O que é um Diagrama de Entidade-Relacionamento? Um Guia Completo

Ao projetar um banco de dados relacional, os engenheiros criam um diagrama de entidade-relacionamento para representar como diferentes partes dos dados estão relacionadas. Esses diagramas fornecem uma visualização clara das relações de dados, facilitando a compreensão da estrutura geral.

O DER permite que as partes interessadas verifiquem se o design de um sistema de informação está alinhado com os requisitos de negócios antes de entrar em desenvolvimento. Também permite que os desenvolvedores criem bancos de dados relacionais que complementam as necessidades de armazenamento de dados.

As entidades podem ser pessoas, objetos ou causas. Elas são representadas em um DER usando diferentes formas, como ovais, retângulos ou losangos, e linhas de conexão que ilustram diferentes relações e seus principais atributos.

Engenheiros e arquitetos de banco de dados frequentemente combinam DER com diagramas de estrutura de dados (DSD). Enquanto os DERs se concentram nas relações entre entidades, os DSDs destacam as relações entre diferentes elementos das entidades, ajudando a descrever o fluxo informacional.

A necessidade de usar DERs em SGBD

Imagine que você está construindo uma plataforma de e-commerce complexa onde os clientes podem navegar por produtos, adicioná-los a um carrinho e fazer compras.

Nos bastidores, uma tabela de banco de dados bem estruturada garante que todos os dados — desde os detalhes do cliente até o inventário de produtos — estejam organizados e facilmente acessíveis. O DER visualiza as relações entre diferentes entidades de dados, tornando o design do banco de dados mais suave e eficiente.

• Esclarecer relações de dados: Um modelo de entidade-relacionamento descreve como diferentes entidades de dados estão relacionadas, ajudando as equipes a entender as interações complexas entre tabelas e reduzindo erros no design do banco de dados.
• Garantir a integridade dos dados: Os DERs ajudam a manter a consistência dos dados e a prevenir problemas como registros órfãos ou dados redundantes, representando restrições, como chaves primárias e estrangeiras.
• Facilitar a comunicação: Os DERs fornecem uma representação visual do banco de dados, facilitando a comunicação da estrutura do banco de dados para partes interessadas não técnicas, como analistas de negócios ou gerentes de produto.
• Aumentar a escalabilidade e a manutenção: Com os DERs, os desenvolvedores podem prever possíveis problemas de banco de dados à medida que o sistema escala, garantindo que as relações e o fluxo de dados permaneçam claros mesmo com a adição de novos recursos ou entidades.

Componentes de um diagrama de entidade-relacionamento

Entidades, relacionamentos, atributos e cardinalidade são os principais componentes de um diagrama de fluxo de dados DER.

Entidade

Uma entidade é qualquer coisa que pode ter dados armazenados sobre ela. Simplificando, é aquilo que você pode definir – por exemplo, um objeto, uma pessoa ou um conceito. É um substantivo representado em uma forma retangular.

┌────────────┐  
│  Entidade                                           │  
└────────────┘  

Um tipo de entidade é um grupo de coisas definíveis. Da mesma forma, um conjunto de entidades é o mesmo que um tipo de entidade, mas definido em um momento específico. Por exemplo, "clientes" é um tipo de entidade, e "clientes que se cadastraram ontem" é um conjunto de entidades.

As entidades podem ser categorizadas em três tipos principais:

• Entidade forte: Pode ser definida usando seus atributos.
• Entidade fraca: Não pode ser definida usando seus atributos.
• Entidade associativa: Elas associam entidades dentro de um conjunto de entidades.

Quando um atributo define exclusivamente uma entidade dentro de um conjunto de entidades, é chamado de chave de entidade. Elas são de três tipos. Se um ou mais atributos definem uma entidade em um conjunto de entidades, é uma super chave. Quando um designer de banco de dados escolhe exclusivamente uma chave para representar uma entidade dentro de um conjunto, é a chave primária. Por fim, chaves estrangeiras identificam relações entre diferentes entidades.

Relacionamentos

Relacionamentos são verbos que representam como as entidades estão ligadas. Por exemplo, na frase "Sarah pagará pelo telefone", as entidades "Sarah" e "Telefone" estão conectadas pelo ato de pagar.

   ________
  /                  \
/                      \
|     REL            |
 \                     /
  \_______/

Em um DER, os relacionamentos são frequentemente representados como losangos ou rótulos em linhas de conexão. Às vezes, você pode encontrar um relacionamento recursivo onde a mesma entidade participa de um relacionamento mais de uma vez.

Atributo

Atributos são frequentemente representados em um oval ou círculo. Eles podem ser qualidade, propriedade ou característica de uma entidade. Quando um atributo descreve a propriedade ou características de um relacionamento, é conhecido como atributo descritivo.

   ________
 /                    \
|   Atributo  |
 \________/

Existem diferentes categorias de atributos:

• Simples: Seu valor não pode ser dividido mais – por exemplo, um número de cartão de crédito.
• Derivado: O valor desses atributos é derivado de diferentes atributos, como idade derivada de uma data de nascimento.
• Composto: Estes são sub-atributos de um atributo. Por exemplo, o endereço de um estudante inclui um número de casa.
• Valor único: Eles têm apenas um valor, como idade.
• Multi-valor: Esses atributos podem ter múltiplos valores, como uma pessoa ter dois números de telefone celular.

Cardinalidade

A cardinalidade descreve o número de relações ou instâncias entre entidades. É geralmente expressa como uma proporção em símbolos chamados pé de galinha, que pode ser um-para-um ou um-para-muitos.

Uma relação um-para-um existe entre um professor e seu endereço de correspondência. Da mesma forma, você verá uma relação um-para-muitos entre estudantes e suas disciplinas, que também pode ser vista como uma relação muitos-para-um, já que as disciplinas têm uma única linha de volta para o estudante.

Por fim, relações muitos-para-muitos podem ser estudantes aprendendo com vários professores. O grupo de professores, por sua vez, está associado a muitos estudantes.

Representando componentes ER como partes do discurso

Você pode usar partes do discurso para representar componentes ER, por exemplo:

• Um substantivo próprio como Sarah seria uma entidade.
• Um substantivo comum será um tipo de entidade, como professores.
• Um verbo equivale ao tipo de relacionamento.
• Adjetivos são atributos de uma entidade.
• Advérbios são atributos descritivos que transmitem as propriedades de um relacionamento.

Como criar um diagrama de entidade-relacionamento simples

Antes de nos aprofundarmos na criação de um diagrama de entidade-relacionamento, é crucial entender como eles são representados.

Um DER pode ser representado usando três tipos de modelos de dados:

• Modelo de dados conceitual: Não possui detalhes específicos, mas fornece uma visão geral do escopo do projeto de banco de dados enquanto descreve como os conjuntos de dados estão relacionados.
• Modelo de dados lógico: Descreve atributos específicos e relações entre pontos de dados. É mais detalhado que um modelo de dados conceitual e serve como base para um modelo de dados físico.
• Modelo de dados físico: Oferece um plano do banco de dados relacional.

Com esse entendimento, vamos passar pelos passos para ajudá-lo a criar um modelo de dados relacional.

1. Decida o propósito e o escopo do projeto de sistema de informação em que você está trabalhando. Entenda o que você está modelando.
2. Encontre as entidades envolvidas e desenhe-as usando retângulos arredondados com rótulos apropriados.
3. Determine como as entidades estão interconectadas e desenhe linhas para representar essas relações. Essas relações seriam rotuladas usando a forma de losango.
4. Adicione detalhes incorporando atributos de entidade usando a forma oval.
5. Apresente as relações como um-para-um, um-para-muitos ou muitos-para-muitos conforme necessário.

Aqui está um exemplo de um DER para usar como referência.

Fonte: Research Gate

Casos de uso de diagrama de entidade-relacionamento

Abaixo estão alguns casos de uso notáveis de diagramas de entidade-relacionamento.

Projetando bancos de dados relacionais

Os DERs ajudam a modelar um banco de dados com lógica e regras de negócios relevantes. Esses diagramas ajudam as partes interessadas do projeto a entender os requisitos para um sistema de informação e, posteriormente, ajudam a equipe a transformar o design em um banco de dados.

Por exemplo, imagine uma companhia aérea querendo modelar seu sistema de reservas. As entidades podem incluir Voo, Passageiro e Bilhete, e os relacionamentos podem descrever como os passageiros reservam bilhetes de voo. Um DER ajuda a equipe de desenvolvimento a entender como estruturar esses relacionamentos antes de construir o banco de dados real.

Solucionando problemas em um banco de dados

Diagramas de entidade-relacionamento ajudam engenheiros a analisar um banco de dados existente e entender as relações entre entidades e seus atributos. Quando surgem problemas, esses diagramas ajudam os engenheiros a localizar a causa raiz, facilitando a resolução rápida.

Por exemplo, se um site de e-commerce está tendo problemas com o gerenciamento de inventário, um DER ajuda os engenheiros a rastrear relações entre Produtos, Pedidos e Fornecedores para identificar onde o fluxo de dados está falhando. Os desenvolvedores podem isolar e resolver rapidamente o problema identificando as entidades e os relacionamentos.

Esses dois são os principais casos de uso do DER. Além disso, o DER pode ser usado para projetar sistemas de informação de negócios ou em reengenharia de processos de negócios (BPR), onde os DERs simplificam o processo de modelagem ou reengenharia de um sistema de informação de negócios existente.

No geral, os DERs são cruciais para engenheiros ao projetar bancos de dados relacionais.

Desafios do diagrama de entidade-relacionamento

É importante ter em mente os seguintes desafios ao trabalhar com um diagrama de entidade-relacionamento.

• Embora os diagramas de entidade-relacionamento sejam inestimáveis ao projetar um banco de dados ou solucionar erros, eles são complicados de usar ao trabalhar com dados não estruturados ou semiestruturados. A menos que os dados estejam organizados em diferentes campos, linhas e colunas, os DERs não serão úteis.
• Os diagramas de entidade-relacionamento funcionam apenas para dados relacionais, onde eles mostram a estrutura relacional.
• Por outro lado, usar modelos ER pode ser desafiador se você planeja integrá-los a um banco de dados existente, especialmente se o banco de dados tiver uma arquitetura diferente. Nesses casos, seria difícil representar adequadamente as relações de entidade.

Melhores práticas para criar DERs

Ao trabalhar com DERs, é melhor alinhar-se a essas práticas para evitar retrabalho ou idas e vindas desnecessárias com a equipe.

• Alinhe-se ao modelo de dados que você deseja desenhar. Decida o que é necessário para o seu propósito. Você pode escolher entre modelos de dados conceituais, lógicos ou físicos.
• Seja consistente com a notação que você usa para representar entidades, seus relacionamentos, atributos e cardinalidade.
• Envolva as partes interessadas ao modelar o banco de dados, ajudando a manter todos alinhados com os requisitos de negócios.
• Fique atento a inconsistências, como entidades ausentes, informações de relacionamento ou atributos ao solucionar um problema de banco de dados relacional.
• Garanta a rotulagem de entidades e relacionamentos, mas não os complique com detalhes desnecessários.
• Deixe o DER apoiar e atualizar seus requisitos de armazenamento de dados à medida que o sistema evolui.

Aumentando a eficiência através do planejamento

Os DERs oferecem uma maneira clara de visualizar dados. Eles facilitam mostrar como seria o sistema de banco de dados em termos de sua arquitetura e obter feedback da equipe. Isso ajuda a evitar qualquer erro que possa surgir mais tarde devido a desalinhamento das partes interessadas ou aumento do escopo.

Além disso, planejar visualmente a estrutura do banco de dados ajuda a remover gargalos que podem surgir durante o desenvolvimento. Permite que a equipe de desenvolvimento trabalhe de forma mais eficiente quando não há combate a incêndios constante envolvido.

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