alterar
• Apagar
• Procurar/Selecionar

9. Qual a necessidade das bases de dados?
• Facilitar o Acesso
• Organizar
• Analisar

10. Diversas aplicações e plataformas

11. Quais são as vantagens da tecnologia de Bases de
Dados?
• Integração de dados de suporte a múltiplas aplicações;
• Diminuição de redundâncias;
• Integridade dos dados (evitar inconsistências);
• Facilitar a pesquisa (permite questões ad hoc);
• Aumentar a flexibilidade das aplicações (independência dos dados relativamente aos programas);
• Desenvolvimento de mecanismos de segurança;
• Controlo da concorrência.

12. O que é Sistema de Gestão de Bases de Dados?
• Um Sistema de Gestão de Bases de Dados (ou Gestor de Bases de
Dados) é o software que gere o armazenamento, manipulação e
pesquisa dos dados existentes na base de dados, funcionando como
um interface entre as aplicações e os dados necessários para a
execução dessas aplicações.

13. Alguns exemplos de SGBD´s:
• IMS, DB2, Ingres, Informix Dynamic Server, Oracle Server, Sybase SQL
Server, Microsoft SQL Server, Access, MySql, etc.

14. Trabalho prático 1
“Os sistemas de base de dados”
Tendo em conta a listagem exemplo dos diferentes
sistemas de base de dados, realiza uma
apresentação que mostre as caraterísticas de cada
um.
SGBD:
IMS, DB2, Ingres, Informix Dynamic Server, Oracle
Server, Sybase SQL Server, Microsoft SQL Server e
MS Access.
• Mínimo de 15 diapositivos. 4 tempos de 45m.

15. Quais são os requisitos fundamentais de um
SGBD?
• Segurança- proteção da base de dados contra acessos não autorizados;
• Integridade - validação de operações que coloquem em risco a consistência dos dados;
• Controlo de concorrência nos acessos - coordenação da partilha dos dados pelos vários
utilizadores (SGBDs multiutilizador);
• Recuperação de falhas - restaurar a integridade da base de dados depois da ocorrência
de uma falha.
• Mecanismos de recuperação (fundamentalmente baseados em redundância): backups,
transaction logging (ficheiro transaction log, dados para repor as últimas transações).

16. Sumário
• Módulo 12 - Introdução aos Sistemas de Informação
• Os diferentes modelos de base de dados.
• Revisões da matéria dada.
• Avaliação e autoavaliação.
• Conclusão do módulo 12.

17. Modelos de Base de Dados
• Os diferentes modelos de bancos de dados
As base de dados apareceram no final dos anos 60.
Nesta época existia a necessidade de um sistema de gestão da
informação flexível se fazia sentir.
Existem cinco modelos de SGBD, diferenciados de acordo com a
representação dos dados que contêm.

19. Gerações de SGBD
Existe uma grande diferença na capacidade de modelação dos vários modelos de BD existentes, podendo estes ser
classificados em 3 gerações distintas, às quais está associada tecnologia igualmente distinta:
1ª geração – primeiros passos da tecnologia de BD, com o desenvolvimento dos modelos hierárquicos e em rede;
2ª geração – corresponde ao aparecimento e divulgação do modelo relacional;
3ª geração – estado atual do desenvolvimento da tecnologia de BD, nomeadamente Object Oriented.
Dada a importância do modelo relacional, é também normal conhecer estas 3 gerações por pré-relacional, relacional
e pós-relacional [Date 1995]

20. Modelo Hierárquico
Os dados são classificados hierarquicamente, de acordo com uma
“arborescência” descendente. Este modelo utiliza apontadores entre os
diferentes registos. Trata-se do primeiro modelo de SGBD.

21. Modelo Rede
Como o modelo hierárquico, este modelo utiliza apontadores para os
registos. Contudo, a estrutura já não é necessariamente arborescente
no sentido descendente:

22. Modelo Relacional
O modelo relacional (SGBDR, Sistema de gestão de bancos de dados
relacionais) : os dados são registados em quadros a duas dimensões
(linhas e colunas).
A manipulação destes dados faz-se de acordo com a teoria matemática
das relações.

23. Modelo Dedutivo
Os dados são representados sob a forma de tabela, mas a sua
manipulação faz-se por cálculo de predicados;
Capacidade de definir regras (dedutivas);
Deriva novos dados à partir das relações básicas, podendo deduzir ou
inferir informações adicional a partir de fatos que estão armazenados;
O resultado é um BDD – Base de Dados Dedutiva.

24. Modelo Objeto
O modelo objeto (SGBDO, Sistema de gestão de bancos de dados
objeto): os dados são armazenados sob a forma de objetos, quer dizer,
de estruturas chamadas classes que apresentam dados membros. Os
campos são instâncias destas classes.

25. (Geral) Modelo Conceptual
A criação do modelo conceptual de dados é um passo intermédio e fundamental no desenvolvimento de
qualquer sistema de Bases de Dados.
Dependendo da maior ou menor perfeição com que é efetuado a modelização, assim a BD resultante vai
suportar com maior ou menor dificuldade os requisitos atuais e as reestruturações necessários inerentes às
alterações futuras.
O modelo conceptual é um modelo lógico, abstrato e independente de qualquer implementação. É portanto
proceder posteriormente a adaptações de acordo com o SGBD que o irá suportar, perdendo alguma riqueza do
modelo inicial.

26. Conhecer melhor os modelos utilizados na
gestão de bases de dados
• Hierárquico
• Rede
• Relacional

27. Modelo Hierárquico
• É o 1º modelo reconhecido como tal;
• Os dados estão estruturados em hierarquias ou árvores, percorrendo-
as desde a raiz até ao nó que contém o registo pretendido, para ser
efetuado o acesso aos dados;
• É adequado para acesso sequencial a dados, principalmente em casos
em que, pela sua natureza, os dados estão organizados de forma
sequencial;

28. Modelo Hierárquico (cont.)
• Uma base de dados hierárquica é constituída por um conjunto de
hierarquias. Os nós das hierarquias que contêm ocorrências dos
registos, são designados por segmentos;
• O registo que numa hierarquia precede outros, designa-se registo-pai
dos outros registos (registos-filhos);
• O relacionamento entre um registo-pai e registos-filhos é de 1:M;

29. • Os dados estão organizados e podem ser acedidos segundo uma
sequência hierárquica com uma navegação do tipo cima para baixo e
esquerda para a direita.
• No exemplo apresentado é fácil acedermos registos de cliente. E aos
registos de produto?
Modelo Hierárquico (cont.)

30. Modelo Hierárquico (cont.)
Cliente
Encomenda
Linha de Encomenda
Produto

31. • A consulta a uma linha de encomenda obriga a:
• Aceder ao registo do cliente;
• Extrair a localização da 1ª encomenda;
• Ler vários registos até encontrar a encomenda pretendida;
• Extrair a localização da 1ª linha dessa encomenda;
• Ler vários registos até encontrar a linha pretendida
Modelo Hierárquico (cont.)

32. • Ainda no mesmo exemplo não é possível registar dados de um produto
enquanto não lhe estiver associada uma encomenda;
• Para a aceder a um produto é preciso localizar um cliente que o tenha
encomendado;
• Quando um produto é encomendado todos os seus dados são registados
de novo;
• Para ultrapassar este problema são criadas hierarquias paralelas.
Modelo Hierárquico (cont.)
Sistema comercial mais divulgado
Information Management System da IBM Corp.

33. Modelo Hierárquico (cont.)
Cliente
Encomenda
Linha de Encomenda Linha de Encomenda
Produto
Redundância!

34. Cliente
Encomenda
Linha de Encomenda
Produto
Apontador
Registo Pai Virtual
Modelo Hierárquico (cont.)

35. Modelo em Rede
• Aparece como uma extensão do modelo hierárquico;
• Elimina o conceito de hierarquia e permite assim que um mesmo
registo esteja envolvido em várias associações;
• No modelo em rede os registos estão organizados em grafos;
• No modelo em rede aparece um único tipo de associação – SET, que
define uma relação de 1:M entre 2 tipos de registos – owner e
member;

36. • O Data Base Task Group (DBTG) da CODASYL (COmmittee on DAta SYstems and Languages)
estabeleceu uma norma para este modelo de BD, com linguagem própria para definição e
manipulação de dados, donde este modelo também ser conhecido por CODASYL;
• Forma de descrição de um set:
Nome do set = definição do owner + definição do member
Modelo em Rede
Cliente
Encomenda
set=Encomendas_Cliente
Owner=Cliente
Member=Encomenda

37. Modelo em Rede
Cliente
Encomenda
Encomenda
Encomenda

38. • Tipo de navegação
• Do Owner para o 1º Member do Set
• Do Owner para o último Member do Set
• De qualquer Member do Set para o respectivo Owner
• De um Member para o Member anterior
• De um Member para o próximo Member
Modelo em Rede

39. • Ao contrário do Modelo Hierárquico, em que qualquer acesso aos
dados passa pela raiz, no modelo em rede pode aceder-se a
qualquer nó da rede;
• Estes dois modelos – Hierárquico e Rede são Record-Oriented, isto
é qualquer acesso à base de dados insere, consulta, altera ou
remove um registo de cada vez.
Modelo em Rede
Sistema comercial mais divulgado
CA-IDMS da Computer Associates

40. Os modelos hierárquico e rede, evoluíram a partir de técnicas de
processamento de ficheiros;
O modelo relacional resultou de um profundo estudo teórico realizado
por CODD (investigador da IBM), tendo por base a teoria dos conjuntos
– álgebra relacional.
O modelo foi apresentado num artigo publicado em 1970, mas que só
nos anos 80, adquire a maturidade técnica e a fiabilidade necessária
para a sua consagração em termos de mercado.
Modelo Relacional

41. A primeira implementação comercial é o SGBD Oracle;
Hoje são os seguintes os principais SGBD’s relacionais:
• Oracle;
• DB/2 (IBM);
• CA-OpenIngres;
• MS SQL Server;
• Sybase SQL Server e
• Informix (adquirido pela IBM)
Modelo Relacional

42. Modelo Relacional
Modelo relacional revelou-se ser o mais flexível e adequado ao
solucionar os vários problemas que se colocam ao nível da
conceção e implementação da base de dados.
A estrutura fundamental do modelo relacional é a relação, ou
tabela, bidimensional.
Uma relação é constituída por um ou mais atributos (campos), que
traduzem o tipo de dados a armazenar. Cada instância do esquema
(linha), designa-se por registo(ou tuplos).

43. O modelo relacional baseia-se nos seguintes aspectos:
• a informação deve ser estruturada em tabelas (relações):
• as colunas definem os campos
• as linhas definem os registos;
• cada tabela deve ser normalizada, ou seja, depurada de redundâncias e reduzida aos
elementos mais simples;
•A ordem dos atributos no seu esquema não tem qualquer significado;
•Todos os valores de um dado atributo pertencem a um determinado domínio. Quando
o valor de um qualquer atributo é desconhecido ou não existe, é-lhe atribuído um valor
especial designado por null.
Modelo Relacional

44. • estabelecimento de relações entre as diferentes tabelas normalizadas,
de maneira a poder traduzir o modo como a informação está
relacionada na realidade;
• as relações entre os diferentes conjuntos de informação são
estabelecidos por intermédio de campos comuns, campos que reúnem
certas características para serem considerados como índices.
Modelo Relacional

45. Modelo Object-Oriented
(pós-relacional)
• O modelo object-oriented (OO) é baseado em integrar num objecto a
estrutura de dados e o código que o manipula, de modo a que não haja
uma separação entre os dados processados e o código que o processa.
Isto é denominado encapsulamento.
• O encapsulamento dá-nos a noção de independência dos programas e
dos dados, pois é possível alterar um objeto sem afetar o resto do
sistema.

46. • Um objecto pode ser composto por uma parte privada e outra pública,
onde os dados privados são acedidos por métodos que pertencem ao
objecto e os dados públicos podem ser acedidos pelo exterior. Como
normalmente existem objectos idênticos numa BD, torna-se menos
dispendioso agrupar estes objectos em classes.
• Por último, este modelo de dados adapta-se mais facilmente as novas áreas
de aplicação. Isto porque cada vez mais as novas aplicações utilizam dados
do tipo áudio, vídeo, gráficos, etc., que não são suportados pelos modelos
de dados convencionais.
Modelo Object-Oriented
(pós-relacional)