Banco de dados relacional, chaves e relacionamentos

Estrutura relacional

Ex.: a tabela VEICULO(placa, renavam, ano), com 500 linhas, tem grau 3 e cardinalidade 500.

Chave primária e chaves candidatas

Chave candidata é o conjunto mínimo de colunas que identifica cada linha. Uma delas é escolhida como chave primária (PK); as outras ficam como chaves alternativas, com restrição UNIQUE. A PK não aceita valor nulo nem repetido. A tabela tem uma só PK, que pode ser composta por várias colunas. A chave natural usa dado do mundo real (CPF); a substituta é um identificador gerado pelo sistema.

Ex.: em PESSOA(id, cpf, nome), id e cpf são candidatas. Escolhida id como PK, cpf vira chave alternativa.

Chave estrangeira e integridade referencial

A chave estrangeira (FK) é a coluna que referencia a PK, ou uma coluna UNIQUE, de outra tabela. Garante a integridade referencial: o valor da FK existe na tabela referenciada ou é nulo. A FK pode se repetir. As ações referenciais definem o que ocorre com os filhos quando o pai é apagado:

• CASCADE: apaga também os filhos.
• SET NULL: anula a FK dos filhos.
• RESTRICT ou NO ACTION: impede apagar pai que tenha filhos.

Ex.: VEICULO(placa, cpf_dono), em que cpf_dono é FK para PESSOA. Três veículos podem ter o mesmo cpf_dono. Com ON DELETE CASCADE, apagar a pessoa apaga os três veículos.

Restrições de integridade

• De domínio: o valor respeita o tipo e a faixa permitida.
• De entidade: a PK é única e não nula.
• Referencial: a FK aponta para registro existente ou é nula.

Ex.: gravar o ano "20X5" viola o domínio. Gravar veículo sem placa, sendo a placa a PK, viola a integridade de entidade. Gravar cpf_dono inexistente em PESSOA viola a referencial.

Relacionamentos

• 1:1: a FK fica em uma das tabelas, com restrição de unicidade.
• 1:N: a FK fica na tabela do lado N.
• N:N: exige uma terceira tabela, a associativa, com as FKs das duas.

Ex.: uma pessoa pode ser investigada em vários inquéritos, e um inquérito pode ter várias pessoas. Cria-se INVESTIGADO(cpf, num_inquerito).

Transações e ACID

Transação é o conjunto de operações tratado como unidade.

• Atomicidade: tudo é executado, ou nada tem efeito.
• Consistência: o banco sai de um estado válido para outro estado válido.
• Isolamento: transações simultâneas não interferem entre si.
• Durabilidade: o que foi confirmado (commit) persiste, mesmo após falha.

Ex.: transferência bancária debita uma conta e credita outra. Se o sistema cai depois do débito e antes do crédito, a atomicidade desfaz o débito.

Normalização

Organiza as tabelas para reduzir redundância e evitar anomalias de inclusão, alteração e exclusão.

• 1FN: todos os atributos têm valores atômicos; sem grupos repetidos.
• 2FN: está na 1FN e não há dependência parcial da chave primária.
• 3FN: está na 2FN e não há dependência transitiva.

A desnormalização é escolha consciente em favor do desempenho de leitura, comum em data warehouse.

Ex.: PEDIDO(num, cod_cliente, nome_cliente). O nome depende do código do cliente, que depende do número do pedido: dependência transitiva, que fere a 3FN. O nome vai para a tabela CLIENTE.

Índices, catálogo e níveis de abstração

• Índice: acelera a busca; em troca, ocupa espaço e torna as gravações mais lentas.
• Dicionário de dados (catálogo): guarda os metadados de tabelas, colunas e restrições.
• Arquitetura de três níveis (ANSI/SPARC): externo (visões do usuário), conceitual (lógico) e interno (físico). A separação dá independência de dados: muda-se um nível sem alterar os outros.

Ex.: criar índice em placa torna rápida a busca por placa. Cada novo veículo gravado, porém, também atualiza o índice.