O que é um diagrama de relacionamento entre entidades?

Dentro do modelo relacional de projeto de banco de dados, os ERDs estabelecem como as entradas em um banco de dados são conectadas. Os ERDs são um modelo de dados conceitual de alto nível que prepara o terreno para projeto e análise de banco de dados mais avançados.

Além disso, a modelagem de relacionamento entre entidades pode ajudar a extrair narrativas e insights de uma coleção aparentemente díspar de pontos de dados.

Analistas de negócios e engenheiros de banco de dados utilizam diagramas ER como ferramentas de modelagem de dados para avaliar o escopo dos bancos de dados que suas organizações precisam, e então planejam como os dados serão armazenados.

Os ERDs orientam a parte de engenharia de software de um projeto de banco de dados ao apresentar os requisitos para a arquitetura dos sistemas de informação e a estrutura do banco de dados. Na abordagem de três esquemas da engenharia de software para sistemas de gerenciamento de banco de dados (DBMS), o ERD representa o nível conceitual.

A integração de dados é um processo complexo de engenharia de dados que envolve diversos componentes interdependentes. Um ERD ajuda os engenheiros de dados a visualizar o sistema como um todo e a reduzir o risco de erros.

A comparação de bancos de dados existentes com um ERD pode revelar erros de projeto de bancos de dados que podem estar causando problemas. Bancos de dados complexos com inúmeras tabelas exigem amplo conhecimento de SQL para o processo de depuração. Um ERD resume o banco de dados, permitindo que os engenheiros identifiquem rapidamente possíveis erros.

Ao realizar projetos de reengenharia de processos de negócios, é útil obter uma visão panorâmica de todos os dados nos sistemas de informação da organização. Os ERDs servem para criar soluções de arquitetura de dados mais recentes e eficientes, que facilitam as demais etapas do processo de BPR.

Os diagramas entidade-relacionamento, os esquemas de banco de dados e os diagramas de fluxo de dados representam visualmente como os dados estão organizados em um sistema.

• Os diagramas de relacionamento de entidades ilustram as entidades dentro de um banco de dados e seus relacionamentos entre si. Os diagramas ER frequentemente representam esquemas de bancos de dados.

• Os esquemas de banco de dados estabelecem como as entidades do mundo real serão modeladas em um banco de dados relacional. Eles contêm as regras e diretrizes que determinam a organização do banco de dados, como nomes de tabelas, campos e tipos de dados.

• Os diagramas de fluxos de dados são um tipo de fluxograma que descreve o fluxo de dados através de um processo ou sistema. Eles mostram como os dados são movidos do processo para locais de armazenamento internos e externos.

Os diagramas de relacionamento de entidades incluem entidades, os atributos dessas entidades e os relacionamentos entre elas. Alguns ERDs também transmitem cardinalidade, que quantifica o relacionamento entre duas entidades.

Uma entidade em um ERD é algo definível, como uma pessoa, função, evento, conceito ou objeto, que pode ter informações armazenadas em um banco de dados relacional. Muitos estilos de diagramas entidade-relacionamento representam as entidades como retângulos.

• Pessoas ou funções: estudantes, vendedores, executivos ou clientes.
• Eventos: transações, inscrições ou cancelamentos de assinaturas.
• Conceitos: perfis ou personas.
• Objetos: produtos, faturas ou e-mails.

As entidades são semelhantes a substantivos em um sentido gramatical. Elas são itens essenciais no banco de dados, com atributos e relacionamentos que transmitem informações sobre essas entidades, assim como os adjetivos e verbos fornecem mais informações sobre os substantivos em uma frase.

Os tipos de entidades são uma categoria de entidades. Se as entidades forem semelhantes a substantivos, então os tipos de entidades serão categorias: alimentos, esportes e países. As entidades individuais dentro de um tipo de entidade são conhecidas como instâncias. Dentro do tipo de entidade, legumes podem ser as instâncias brócolis, cenouras e aspargos.

As entidades são classificadas como fortes ou fracas. As entidades fortes contêm informações de identificação suficientes em seus atributos para não precisarem de mais esclarecimentos. Enquanto isso, as entidades fracas existem apenas como resultado ou consequência de outra entidade. A entidade forte associada a uma determinada entidade fraca é conhecida como sua entidade principal ou proprietária.

Considere um banco de dados que modela os pedidos dos clientes em uma empresa de comércio eletrônico. Cada pedido é uma entidade forte porque pode ser definido como uma instância exclusiva com base no comprador, no horário e na data. No entanto, os itens de linha em cada pedido são entidades fracas. Eles só têm significado no contexto de seus respectivos pedidos. Essa dependência é conhecida como dependência de existência ou restrição de participação.

As entidades fortes são mostradas como retângulos sólidos, enquanto os ERDs representam entidades fracas como um retângulo duplo.

Uma entidade associativa vincula as instâncias entre dois conjuntos de entidades e tem seus próprios atributos que fornecem mais informações sobre essa relação. Em um ERD usado por uma universidade, a entidade define que os alunos e professores têm muitas conexões uns com os outros. A entidade associativa que faz a ponte entre os dois mostraria quais alunos estão fazendo cursos ministrados por quais professores.

Os bancos de dados relacionais utilizam entidades associativas para informar as tabelas de junção, que combinam campos de várias outras tabelas de bancos de dados. Nos diagramas ER, as entidades associativas são representadas como um losango dentro de um retângulo.

Atributos são qualidades, propriedades e características que definem uma entidade ou um tipo de entidade. Em um ERD clássico, os atributos aparecem como ovais e ficam posicionados ao lado da entidade correspondente no diagrama.

• Os atributos simples não podem ser simplificados ou divididos em outros atributos. Um CEP é um exemplo de um atributo simples.

• Os atributos compostos são compilados a partir de outros atributos, que podem ser ou não simples. Um endereço é um atributo composto, que contém um número de rua, nome de rua, CEP, cidade e outras informações de identificação.

• Os atributos derivados são calculados com base em outros atributos. O valor do salário de um funcionário é derivado de suas horas trabalhadas, da duração do período de pagamento e de seu salário. Os ERDs retratam atributos derivados como ovais tracejados.

• Os atributos multivalores podem ter mais de um valor por registro, enquanto um atributo de valor único não pode.

As chaves das entidades são os atributos que definem de forma única cada entidade em um conjunto de dados. Qualquer atributo pode ser designado como chave, desde que cumpra essa função. Por exemplo, em um conjunto de entidades de pessoas, um atributo-chave adequado pode ser o número de identificação nacional. Por outro lado, sobrenomes não funcionariam como atributo-chave nesse contexto, já que mais de uma pessoa pode ter o mesmo sobrenome.

• Superchave: um ou mais atributos que podem definir de maneira exclusiva uma entidade dentro de um conjunto de entidades.

• Chave candidata: a superchave mais simples possível, nenhum atributo dentro de uma chave candidata pode, sozinho, ser uma superchave. As chaves candidatas podem conter um ou mais atributos, desde que nenhum desses atributos seja, por si só, uma superchave.

• Chave primária: a chave candidata é escolhida para definir exclusivamente um conjunto de entidades. Como a chave primária é o que diferencia cada entidade, duas entradas em um banco de dados não podem compartilhar o mesmo valor de chave primária. Em um diagrama ER, a chave primária de cada entidade será sublinhada. Qualquer entidade que contenha uma chave primária é considerada uma entidade forte. 

• Chave externa: um atributo que identifica a relação de uma entidade com outra. Entidades fracas dependem de chaves estrangeiras para serem definidas como entidades fortes. Por exemplo, a entidade fraca conta bancária precisaria de uma chave estrangeira que a vinculasse ao banco correspondente.

Relacionamentos são as linhas conectadas que ligam as entidades em um ERD. Eles indicam como as entidades dentro de um ERD estão associadas umas às outras. Se as entidades são substantivos e os atributos são adjetivos, então os relacionamentos são verbos.

Em um ERD tradicional, os relacionamentos são descritos como losangos. Relacionamentos fracos ligam uma entidade fraca a seu proprietário e são mostrados como losangos duplos.

A participação de entidades em um relacionamento pode ser total, caso em que a totalidade do conjunto de entidades está envolvido no relacionamento ou parcialmente. Na participação parcial, algumas ou todas as entidades do conjunto podem estar envolvidas no relacionamento em um momento específico.

Cardinalidade é a qualidade de um relacionamento que define o número de instâncias em uma entidade que se relacionam com as instâncias de outra.

• Os relacionamentos de um para um (1:1) indicam que um registro em uma entidade só pode ser referenciado por um registro na outra entidade. A relação entre as universidades e os reitores das entidades é uma relação de um para um, porque cada universidade tem apenas um reitor. Por outro lado, cada reitor é responsável por exatamente uma universidade.

• Os relacionamentos de um para muitos (1:M) descrevem situações em que cada registro de uma entidade está relacionado a vários registros de outra entidade. Há um relacionamento de um para muitos entre as entidades universidades e departamentos. Uma universidade pode ter vários departamentos, mas cada departamento faz parte de apenas uma universidade.

• Os relacionamentos de muitos para muitos (M:M) mostram que um ou mais registros dentro de ambas as entidades podem ser conectados. As entidades alunos e professores têm uma relação de muitos para muitos porque, assim como um professor dá aula em uma turma com muitos alunos, cada aluno também pode se matricular em aulas com outros professores.

Os ERDs representam a cardinalidade por meio de variações nas linhas de conexão entre as entidades. A forma como a cardinalidade é mostrada depende do estilo de ERD usado.

A maioria dos ERDs é elaborada em um dos três modelos de relacionamento de entidades: conceitual, lógico e físico. Todos os três representam entidades juntamente com seus atributos e relacionamentos, mas seus casos de uso e audiências pretendidas diferem. Os ERDs conceituais são os menos detalhados, enquanto os ERDs físicos oferecem as informações mais granulares.

• Modelos conceituais de ER oferecem uma visão de alto nível dos dados contidos no ERD. Analistas de negócios os utilizam em projetos de design de banco de dados em larga escala, como data warehouses. Os modelos conceituais de dados geralmente apresentam entidades e relacionamentos, sem aprofundar em tabelas de banco de dados nem em cardinalidade.

• Os modelos de ER lógicos são semelhantes aos modelos conceituais, mas com um pouco mais de detalhes. Em um modelo de dados lógico, as colunas ou atributos dentro de cada entidade são definidas, assim como as entidades operacionais e transacionais. Os analistas de negócios usam modelos de dados lógicos para projetos de design de banco de dados de menor escala.

• Os modelos de ER físicos são os modelos concretos para projetos de design de banco de dados. Eles incluem o máximo de detalhes, como cardinalidade e chaves primárias e externas. Designers e engenheiros de bancos de dados criam modelos de dados físicos a partir de modelos conceituais e lógicos fornecidos a eles pelos analistas de negócios.

Desde que o cientista da computação e teórico de bancos de dados Peter Chen introduziu os ERDs na década de 1970, vários tipos de diagramas surgiram para preencher uma gama cada vez maior de casos de uso.

Os ERDs de Chen se parecem com fluxogramas clássicos, com várias formas conectadas por linhas. A cardinalidade é mostrada com os caracteres 1, M e N ao longo das linhas de conexão. M e N representam “muitos” em um relacionamento de um para muitos ou de muitos para muitos; representar o último com a notação M:N ou N:M implica que o número de entidades no relacionamento não precisa ser igual em ambos os lados.

O estilo Chen retrata a participação total com uma única linha de conexão e parcial com uma linha de conexão dupla.

Batizada assim por sua linha de conexão bifurcada em três frentes mostrando muitas relações, a notação de pé de corvo substitui os símbolos de Chen por tabelas. Cada tabela representa uma entidade e contém todos os seus atributos. A notação de pé de corvo permite que os criadores de ERDs mostrem informações sobre a cardinalidade dos relacionamentos.

Os diagramas de estrutura de dados de Charles Bachman inspiraram diretamente Chen na criação do ERD. Bachman usou linhas com setas para indicar a cardinalidade nas relações.

A Força Aérea dos EUA introduziu sua linguagem Integration DEFinition for information modeling (IDEF1X) na década de 1980 para dar suporte ao desenvolvimento de modelos de dados semânticos. O trabalho de Chen deu um passo à frente ao exibir atributos em uma tabela compartilhada e introduzir mais opções de cardinalidade.

Criado por Richard Barker em 1981, o estilo Barker é o padrão para uso no Oracle. A notação de Barker compartilha o estilo de pé de corvo para conectar linhas enquanto também usa linhas pontilhadas para representar a participação parcial ou opcional.