Modelagem Conceitual e Diagramas Entidade-Relacionamento
Esta aula apresenta os fundamentos conceituais de banco de dados, partindo do abstrato para o formal. Você vai compreender desde o conceito de dado e informação até a construção de modelos ER completos — uma base essencial para toda a disciplina.
Dado, informação e banco de dados — definições e diferenças.
Níveis conceitual, lógico e físico de abstração.
Entidades, atributos, identificadores, relacionamentos e cardinalidade.
Comparação com Chen, obrigatoriedade e multiplicidade.
Entidades fortes e fracas, especialização/generalização e modelo completo resolvido.
Um banco de dados é uma coleção organizada de dados inter-relacionados, armazenados de forma persistente e gerenciada por um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD). Ele permite inserção, consulta, atualização e remoção de dados com eficiência, segurança e consistência.
Formalmente, podemos definir como: "um conjunto de dados integrados que tem por objetivo atender a uma comunidade de usuários" — Heuser, 2009.
Dado é o fato bruto, sem contexto: por exemplo, o número 9.5. Informação é o dado interpretado em um contexto significativo: "a nota do aluno João na prova de Banco de Dados foi 9,5".
Exemplo prático: um sistema acadêmico armazena matrícula, nome, notas e frequência. Isolados, são dados. Quando o sistema calcula se o aluno foi aprovado ou reprovado, produz informação útil para a secretaria e para o professor.
Fato bruto, sem interpretação. Ex: 9.5, João
Dado contextualizado com significado. Ex: "João tirou 9,5 em BD"
Coleção organizada e persistente de dados inter-relacionados
Software que gerencia o banco: MySQL, PostgreSQL, Oracle
Antes de criar qualquer banco de dados, é fundamental modelar — ou seja, representar a realidade de forma abstrata, estruturada e compreensível. Modelar evita erros caros de projeto, facilita a comunicação entre desenvolvedores e clientes, e garante que o banco reflita corretamente os requisitos do sistema.
Os três níveis de abstração orientam o projeto do banco de dados do mais abstrato ao mais concreto. O nível conceitual foca no "o quê" — define entidades e relacionamentos sem se preocupar com tecnologia. O nível lógico traduz esse modelo para um esquema de tabelas e chaves, adequado a um SGBD relacional. O nível físico trata de como os dados são armazenados no disco, com índices, partições e estruturas de arquivos.
Diagrama ER — independente de tecnologia. Linguagem do cliente e do analista.
Modelo relacional — tabelas, chaves primárias e estrangeiras. Próximo do SGBD.
Implementação real — arquivos, índices, partições. Linguagem do DBA.
Proposto por Peter Pin-Shan Chen em 1976, o Modelo Entidade-Relacionamento (MER) é a principal ferramenta para a modelagem conceitual de bancos de dados. Ele representa a realidade por meio de três elementos fundamentais: entidades, atributos e relacionamentos — cada um com sua simbologia gráfica específica no Diagrama ER (DER).
Representada por um retângulo. Corresponde a um objeto ou conceito do mundo real sobre o qual desejamos armazenar dados.
Representado por uma elipse (oval). Descreve propriedades ou características de uma entidade ou relacionamento.
Representado por um losango. Expressa uma associação com significado entre duas ou mais entidades.
Atributo com nome sublinhado na elipse. Identifica unicamente cada instância de uma entidade.
Uma entidade é qualquer objeto, pessoa, lugar, evento ou conceito do mundo real sobre o qual se deseja armazenar informações em um banco de dados. Entidades representam as "coisas" que existem e são relevantes para o sistema modelado.
Cada entidade possui instâncias — ocorrências individuais. Por exemplo, a entidade ALUNO pode ter instâncias como "João Silva" (mat. 2021001) e "Maria Souza" (mat. 2021002). A entidade em si é a classe, e cada aluno é uma instância.
No diagrama de Chen, uma entidade é representada por um retângulo com o nome da entidade escrito em letras maiúsculas dentro. O nome deve ser um substantivo no singular que descreva claramente o conjunto de objetos representados.
Pergunte: "preciso armazenar dados sobre isso?" Se a resposta for sim, provavelmente é uma entidade. Se for apenas uma característica de algo, provavelmente é um atributo.
Um atributo é uma propriedade ou característica que descreve uma entidade ou um relacionamento. No diagrama de Chen, os atributos são representados por elipses (ovals) conectadas à entidade por linhas. O conjunto de valores possíveis para um atributo é chamado de domínio.
Não pode ser subdividido. É o tipo mais básico de atributo.
Exemplo: CPF, DataNascimento, Salário. Cada um representa um único valor indivisível.
Pode ser decomposto em partes menores com significado próprio.
Exemplo: Endereço → Rua, Número, Bairro, CEP, Cidade.
Pode ter múltiplos valores para uma mesma instância. Representado por elipse dupla.
Exemplo: Telefone — um aluno pode ter celular, residencial e comercial.
Calculado a partir de outro atributo. Representado por elipse tracejada.
Exemplo: Idade derivada de DataNascimento; TotalNotas derivado das notas parciais.
O identificador (ou chave primária) é um atributo — ou conjunto de atributos — cujo valor é único para cada instância de uma entidade. Ele permite distinguir inequivocamente um registro de todos os outros dentro do mesmo conjunto de entidades.
No diagrama de Chen, o identificador é representado como uma elipse normal, mas com o nome do atributo sublinhado. Essa simbologia indica que aquele atributo assume o papel de chave identificadora da entidade.
Sem um identificador, não há como garantir que dois registros representem objetos distintos. A chave primária é o alicerce da integridade de entidade — um dos pilares do modelo relacional.
Exemplos: Matrícula para ALUNO, CRF para PROFESSOR, ISBN para LIVRO, CPF para PESSOA.
Um relacionamento é uma associação com significado semântico entre duas ou mais entidades. Ele descreve como as entidades interagem entre si dentro do domínio modelado. No diagrama de Chen, o relacionamento é representado por um losango conectado às entidades por linhas.
O relacionamento possui um nome — geralmente um verbo que descreve a ação ou associação: "cursa", "leciona", "pertence", "realiza". Assim como entidades, relacionamentos também podem ter atributos próprios. Por exemplo, o relacionamento CURSA entre ALUNO e DISCIPLINA pode ter o atributo Semestre — indicando em qual semestre aquele aluno cursou aquela disciplina.
Cada par (ou tripla) de instâncias associadas forma uma instância do relacionamento. O conjunto de todas as instâncias forma o conjunto do relacionamento. Por exemplo: a associação entre "João" e "Banco de Dados" em "2024/1" é uma instância de CURSA.
ALUNO — cursa — DISCIPLINAPROFESSOR — leciona — DISCIPLINAALUNO — pertence — CURSOFUNCIONÁRIO — trabalha em — DEPARTAMENTOCLIENTE — realiza — PEDIDOO nome do relacionamento deve ser um verbo no infinitivo ou presente que expresse claramente a associação entre as entidades. Evite nomes vagos como "tem" ou "está".
O grau de um relacionamento indica o número de entidades que participam daquele relacionamento. Os graus mais comuns são o binário (grau 2) e o ternário (grau 3). Relacionamentos de grau 1 (unários/reflexivos) também existem, mas são menos frequentes.
É o tipo mais comum. Envolve duas entidades distintas. O losango conecta exatamente dois retângulos.
Exemplo: ALUNO — cursa — DISCIPLINA. A vasta maioria dos relacionamentos em sistemas reais é binária.
Envolve três entidades simultaneamente em um único relacionamento. O losango conecta três retângulos.
Exemplo: MÉDICO — PACIENTE — MEDICAMENTO no relacionamento prescreve. O relacionamento só faz sentido com as três entidades juntas.
A cardinalidade define quantas instâncias de uma entidade podem estar associadas a uma instância da outra entidade em um relacionamento. É uma das informações mais importantes do modelo conceitual, pois determina as regras de negócio do sistema.
Cada instância de A se associa a no máximo uma instância de B, e vice-versa.
Exemplo: FUNCIONÁRIO — gerencia — DEPARTAMENTO. Um funcionário gerencia um departamento; um departamento é gerenciado por um funcionário.
Uma instância de A se associa a várias instâncias de B, mas cada B se associa a apenas uma instância de A.
Exemplo: PROFESSOR — leciona — TURMA. Um professor pode lecionar várias turmas, mas cada turma tem apenas um professor titular.
Uma instância de A se associa a várias instâncias de B, e vice-versa.
Exemplo: ALUNO — cursa — DISCIPLINA. Um aluno cursa várias disciplinas; uma disciplina é cursada por vários alunos.
A notação Pé de Galinha (Crow's Foot) é amplamente utilizada em ferramentas de modelagem profissionais como MySQL Workbench, Lucidchart, draw.io e ERwin. Ela representa as mesmas informações que o modelo de Chen, mas com uma simbologia visual diferente — mais compacta e integrada diretamente nas linhas de conexão entre as entidades.
A notação Pé de Galinha é a mais comum no mercado de trabalho. Ferramentas de engenharia reversa, documentação de sistemas legados e geração automática de código geralmente utilizam esta notação. Dominar ambas — Chen e Crow's Foot — torna o profissional mais versátil e preparado para diferentes contextos.
Ambas as notações descrevem a mesma realidade conceitual. A transição é uma questão de simbologia, não de conceito. Os elementos fundamentais (entidade, atributo, relacionamento, cardinalidade) permanecem os mesmos.
MySQL Workbench, Microsoft Visio, Lucidchart, draw.io, ERwin Data Modeler, DBeaver, SQL Power Architect, dbdiagram.io
Na notação Pé de Galinha, as entidades continuam sendo representadas por retângulos, mas os relacionamentos deixam de usar losangos. Em vez disso, a associação é representada diretamente pela linha de conexão entre as entidades, com símbolos específicos em cada extremidade indicando cardinalidade e obrigatoriedade.
A leitura é feita da entidade de origem para a entidade de destino, e depois no sentido inverso, para obter a cardinalidade completa do relacionamento.
No Pé de Galinha, cada extremidade da linha de relacionamento carrega dois símbolos sobrepostos: o primeiro indica a cardinalidade mínima (obrigatoriedade) e o segundo indica a cardinalidade máxima (multiplicidade). Juntos, eles expressam completamente a regra de negócio daquele lado do relacionamento.
Obrigatório: representado por uma linha vertical ( | ) — indica que a participação é mandatória, ou seja, o mínimo é 1.
Opcional: representado por um círculo ( ○ ) — indica que a participação é opcional, ou seja, o mínimo é 0. Ex: um professor pode ou não estar associado a uma turma no momento.
Um: linha simples — a entidade participa com no máximo uma instância.
Muitos: pé de galinha (três linhas divergentes) — a entidade pode participar com múltiplas instâncias. Este símbolo dá o nome à notação.
|o — zero ou um (opcional, no máximo um)
|| — um e somente um (obrigatório, exatamente um)
o≪ — zero ou muitos (opcional, múltiplos)
|≪ — um ou muitos (obrigatório, múltiplos)
Uma entidade forte existe de forma independente — possui seu próprio identificador (chave primária) e não depende de nenhuma outra entidade para existir. É o tipo padrão de entidade no modelo ER.
Exemplo: ALUNO existe independentemente. Mesmo que não esteja associado a nenhuma turma no momento, ele existe no sistema com sua matrícula própria.
Representada no diagrama por um retângulo simples.
Uma entidade fraca não possui identificador próprio suficiente para se distinguir — ela depende existencialmente de uma entidade forte. Sua identificação é feita pelo identificador da entidade forte somado a um discriminador (chave parcial).
Exemplo: DEPENDENTE de um FUNCIONÁRIO. Um dependente só existe no banco de dados se existir o funcionário ao qual está vinculado. Se o funcionário for removido, o dependente também é.
Representada por retângulo duplo; o relacionamento de identificação usa losango duplo.
A especialização é o processo de definir subconjuntos de uma entidade genérica, chamados de subtipos ou subentidades, que herdam todos os atributos da entidade pai e ainda possuem atributos próprios. O inverso, a generalização, agrupa entidades com características comuns em uma entidade mais genérica. Juntos, esses conceitos formam as hierarquias de generalização/especialização do MER.
PESSOAALUNO e PROFESSORTotal: toda instância da superentidade pertence a pelo menos um subtipo. Ex: toda PESSOA é obrigatoriamente ALUNO ou PROFESSOR (representado por "d" duplo).
Parcial: uma instância pode não pertencer a nenhum subtipo. Ex: uma PESSOA pode não ser nem ALUNO nem PROFESSOR.
Disjunta: uma instância pertence a no máximo um subtipo.
Sobreponível: uma instância pode pertencer a mais de um subtipo simultaneamente.
Problema: Uma universidade precisa controlar seus alunos, professores, disciplinas e cursos. Cada aluno está matriculado em um curso e pode estar matriculado em várias disciplinas por semestre. Cada disciplina é lecionada por um professor. Professores podem lecionar várias disciplinas. Disciplinas pertencem a um único curso. A matrícula de um aluno em uma disciplina registra o semestre e a nota obtida.
ALUNO, PROFESSOR, DISCIPLINA, CURSO — cada uma com seu identificador sublinhado (Matrícula, CRF, CódDisciplina, CódCurso).
CURSA (N:N entre Aluno e Disciplina) com atributo Semestre/Nota; LECIONA (1:N entre Professor e Disciplina); PERTENCE (N:1 entre Disciplina e Curso); MATRICULADO EM (N:1 entre Aluno e Curso).
O relacionamento N:N entre ALUNO e DISCIPLINA gerou o atributo Nota no relacionamento CURSA — pois a nota pertence a um par (aluno, disciplina), não a apenas um deles.
Um bom diagrama ER vai além da correção técnica — ele precisa ser claro, legível e comunicativo. Seguir boas práticas visuais garante que o modelo seja compreendido por todos os stakeholders: desenvolvedores, clientes e professores.
Distribua as entidades de forma equilibrada. Evite cruzamento de linhas. Use espaçamento consistente entre os elementos.
Entidades em letras maiúsculas, atributos em CamelCase e relacionamentos com verbos no infinitivo. Nomes vagos como "tem" ou "está" devem ser evitados.
Use a simbologia correta: retângulo para entidade, elipse para atributo, losango para relacionamento. Atributo identificador sempre sublinhado. Elipse dupla para multivalorado, tracejada para derivado.
Tamanho de fonte adequado, linhas de conexão sem sobreposição, e uma só cor de fundo clara. Diagramas grandes devem ser subdivididos em módulos temáticos.
Esta aula cobriu os fundamentos conceituais de banco de dados, do conceito de dado até a construção de um modelo ER completo. Os pontos a seguir são os erros mais comuns cometidos por estudantes — leia com atenção antes da próxima aula e da prática de modelagem.
Nunca agrupe conceitos diferentes em um mesmo diagrama. Entidade fraca, especialização e relacionamento ternário merecem diagramas individuais e claros.
Retângulo = entidade. Elipse = atributo. Losango = relacionamento. O atributo identificador deve estar sublinhado. Desvios indicam falta de domínio do modelo.
Não existe cardinalidade "padrão". Ela deve refletir as regras do problema. Sempre pergunte: "quantos X podem estar associados a um Y, e vice-versa?"
Modelos conceituais são documentos técnicos. Use nomes precisos, sem abreviações ambíguas. O modelo deve ser autoexplicativo para qualquer pessoa da equipe.
Fundamentos Conceituais de Banco de Dados