# Introdução aos Bancos de Dados

## O que é um Banco de Dados?

Você poderá definir um banco de dados com uma coleção de dados sobre um tópico. Ele está organizado de forma a permitir encontrar facilmente a informação, fazer alterações ou adicionar ítens novos.

Veja este diagrama para um dos exemplos acima: uma agenda telefônica simples.

Um diagrama de um banco de dados de uma agenda telefônica
Um diagrama de um banco de dados de uma agenda telefônica

A imagem acima mostra um conjunto de dois contatos, sendo cada um deles apresentado em um cartão em separado. Parece que cada um dos cartões poderá constituir uma linha única numa tabela:

Tabela de Contatos

Nome | Num. Tel.
João | 699 23 43 12
Pedro | 711 19 77 21

Termos e definições: Um dado simples que constitui uma parte de uma coleção maior poderá ser chamado de linha ou, de forma mais profissional, um registro. A coleção chama-se normalmente tabela. Além disso, o nome mais natural para a tabela é um que descreve os dados que oferece/armazena, que é o Contatos. Depois disso, cada linha da tabela consiste de colunas, também chamadas de campos. Na tabela Contatos, existem duas colunas (campos): o Nome e o Num. Tel..

Para usos simples, uma única tabela poderá constituir um banco de dados. Muitas pessoas consideram estas duas coisas equivalentes. Como você poderá ver, para os bancos de dados reais, é necessário normalmente mais de uma tabela.

Para resumir, você já tem um banco de dados simples com uma tabela Contatos.

## Banco de Dados e Planilhas

É bastante provável que você já tenha usado planilhas, como o KSpread, o OpenOffice.org Calc ou o Microsoft Excel. Se for o caso, você irá pensar provavelmente: uma vez que tanto as planilhas como os bancos de dados têm tabelas, porque eu deveria usar os bancos de dados?

Ao realizar uma comparação entre planilhas e bancos de dados, você poderá encontrar as seguintes questões que serão abordadas mais tarde em detalhes:

- Integridade referencial dos dados

- Redundância dos dados

- Integridade e validade dos dados

- Limitação da visualização dos dados

- Performance e capacidade

- Entrada de dados convenientes

- Relatórios

- Programação

- Multi-uso

- Segurança

### Quão diferente o Banco de Dados é da Planilha?

Excedendo gradualmente a capacidade de um telefone celular, expanda a sua tabela Contatos ao adicionar uma coluna (campo) Endereço. Adicione mais números de telefone (escritório, casa) para cada pessoa e adicione sobrenomes aos nomes. Para simplificar, nós assumiremos o seguinte:

- a tabela está limitada a duas pessoas (obviamente, poderão existir centenas e milhares delas num banco de dados real)

- não existem duas pessoas com o mesmo nome e sobrenome

Tabela de contatos

Nome e sobrenome | Tel | Endereço
João Pires | 699 23 43 12 | Rua do Angustura, Nr 1, Rio de Janeiro
Pedro Morais | 711 19 77 21 | São Paulo, Rua 7 de Setembro, Nr 2
João Pires | 110 98 98 00 | Rua do Angustura, Nr 1
Pires João | 312 43 42 22 | Rio de Janeiro, Rua do Angustura, Nr 1
PEDRO Morais | 231 83 02 04 | Rua 7 de Setembro, Nr 2, São Paulo

Uma tabela como esta tanto pode ser feita numa planilha como numa base de dados. Usar uma planilha é muito simples, claro. Quais são os problemas que nós encontraremos neste estágio?

#### Integridade referencial de dados

Suponha que você está usando uma planilha e necessita de alterar o endereço de, pelo menos, uma pessoa. Você tem aí um pequeno problema: terá freqüentemente de alterar o endereço em várias linhas. Por exemplo, o João ocupa três linhas. Um problema real ocorrerá se você se esquecer de alterar uma das linhas - o endereço atribuído a essa pessoa será ambíguo, logo os seus dados perdem integridade.

Além disso, não existe uma forma simples de remover uma pessoa escolhida da tabela, uma vez que você terá que se lembrar de apagar todas as linhas relacionadas com ela.

#### Redundância de dados

Isto está ligado diretamente ao problema anterior. Nos campos Nome e apelido e Endereço, são indicados os mesmos dados várias vezes. Isto é típico das planilhas, uma forma ineficiente de guardar dados, uma vez que o banco de dados cresce desnecessariamente, consumindo mais recursos do computador (maior tamanho dos dados e um acesso mais lento).

Como você poderá resolver estes problemas com um banco de dados? Você poderá dividir a informação em blocos menores criando uma tabela adicional Pessoas com apenas duas colunas: Nome e sobrenome e Endereço:

Tabela de Pessoas

Nome e sobrenome | Endereço
João Pires | Rua do Angustura, Nr 1, Rio de Janeiro
Pedro Morais | Rua 7 de Setembro, Nr 2, São Paulo

Cada linha da tabela Pessoas corresponde a uma única pessoa. A tabela Contatos é, a partir de agora, uma relação com a tabela Pessoas.

#### Integridade e validade dos dados

Repare na forma como os dados são introduzidos nos campos Nome e sobrenome e Endereço. As pessoas que inserem os dados poderão ser falíveis ou mesmo negligentes. Nos nossos dados exemplo, existem seqüências diferentes de entrada do mesmo nome e sobrenome (João Pires e Pires João; Pedro e PEDRO), entre outras formas de entrada do mesmo endereço. Obviamente, você ainda poderá pensar em outras formas mais.

O problema acima mostra que, &eg;, ao procurar o número de telefone de uma pessoa que tenha o endereço "Rua do Angustura, Nr 1, Rio de Janeiro", não irá obter um resultado completo. Irá obter uma linha apenas, em vez de três. Além disso, você não irá encontrar todos os números de telefone que procurem pelo valor "João Pires" no campo Nome e sobrenome, uma vez que o "Pires João" não é igual ao "João Pires".

Como você poderá resolver estes problemas com uma banco de dados? Você poderá fazer isto mudando o desenho da tabela Pessoas da seguinte forma:

1. Dividindo os dados no campo Nome e sobrenome em dois campos separados: Nome e Sobrenome.

2. Dividindo os dados no campo Endereço em três campos separados Rua, Número e Cidade.

3. Garanta a correção dos dados: assegurando que os campos não estão vazios, &eg;, você terá sempre que indicar o número da casa.

Uma tabela modificada se pareceria com algo como:

Tabela de pessoas

Nome | Sobrenome | Rua | Número | Cidade
João | Pires | Rua do Angustura | 1 | Rio de Janeiro
Pedro | Morais | 7 de Setembro | 2 | São Paulo
Condições
campo obrigatório | campo obrigatório | campo obrigatório | campo obrigatório | campo obrigatório

Graças à introdução das condições para campo obrigatório, nós poderemos garantir que os dados inseridos estão completos. No caso das outras tabelas, você poderá obviamente permitir a omissão de certos campos ao inserir dados.

#### Limitando a visualização dos dados

Uma planilha mostra todas as linhas e colunas da tabela, o que poderá ser incômodo no caso de folhas de dados muito grandes. Você poderá, obviamente, filtrar e ordenar as linhas nas folhas de cálculo, contudo deverá ter bastante cuidado ao fazê-lo. Os usuários da planilhas correm o risco de se esquecer que os dados foram filtrados, o que poderá conduzir a erros. Por exemplo, ao calcular somas, você poderá pensar que tem 100 linhas de dados visíveis, quando de fato existem mais 20 ocultas.

Se quiser lidar com um pequeno sub-conjunto de dados, &eg;, para o enviar para outras pessoas editarem, você poderá copiá-lo e colá-lo noutra planilha e, após a edição, colar os dados alterados novamente na planilha principal. Esta edição "manual" poderá provocar a perda de dados ou cálculos incorretos.

Para limitar a visualização dos dados, as aplicações de bancos de dados oferecem pesquisas, formulários e relatórios.

Uma forma muito prática de limitar é a seguinte versão estendida da tabela Pessoas, descrita anteriormente:

Tabela de pessoas

Nome | Sobrenome | Rua | Número | Cidade | Vencimento
João | Pires | Rua do Angustura | 1 | Rio de Janeiro | 2300
Pedro | Morais | 7 de Setembro | 2 | São Paulo | 1900

Vamos assumir que a coluna recém introduzida, Vencimento, contém dados confidenciais. Como você poderá compartilhar, &eg;, detalhes de contato das pessoas com os seus colaboradores, mas sem revelar os seus vencimentos? É possível se compartilhar apenas uma pesquisa e não a tabela inteira. A pesquisa poderia selecionar todas as colunas, exceto a coluna Vencimento. No mundo dos bancos de dados, esse tipo de pesquisa é normalmente chamado de visão.

#### Performance e capacidade

O seu computador poderá ser muito rápido, contudo você irá notar que não o ajudará com planilhas lentas e grandes. A sua eficiência baixa é, antes de tudo, devida à falta de índices que acelerem o processo de procura de dados (os bancos de dados oferecem estes índices). Além disso, se você usar coisas como a área de transferência do sistema, até a cópia de dados poderá ser problemática com o tempo.

As planilhas que contenham grandes conjuntos de dados poderão levar uma eternidade a abrir. A planilha carrega um grande quantidade de dados para a memória do computador ao abrir. A maioria dos dados carregados será provavelmente inútil/desnecessária para você, naquele momento. Os bancos de dados, ao contrário das planilhas, carregam dados do disco do computador apenas se necessário.

Na maioria dos casos, você não terá que se preocupar como o banco de dados guarda os seus dados. Isto significa que, ao contrário das folhas de cálculo, os bancos de dados não se preocupam com:

- A seqüência das linhas, uma vez que você poderá ordená-las de acordo com as suas necessidades. Além disso, você poderá ver os mesmos dados em várias visões com ordenações diferentes.

- O mesmo acontece com as colunas (campos) da tabela.

Em conjunto com o Limitando a visualização dos dados, descrito no parágrafo anterior, estas qualidades constituem a vantagem dos bancos de dados.

#### Entrada de dados

As últimas edições das aplicações para criar planilhas permitem-lhe desenhar formulários de introdução de dados. Esses formulários são extremamente úteis se os seus dados não puderem ser apresentados convenientemente numa tabela, &eg;, se o texto conter várias linhas ou se todas as colunas não couberem na tela.

Nesse caso, a forma correta como a planilha funciona é problemática. Os campos para a introdução de dados são colocados à vontade na planilha e, na maior parte dos casos, não são seguros no que diz respeito à intervenção do usuário (intencional ou acidental).

#### Relatórios

Os bancos de dados permitem agrupar, limitar e somar os dados numa espécie de relatório. As folhas de cálculo são normalmente impressas na forma de pequenas tabelas, sem um controle automático completo sobre as divisões das páginas e a disposição dos campos.

#### Programação

As aplicações para criar bancos de dados contém normalmente linguagens de programação completas. As planilhas mais recentes também têm essa capacidade, contudo os cálculos servem para modificar os campos da planilha e para cópias simples dos dados, sem se importar com a relevância das regras de integridade mencionadas nos parágrafos anteriores.

O processamento dos dados numa planilha é normalmente feito com uma interface de usuário gráfica, que poderá atrasar a velocidade de processamento dos dados. Os bancos de dados são capazes de funcionar em segundo plano, fora das interfaces gráficas.

#### Multi-uso

É difícil imaginar um multi-uso de uma planilha. Mesmo que seja tecnicamente possível, no caso das últimas aplicações, é necessário bastante disciplina, atenção e conhecimento por parte dos usuários, o que não pode ser garantido.

Uma forma clássica de compartilhar dados gravados numa planilha com outra pessoa é enviar um arquivo como um todo (usando normalmente o e-mail) ou fornecer uma planilha pela rede. Esta forma de trabalho é pouco eficiente para os grupos maiores de pessoas - os dados que poderiam ser necessários num determinado momento em particular, poderão estar bloqueados atualmente por outra pessoa.

Por outro lado, os bancos de dados foram desenhadas principalmente com acesso multi-uso e multi-usuário em mente. Mesmo o bloqueio mais simples, ao nível de uma linha de uma tabela em particular, é possível, o que permite um compartilhamento simples dos dados da tabela.

#### Segurança

A segurança de uma planilha ou de seções em particular com uma senha é meramente uma atividade simbólica. Após oferecer um arquivo de planilha na rede do computador, todas as pessoas que sejam capazes de copiar o arquivo, poderão tentar descobrir a senha. Normalmente, não será muito difícil, uma vez que a senha é guardada no mesmo arquivo da planilha.

Os recursos para bloquear a edição ou a cópia de uma planilha (ou parte dela), são normalmente fáceis de quebrar.

Os bancos de dados (exceto os salvos em um arquivo em vez de um servidor) não necessitam estar disponíveis num único arquivo. Você irá acessá-los com a rede do computadores, normalmente indicando um usuário e uma senha. Irá ganhar acesso apenas àquelas áreas (tabelas, formulários ou mesmo colunas e linhas selecionadas) que lhe tenham sido atribuídas, através dos direitos de acesso apropriados.

Os direitos de acesso poderão afetar a capacidade de edição dos dados ou apenas da leitura de dados. Se não estiverem disponíveis quaisquer dados para você, eles não serão sequer enviados para o seu computador, assim não há possibilidade de fazer uma cópia dos dados de forma simples, como acontece nas planilhas.

## Desenho de Banco de Dados

O desenho de um banco de dados necessita de um planejamento cuidadoso. Lembre-se que a nova organização da tabela de contatos, proposta na seção 1.2, poderá gerar problemas quando a tabela for preenchida com dados. Por exemplo, se mudar o nome de um campo será uma tarefa simples, a divisão do campo Endereço em dois campos separados necessita de trabalho cuidadoso e tedioso.

Para evitar estas situações, volte a pensar no seu projeto de banco de dados antes de criá-lo no seu computador e antes de você e os outros começarem a usá-lo. Assim, se investir algum tempo inicial, irá provavelmente poupá-lo no dia-a-dia.

## Quem precisa de um Banco de Dados?

### Use planilhas se:

- As suas necessidades são limitadas e os seus dados nunca irão crescer para grandes volumes (será que consegue prever isso para agora?)

- Não for capaz de adquirir a metodologia de construção de bancos de dados. Você poderá, contudo, considerar solicitar essa tarefa a alguém que saiba ou usar ferramentas mais simples.

- Se você usar folhas de cálculo complexas e não tem tempo ou dinheiro para mudar para bancos de dados. Pense ou pergunte a alguém se isso não o levará a um beco-sem-saída. Não conte com ferramentas mágicas que iriam transformar a sua planilha (por melhor que estejam concebidas) num banco de dados.

### Pense em usar bancos de dados se:

- A sua coleção de dados se expande todas as semanas.

- Se você cria com freqüência planilhas novas, as copia para dentro destas e sente que o seu trabalho está cada vez mais aborrecido. Nesse caso, o esforço de mudança para bancos de dados vale sempre a pena.

- Você poderá criar relatórios e instruções para os quais a visão em tabela da planilha não é adequada. Poderá então pensar em mudar para um banco de dados com visões de formulários.

## Programas de criação de Banco de Dados

Até agora, você ainda aprendeu as características gerais dos bancos de dados sem entrar em grandes pormenores sobre as aplicações específicas que os desenharam.

Os primeiros bancos de dados foram criados em conjunto com os grandes servidores nos anos 60, &eg;, o IBM System/360. Eles não estavam a altura dos PCs atuais, como tal, esses bancos de dados necessitavam de pessoal altamente especializado. Ainda que o 'hardware' dos computadores antigos fosse pouco confiável, extremamente mais lento e tivesse menos capacidade de armazenamento, um dos recursos de banco de dados ainda continua atraente: o acesso aos dados por vários usuários através de uma rede.

Nos anos 70, os cientistas formaram a teoria dos bancos de dados relacionais (termos como: tabela, registro, coluna (campo) e relação, entre outros). Na base desta teoria, os bancos de dados IBM DB2 e Oracle foram criadas, sendo desenvolvidas e usadas até hoje. Na final dos anos 70, foram construídos o primeiros PCs. Os seus usuários poderiam (gradualmente) usar vários tipos de aplicações, incluindo as usadas para a construção de bancos de dados.

Quando chegaram os grandes bancos de dados nas empresas, a situação não mudou: eles continuam a pedir computadores poderosos ou complexos de computadores chamados clusters. Isto vai, porém, além do tópico deste manual.

Na área de bancos de dados acessíveis, com interfaces gráficas para PCs, você poderá escolher o seguinte:

- DBase - uma ferramenta para operar em bancos de dados para DOS, popular nos anos 80. Os arquivos no formato do DBase ainda hoje são usados em alguns casos específicos, devido à sua simplicidade.

- FoxPro - uma aplicação semelhante ao DBase (início dos anos 90). Após terem sido adquiridas pela Microsoft, as interfaces gráficas foram introduzidas e, como tal, é usada para criar bancos de dados nos PCs. Este produto ainda é oferecido, ainda que esteja um pouco obsoleto.

- Microsoft Access - uma aplicação para bancos de dados (dados e desenho gráfico da interface) com muitas simplificações, o que o torna adequado para principiantes; foi desenhada no fim dos anos 80, baseada na arquitetura de 16 bits. Os produtos oferecidos ainda são largamente usados nos dias de hoje, especialmente nas empresas pequenas, onde a eficiência e os requisitos multi-usuário não são muito importantes.

- FileMaker - uma aplicação conhecida e semelhante ao MS Access em simplicidade, operando em plataformas Windows e Macintosh, que é oferecida desde 1985.

- &kexi; - uma aplicação multi-plataforma (Unix/Linux, Windows, Mac OS X), desenhada em 2003, desenvolvida de acordo com os princípios OpenSource, parte do projeto global que é o Ambiente de Trabalho K, &ie; um ambiente gráfico para os sistemas Unix/Linux. Uma contribuição significativa para o desenvolvimento do &kexi; é a companhia OpenOffice Polônia.