UNIDADE 4 - PARTE 3

ESTÁCIO

Enviado por Luana Layne em 01/12/2012

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MODELAGEM DE DADOS

UNIDADE 4

Modelo Lógico Relacional

(PARTE 3)

PROFA. GELLARS TAVARES

gellarstavares@yahoo.com.br

2012

CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
DISCIPLINA: MODELAGEM DE DAODS
PROFESSORA: GELLARS TAVARES

MODELAGEM DE DADOS – Professora Gellars Tavares – ano 2012

2
TÓPICOS

z Normalização

- Dependência Funcional
– Primeira Forma Normal
– Segunda Forma Normal
– Terceira Forma Normal
- Forma Normal de Boyce-Codd (FNBC)

Referências

• SILBERSCHATZ, A. & Korth, H. F., Sistemas de Banco de Dados

• HEUSER, C. A., Projeto de Banco Dados

Dependência Funcional

z Técnica de Normalização
z Observe que existe uma dependência entre os valores dos conjuntos
abaixo:
z Exemplo:

Diante do número de CPF, poderei encontrar o nome da pessoa
correspondente.

Esta dependência é expressa no Modelo Relacional da seguinte maneira:

CPF → NOME

O NOME é funcionalmente dependente do CPF, pelo fato de todo o CPF
estar associado sempre ao mesmo NOME.

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Para denotar esta dependência funcional, usa-se uma expressão na
forma CPF → NOME. A expressão denota que a coluna NOME depende
funcionalmente da coluna CPF. Diz-se que a coluna CPF é o determinante da
dependência Funcional.
De forma geral, o determinante de uma dependência funcional pode ser
um conjunto de colunas e não somente uma coluna como na definição acima.
Informalmente: Conhecido o valor de um CPF eu consigo determinar qual
o NOME_FUNCIONARIO (único) com o qual este CPF está relacionado.

Exemplo 1:

ALUNOS (CodAluno, Nome, Morada, CodDisciplina, Disciplina)

Temos que:

- Nome e Morada são dependentes de CodAluno
- Disciplina é dependente de CodDisciplina

Exemplo 2:

Func (mat, nome, sal, CPF)
Mat → Nome
Mat → Sal
Mat → CPF

CPF → Sal
CPF → Nome
CPF → Mat

Exemplo 3:

Tarefa (mat, nom, nu_proj, nm_proj, horas-trab)
Mat, nu_proj → horas-trab
Mat → nome

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Existem três tipos de dependências entre os atributos de uma tabela.

z Dependência Parcial → quando algum atributo depende de apenas
UM dos atributos da chave primária.

z Dependência Total → quando os atributos dependem de todos os
atributos da chave primária.

z Dependência Transitiva → um atributo não depende de nenhum
atributo da chave Primária.

1) Dependência Funcional Total:

Os atributos de uma tabela têm que depender da chave primária e
somente da chave primária.
Um atributo C é totalmente funcionalmente dependente da chave
primária composta pelos atributos A e B, quando for funcionalmente
dependente de A e B e não depende funcionalmente de qualquer parte da
chave primária.

Exemplo:

- A quantidade de horas trabalhadas num projeto não é funcionalmente
dependente do cod-proj, porque não significa o total de horas do projeto e não
é funcionalmente dependente de matrícula do funcionário, porque não significa
o total de horas trabalhadas pelo empregado.
- A quantidade de horas trabalhadas é determinada, de modo único, pela
composição da matrícula do empregado e do código do projeto, porque
significa a quantidade de horas trabalhadas por empregado em um
determinado projeto.

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2) Dependência Funcional Parcial:

O atributo C é parcialmente funcionalmente dependente da chave
primária composta pelos atributos A e B quando for funcionalmente
dependente de A ou B e não de ambos A e B.

O atributo Nom-forn é funcionalmente dependente somente do atributo
cod-forn. O nome fornecedor é determinado, de modo único pelo código do
fornecedor, independente dos materiais que são fornecidos.

z A dependência funcional parcial ocorre quando a chave primária da
relação é composta e se constitui numa anomalia que deve ser
evitada.
z A solução para o problema da dependência parcial consiste na criação de
uma nova relação, que será composta pelo atributo ou atributos que
dependem de parte da chave e a chave que determine de modo único
estes atributos.

3) Dependência Funcional Transitiva:

O atributo C é dependente funcional transitivo de A se C é
funcionalmente dependente de B e B funcionalmente dependente de A, na
mesma relação.

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- O atributo data-term-proj é funcionalmente dependente do atributo
cod-proj, que por sua vez é funcionalmente dependente do atributo Num-emp.
Então data-term-proj é dependente transitivo de Num-emp.

- A dependência funcional transitiva constitui numa anomalia que deve
ser evitada.

- A solução para o problema da Dependência Funcional Transitiva
consiste na criação de uma nova relação que será composta pelo atributo ou
atributos que são dependentes funcionais transitivos tendo como chave
primária o atributo que determina a transitividade.

Resultado da análise da dependência Funcional:

Uma relação estará normalizada segundo a análise da dependência
funcional, quando possuir uma única chave primária, todos os atributos não
chaves forem totalmente funcionalmente dependentes da chave primária e
independentes entre si, ou seja, após a eliminação da dependência funcional
parcial e transitiva, caso exista.

Anomalias de Atualização

EMP-DEPT

Relações não normalizadas são sujeitas a anomalias durante as atualizações:

• Anomalias de inserção
• Inserir empregado requer repetir dados de departamento.
• Anomalias de exclusão
• Para excluir um único empregado do departamento também se
exclui o departamento.
• Anomalias de alteração
• Mudar o nome do departamento requer modificar várias tuplas.

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NORMALIZAÇÃO

INTRODUÇÃO

A teoria da normalização tem origem na área de projetos de bancos de
dados relacionais, e teve como criador o Dr. E. F. Codd.
A teoria continua se desenvolvendo até os dias atuais, quando o modelo
relacional se mantém como o padrão da indústria mundial para bancos de
dados, mesmo tendo o modelo de objetos crescente aceitação.
A teoria da normalização visa resolver três problemas potenciais no
projeto de bancos de dados relacionais:
● Repetição da informação: informações repetidas desperdiçam
espaço de armazenamento e criam dificuldades na atualização do banco de
dados;
● Incapacidade de representação de informação; Perda de
informação.
● A aplicação da normalização a um modelo de banco de dados
relacional é realizada (ao menos teoricamente) em etapas, denominadas
formas normais;

z A 1ª forma normal (1FN) é o ponto de partida. Posteriormente, são
aplicadas as formas normais seguintes até o nível de normalização
desejado; O fato de uma relação se encontrar em uma determinada
forma normal implica que ela se encontra também em todas as formas
normais anteriores. Na prática, as formas normais 1FN, 2FN e 3FN são
aplicadas de forma conjunta sobre as relações em um projeto de banco
de dados.

• Normalização de dados: decomposição de esquemas para evitar
anomalias de atualização.
• Objetivo: evitar redundância de dados e anomalias, isto é conseguido
com um bom projeto.
• Mecanismo formal para analisar esquemas de relações baseado nas
suas chaves e nas dependências funcionais entre seus atributos.
• Projeto conceitual bem feito resulta naturalmente em esquemas
normalizados.

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O processo de normalização ocorre em etapas sucessivas.
Cada etapa corresponde uma determinada forma normal, que apresenta
um progressivo refinamento na estrutura das tabelas.
Uma tabela precisa atender às 3 etapas de normalização para que possa
ser considerada como normalizada.
Existem 6 formas normais
Analisaremos aqui apenas as 4 primeiras formas normais e a forma
normal de Boyce-Codd

Formas Normais

Primeira Forma Normal (1FN)

• É parte da definição formal de uma relação; foi definida para não
permitir atributos multivalorados, atributos compostos e suas combinações.

Uma relação está em 1FN se e somente se todos os seus atributos
contêm apenas valores atômicos (simples, indivisíveis). Ou ainda, não contém
tabelas aninhadas.

° Retirar da relação o (s) atributo (s) repetido (s) transformando a relação em
novas relações:
° A nova relação formada terá uma nova chave escolhida entre os
atributos repetidos e para relacionamento com a antiga relação, a
chave primária da relação antiga;
° As antigas relações mantêm os atributos restantes e a chave
original (de R)

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Dependência Funcional

• DF é um relacionamento entre atributos;
• DF deve ser explicitamente definida por alguém que conheça a semântica
dos atributos de uma relação.

EXEMPLO

Imaginemos uma tabela destinada a registrar a informação sobre os alunos e
as disciplinas em que estes estão matriculados:

1º caso) ALUNOS (CodAluno, Nome, Morada, Disciplinas)

Esta tabela não obedece à primeira forma normal (1FN), uma vez que o
atributo Disciplinas admite conjuntos de valores. Consideremos a tabela com
alguns dados como exemplo:

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Como podemos constatar, o atributo Disciplinas apresenta o conjunto de
disciplinas freqüentadas por cada aluno. Poderíamos, no entanto, repetir os
valores na tabela para que o atributo Disciplinas apenas contivesse um único
valor (2º caso).

2º caso) ALUNOS (CodAluno, Nome, Morada, Disciplina1, Disciplina2,
Disciplina3,...)

Esta tabela não obedece à primeira forma normal (1FN) porque, embora
todos os campos sejam atômicos, existem campos repetidos para a mesma
categoria. Consideremos a tabela com alguns dados como exemplo:

Como podemos constatar os atributos Disciplina1, Disciplina2 e Disciplina3
aparecem como campos repetidos para a mesma categoria. A solução para
este problema, ou seja, para a tabela se encontrar na 1ª FN é a apresentada
no 3º caso.

3º caso) ALUNOS (CodAluno, Nome, Morada, Disciplina)

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A tabela ALUNOS agora está na 1FN, pois todos os atributos contêm
apenas valores elementares. Apresenta, no entanto, grande redundância de
informação, que se reflete na repetição dos identificadores dos nomes e
moradas dos alunos. Para além desse inconveniente, podem apontar-se ainda
os seguintes:

1. Problemas de atualização - se a morada de um aluno for alterada,
essa alteração tem de ser feita em várias linhas da tabela, sob o risco de
gerar incoerências na Base de Dados, isto é, numa determinada linha o
aluno poderá aparecer uma morada e noutra linha outra;

2. Problemas de inserção – com a tabela estruturada desta maneira
torna-se impossível registrar um aluno que não esteja matriculado a
nenhuma disciplina, mas que se encontra a fazer apenas exames, sem o
atributo DISCIPLINA fique com valor nulo não obedecendo à regra de
integridade de entidade;

3. Problemas de eliminação - porque para anular a matrícula de um
aluno implica ter de eliminar várias linhas da tabela, e mesmo perder a
informação do aluno, tal como NÚMERO, NOME e MORADA.

OUTRO EXEMPLO

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Segunda Forma Normal (2FN)

Uma relação está em 2FN se e somente se estiver em 1FN e os seus atributos
não chaves forem dependentes funcionais completos da chave primária.

° Examinar somente as relações (em 1FN) com chave primária
composta, as demais já estão em 2FN;
° Retirar da relação original as dependências parciais, isto é, e
determinar se todos os atributos, que não fazem parte da chave, dependem de
toda a chave ou somente de parte dela;
° Separar os atributos de relação em:
° Relações que contém os atributos que dependem de parte da
chave; sua a chave primária é a parte da chave da qual os atributos retirados
dependem;
° Relação onde permanecem os atributos que dependem de
toda com a chave.

z Ou ainda...

Uma relação está em 2FN se e somente se estiver em 1FN e, não contém
dependências parciais.

Uma dependência (funcional) parcial ocorre quando uma coluna depende
apenas de parte de uma chave primária composta.

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EXEMPLO

Evita:

• Inconsistências devido à duplicidade de informações
• Perda de dados em operações de remoções / alteração na relação

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Se não houver turmas de um
determinada disciplina em um
perde-se a informação sobre
Número de Horas!!!
a
semestre,
o

Terceira Forma Normal (3FN)

Uma relação está em 3FN se e somente se estiver na 2FN e todos os
seus atributos não chaves forem dependentes não transitivos da chave
primária.
Em outras palavras, para toda dependência funcional X → A, uma das
duas condições seguintes devem valer:
• X é uma superchave ou
• A é membro de uma chave candidata (atributo primo).

Todo atributo que pertence a uma chave candidata é denominado
primo.

° Examinar todas as relações em 2FN, para verificar se existem dependências
transitivas;

° Atributos dependentes de outro(s) atributo (s) não chaves vão
constituir nova(s) relação (ões), cuja chave primária é (são) o (s) atributo (s)
do (s) qual (ais) depende (m);

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° Os demais atributos vão constituir uma relação com chave igual à
relação original.

z Ou ainda...

Uma relação está em 3FN se e somente se estiver na 1FN e na 2FN e,
não contém dependências transitivas.

Uma dependência funcional transitiva ocorre quando uma coluna, além
de depender da chave primária da tabela, depende de outra coluna ou
conjunto de colunas da tabela.

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Evita:
z Inconsistências devido a duplicidade de informações
z Perda de dados em operações de remoções / alteração na relação

Se não houver aula em uma determinada sala nesse
semestre perde-se a informação sobre qual prédio
contém a tal sala.

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Resumo do processo para as 3 formas vistas

° eliminar atributos multivalorados ou compostos;

° eliminar atributos que dependem apenas de parte da chave primária
composta;

° eliminar atributos que dependem de outros atributos que não
pertencem a chave primária da relação

ROTEIRO PRÁTICO PARA NORMALIZAÇÃO

A)TRANSFORMAÇÃO DE RELAÇÕES NÃO NORMALIZADAS EM RELAÇÕES NA 1ª FN.

─ Escolher uma chave primária para a relação.
─ Separar da relação os atributos (ou grupos) repetitivos, transformando
a relação em outras duas relações.
● Uma delas contendo o grupo repetitivo e que terá como chave a
combinação da chave primária da relação não normalizada e uma chave (ou +)
escolhida(s) entre os atributos repetitivos. (Regra Geral).
● Outra que permanece com a chave original e os atributos
restantes.
─ Transformar atributos COMPOSTOS em atributos ATÔMICOS.

B) TRANSFORMÇÃO DAS RELAÇÕES EM 1ª FN PARA RELAÇÕES NA 2ª FN.

─ Examinar as relações com chave primária composta e verificar se todos
os atributos dependem funcionalmente de toda a chave ou apenas de parte
dela.
─ Os atributos que dependem de parte da chave, formam uma nova
relação, cuja chave primária é a parte da chave da relação em 1ª FN da qual
depende.
─ Apenas os atributos que dependem totalmente da chave composta
permanecem na relação original.

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C) TRANSFORMAÇÃO DAS RELAÇÕES EM 2ª FN PARA RELAÇÕES EM 3ª FN.

─ Examinar as dependências funcionais entre todos os atributos das
relações em 2ª FN.
─ Aqueles atributos que dependem de outro atributo da relação, que não
a sua chave, vão constituir uma nova relação cuja chave é o atributo do qual
dependem.

ATENÇÃO: Esta chave continua como atributo na tabela Base pois é o elo
de ligação entre ambas.

EXEMPLO DE NORMALIZAÇÃO

1ª FN – Eliminar atributos multivalorados e atributos representa
agrupamento.

2ª FN – Eliminar D. F. P. (Dependência Funcional Parcial)

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3ª FN – Eliminar D. F. T. (Dependência Funcional Transitiva)
- Redundância deve ser evitada. Não se deve guardar o que se pode
calcular.

Forma Normal de Boyce-Codd (FNBC)

• É uma forma mais restritiva de 3FN, isto é toda relação em FNBC está
também em 3FN; entretanto, uma relação em 3FN não está necessariamente
em FNBC.

Uma relação está em FNBC se para toda dependência funcional (df)
X → A, X é uma super-chave

Anomalia de exclusão: Se Carlos sair da aula de Física, não teremos nenhum registro de que
Antonio leciona Física.

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Note, entretanto, que a dependência funcional
df1 : {Aluno, Disciplina} → {Professor}
foi perdida na decomposição.

Considere, por exemplo, a inserção de (Marta, Manoel) em R1.

Decomposição / Junção sem Perda

• Alguns esquemas não podem ser normalizados em FNBC e ao mesmo tempo
preservar todas as dfs (dependências funcionais).
• Solução: redundância parcial.

Normalização como Ferramenta para Validação da Qualidade de um
Esquema

• As formas normais até FNBC são baseadas em dependências
funcionais, exceto a 1FN, que faz parte da definição do modelo relacional.
• O design conceitual baseado no modelo ER tende naturalmente a
produzir esquemas normalizados, a menos da 1FN.
• A separação de conceitos é o resultado natural do design conceitual
bem feito.
• Na prática, esquemas que violam a normalização são exemplos de
esquemas mal projetados.

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22
quivalência Funcional entre o Modelo ER e Relações Normalizadas
dentro de uma entidade:
Relacionamento 1:1 ou 1:N binário (ou unário)
• Relacionamento M:N binário (ou unário)

•

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23
uarta Forma Normal (4FN)
ltivaloradas (DFMVs)
o seja possível um
onjunto de valores determinarem o valor de outro atributo, esse conjunto
C e, caso exista
lguma DFMV X --->> Y,

• Dependências funcionais mu

O conceito baseia-se no fato de que, embora nã
c
consegue restringir os valores possíveis para aquele atributo.

Uma relação R está em 4FN se e somente se estiver em FNB
a
a DFMV é trivial (i.e., Y Ì X ou X È Y = R)
ou
X é uma superchave de R.

Exemplo 1

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24
xemplo 2
Funcionais Multivaloradas

Dependências

Uma relação está na quarta forma normal quando: dado um conjunto
completo de dependências funcionais multivaloradas não triviais para
superchave da relação.

essa relação:
¾ Para todas as A ⇒ B,
¾ A é uma

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Sempre que dois conjuntos de atributos multivalorados independentes
ocorrerem na mesma relação, será necessário
repetir-se todos os
valores de cada conjunto de atributos para cada valor possível do
outro conjunto.

Evita:

z Inconsistências devido à inclusão de uma nova tupla que tem valores
ferentes das diversas ocorrências de outro atributo multivalorado.
z Inconsistências em operações de remoção de tuplas, sendo que o
res

di
produto cartesiano dos atributos multivalorados da relação possui
diferentes valores de um dos atributos em comparação com os valo
de outro atributo.

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XEMPLO
Reconhece e separa atributos multivalorados constituindo uma
chave primária composta

e, telefones)
lar, residencial, comercial,
etc.

z ão
nte (codigo,nome)
– Telefones (codigo,telefone)

4FN
z Cliente (codigo, nom

z Telefones pode ser fixo, fax, celu
Soluç

– Clie

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27
utras Formas Normais
dências.
• dependências de junção e de inclusão, que levam a formas
ma Normal, Forma Normal de Domínio-
have .
utilidade prática destas formas normais é limitada, porque num
anco de dados real com muitos atributos, é muito difícil (e praticamente
zir inconsistências quando se alteram relações; porém
briga a execução de custosas operações de junção para a consulta de
u não Normalizar?
considerando-se o compromisso entre se
arantir a eliminação de inconsistências na base, e eficiência de acesso.

rar o desempenho das consultas.

resultados já calculados.
terminado o tipo de valores de uma tabela.
De
lidade ao surgimento de anomalias quando ocorre
manipulação.

gridade dos dados.
os separados. Nesse caso, se as
tabelas estão desnormalizadas, a leitura das informações não
necessárias ocasiona maior tempo de processamento.

• Tipos adicionais de depen

normais mais restritas (Quinta For
C )

• A
b
irrelevante) descobrir tais dependências e restrições.

Considerações Finais

Normalizar evita introdu
o
informações.

Normalizar o

A decisão deve ser tomada
g

Desnormalização

Vantagens
Melho
Quando necessita retornar muitas vezes

Criação de históricos.

Quando já tiver pré-de

svantagens