Modelo de diagrama de relacionamento de entidade (ER) com exemplo de DBMS

O que é um diagrama ER?

O Diagrama de Entidade-Relacionamento (ER) é uma poderosa ferramenta visual para projetar estruturas de bancos de dados relacionais. Proposto inicialmente por Peter Chen em 1976, ele fornece uma base conceitual para modelagem, definindo entidades, atributos, relacionamentos e suas cardinalidades com precisão. Este tutorial abrange tudo, desde conceitos básicos até técnicas avançadas, ajudando você a dominar o projeto de esquemas de banco de dados.

Os diagramas ER contêm diferentes símbolos que usam retângulos para representar entidades, ovais para definir atributos e losangos para representar relacionamentos.

À primeira vista, um Diagrama ER parece muito semelhante a um fluxograma. No entanto, um Diagrama ER inclui muitos símbolos especializados, e seus significados tornam esse modelo único. O objetivo de um Diagrama ER é representar a infraestrutura do framework de entidades.

Histórico dos Modelos de ER

Peter Chen propôs o Diagrama ER em 1976, em seu artigo seminal "O Modelo Entidade-Relacionamento: Rumo a uma Visão Unificada dos Dados". Seu objetivo era criar uma convenção uniforme que pudesse ser usada tanto para bancos de dados relacionais quanto para redes. Chen idealizou o Modelo ER como uma abordagem de modelagem conceitual que preencheria a lacuna entre os requisitos do mundo real e a implementação técnica de bancos de dados.

Desde então, o Modelo ER evoluiu com vários sistemas de notação, incluindo a Notação de Chen (a original), a Notação de Pé de Galinha (popular em ferramentas modernas) e abordagens baseadas em UML. Apesar dessas variações, os conceitos fundamentais permanecem consistentes em todas as implementações.

Por que usar diagramas ER?

Os diagramas ER oferecem inúmeros benefícios para o projeto e desenvolvimento de bancos de dados:

• Comunicação visual: Elas fornecem uma representação visual clara que pode ser compreendida tanto por pessoas com conhecimento técnico quanto por aquelas sem.
• Plano para o Desenvolvimento: Elas mostram exatamente como as tabelas devem ser conectadas e quais campos cada tabela conterá.
• Tradução pronta: Os diagramas ER podem ser traduzidos diretamente em tabelas relacionais, permitindo que você crie bancos de dados rapidamente.
• Prevenção de erros: Elas ajudam a identificar falhas de projeto e redundâncias antes da implementação, economizando tempo e recursos.
• Documentação: Servem como documentação permanente que ajuda os novos membros da equipe a compreender a arquitetura do sistema.
• Análise de sistema: Eles ajudam a identificar todas as entidades que existem em um sistema e as relações entre elas.

Componentes do Diagrama ER

Todo diagrama ER é construído a partir de três componentes principais: Entidades, Atributos e Relacionamentos. Compreender cada componente e como eles interagem é essencial para criar projetos de banco de dados eficazes.

Exemplos de diagramas ER

Por exemplo, em um banco de dados universitário, podemos ter entidades para Alunos, Cursos e Professores. Uma entidade Aluno pode ter atributos como Matrícula, Nome e ID do Departamento. Ela pode ter relacionamentos com Cursos e Professores.

Entidades

Uma entidade representa qualquer objeto do mundo real — vivo ou não vivo — que possa ser claramente identificado e sobre o qual dados possam ser armazenados. Pode ser algo físico, um fato sobre a empresa ou um evento que ocorre no mundo real. As entidades podem incluir pessoas, lugares, objetos, eventos ou conceitos.

Exemplos de entidades por categoria:

• Pessoa: Funcionário, Estudante, Paciente, Cliente
• local: Loja, Edifício, Escritório, Armazém
• Objeto: Máquina, Produto, Carro, Livro
• Evento: Venda, Registro, Renovação, Transação
• Conceito: Conta, Curso, Departamento, Projeto

Conjunto de Entidades

Um conjunto de entidades é um grupo de entidades semelhantes que compartilham atributos comuns. Por exemplo, todos os alunos de uma universidade formam um conjunto de entidades "Aluno". As entidades são representadas em diagramas ER usando retângulos, com o nome da entidade escrito dentro deles.

As entidades são representadas por suas propriedades, também chamadas de atributos. Todos os atributos possuem valores distintos. Por exemplo, uma entidade estudante pode ter como atributos nome, idade e turma.

Entidades fortes vs. Entidades fracas

As entidades são classificadas como fortes ou fracas com base em sua capacidade de existir independentemente. Compreender essa distinção é crucial para um projeto de banco de dados adequado.

Uma entidade forte possui sua própria chave primária e pode existir independentemente. Por exemplo, uma entidade "Aluno" pode ser identificada exclusivamente pelo ID do aluno, sem depender de nenhuma outra entidade.

Uma entidade fraca não possui uma chave primária própria e depende de uma entidade forte (chamada de entidade proprietária) para sua identificação. Ela utiliza uma chave parcial (discriminador) combinada com a chave primária da entidade proprietária para garantir a unicidade. Por exemplo, em um sistema bancário, uma entidade "Transação" depende de uma entidade "Conta" — o número da transação, por si só, não é único em todo o banco de dados, mas, combinado com o número da conta, torna-se único.

Entidade Forte	Entidade Fraca
Possui sua própria chave primária.	Não possui chave primária; utiliza chave parcial.
Representado por um único retângulo	Representado por um retângulo duplo
A chave primária está sublinhada com uma linha contínua.	Parte da chave está sublinhada com uma linha tracejada.
Podem existir independentemente	Depende da entidade proprietária para existir.
Relacionado com um único diamante	Conectado com diamante duplo (relação de identificação)
Exemplo: Estudante, Funcionário, Produto	Exemplo: Transação, Dependente, Item_do_Pedido

Relacionamento

Um relacionamento representa uma associação entre duas ou mais entidades. Os relacionamentos são geralmente identificados por meio de verbos ou locuções verbais que descrevem como as entidades interagem entre si. Em diagramas ER, os relacionamentos são representados por losangos. Exemplo: Tom trabalha no departamento de Química.

As entidades participam dos relacionamentos. Muitas vezes podemos identificar relações com verbos ou frases verbais.

Exemplos:

• Você está participando desta palestra
• estou dando a palestra
• Um estudante assiste a uma palestra
• Um palestrante está dando uma palestra.

Atributos

Um atributo é uma propriedade ou característica que descreve uma entidade ou relacionamento. Os atributos fornecem as informações detalhadas que tornam cada instância de entidade única e significativa. Em diagramas ER, os atributos são representados por ovais (elipses) conectados à sua entidade pai por uma linha.

Por exemplo, uma entidade Estudante pode ter atributos como ID_do_Estudante, Nome, Data_de_Nascimento, Email e Número_de_Telefone.

Tipos de atributos

Tipo de Atributo	Descrição	Exemplo
Simples (Atomic)	Não pode ser dividido em componentes menores.	Número de telefone, CPF, e-mail
composto	Pode ser dividido em subatributos menores.	Nome completo (nome, nome do meio, sobrenome), endereço (rua, cidade, CEP)
Derivado	O valor é calculado a partir de outros atributos; não é armazenado diretamente.	Idade (calculada a partir da data de nascimento), Preço total
Multivalorado	Pode armazenar múltiplos valores para uma única entidade.	Telemóvel NumbersEndereços de e-mail, Habilidades
Atributo Chave	Identifica exclusivamente cada instância da entidade (Chave Primária)	ID_do_aluno, ID_do_funcionário, ISBN

Dica chave: Nos diagramas ER, os atributos principais são representados com seus nomes sublinhados. Os atributos derivados são representados por ovais tracejados e os atributos multivalorados por ovais duplos.

Cardinalidade (Tipos de Relacionamento)

A cardinalidade define as restrições numéricas de um relacionamento — especificamente, quantas instâncias de uma entidade podem ser associadas a instâncias de outra entidade. Compreender a cardinalidade é essencial para projetar estruturas de banco de dados eficientes.

1. Um para um (1:1)

Uma entidade do conjunto A pode ser associada a, no máximo, uma entidade do conjunto B, e vice-versa.

Exemplo: Um aluno recebe exatamente um número de identificação estudantil, e cada número de identificação estudantil pertence a exatamente um aluno.

2. Um-para-Muitos (1:N)

Uma entidade do conjunto A pode ser associada a múltiplas entidades do conjunto B, mas cada entidade em B está associada a apenas uma entidade em A.

Exemplo: Uma turma é composta por vários alunos.

3. Muitos-para-Um (N:1)

Múltiplas entidades do conjunto A podem ser associadas a uma entidade do conjunto B.

Por exemplo, muitos alunos pertencem à mesma turma.

4. Muitos para muitos (M:N)

Várias entidades do conjunto A podem ser associadas a várias entidades do conjunto B, e vice-versa.

Por exemplo, os alunos como um grupo estão associados a vários membros do corpo docente, e os membros do corpo docente podem estar associados a vários alunos.

Símbolos e Notações de Diagramas ER

Os diagramas ER utilizam símbolos padronizados para representar diferentes componentes. Embora existam diversos sistemas de notação, os dois mais utilizados são a notação de Chen e a notação de pé de galinha.

Notação de Chen

A notação de Chen, desenvolvida por Peter Chen em 1976, utiliza formas geométricas para representar diferentes elementos:

Símbolo	Nome	representa
Retangular	Entidade	Entidade forte (ex.: Aluno, Produto)
Double Retangular	Entidade Fraca	Entidade dependente de outra (ex.: Transação)
Elipse/Oval	Atributo	Propriedade de uma entidade (ex.: Nome, ID)
Double Elipse	Atributo multivalorado	Atributo com múltiplos valores (ex.: Telefone) Numbers)
Elipse tracejada	Atributo derivado	Valor calculado (ex.: idade a partir da data de nascimento)
Diamante	Relacionamento	Associação entre entidades (ex.: Inscrições)
Double Diamante	Relação de Identificação	Relação com entidade fraca
Line	de vidrio	Conecta componentes.
Texto sublinhado	Chave primária	Identificador único para entidade

Notação de Pé de Galinha

A notação de pé de galinha (também chamada de notação IE) é mais comumente usada em ferramentas modernas de design de banco de dados. Ela usa diferentes finais de linha para representar a cardinalidade e é particularmente eficaz para mostrar o lado "muitos" dos relacionamentos.

Símbolo Descriptíon	Significado
Linha vertical única (|)	Obrigatório Um (exatamente um)
Círculo com linha (O|)	Opcional Um (zero ou um)
Pé de galinha com linha (>|)	Obrigatório Muitos (um ou mais)
Pé de galinha com círculo (>O)	Opcional: Muitos (zero ou mais)

Notação de Chen vs. Notação de Pé de Galinha: Quando usar cada uma

Aspecto	Notação de Chen	Notação de Pé de Galinha
Melhor Para	Modelagem conceitual, uso acadêmico	Modelagem física/lógica, uso industrial
Exibição de atributos	Exibe todos os atributos visualmente.	Lista os atributos dentro da caixa da entidade
Cardinalidade	Usa números (1, N, M)	Utiliza símbolos visuais
Complexidade	Pode ficar desorganizado	Mais compacto e mais limpo
Suporte de ferramenta	Suporte limitado para ferramentas modernas	Amplamente suportado em ferramentas

Como criar um diagrama de relacionamento entre entidades (ERD)

Neste tutorial sobre Diagrama ER (Entidade-Relação), aprenderemos como criar um Diagrama ER. Os passos para criar um Diagrama ER são os seguintes:

Vamos estudá-los com um exemplo de diagrama de relacionamento de entidade:

Em uma universidade, um aluno se matricula em disciplinas. Um aluno deve ser matriculado em pelo menos uma disciplina. Cada disciplina é ministrada por um único professor. Para manter a qualidade do ensino, um professor pode ministrar apenas uma disciplina.

Etapa 1) Identificação da Entidade

Temos três entidades:

• estudante
• Para
• Professor

Etapa 2) Identificação de Relacionamento

Temos as seguintes duas relações:

• O aluno é atribuído um curso
• O professor entrega um curso

Etapa 3) Identificação da Cardinalidade

A partir da descrição do problema, sabemos que:

• Um aluno pode ser designado múltiplo cursos
• Um professor só pode entregar um curso

Etapa 4) Identificar atributos

Você precisa estudar os arquivos, formulários, relatórios e dados atualmente mantidos pela organização para identificar os atributos. Você também pode realizar entrevistas com diversas partes interessadas para identificar as entidades. Inicialmente, é importante identificar os atributos sem associá-los a uma entidade específica.

Após obter a lista de atributos, você precisa mapeá-los para as entidades identificadas. Certifique-se de que um atributo esteja associado a exatamente uma entidade. Se você acha que um atributo deve pertencer a mais de uma entidade, use um modificador para torná-lo único.

Feito o mapeamento, identifique as chaves primárias. Se uma chave exclusiva não estiver disponível, crie uma.

Entidade	Chave primária	Atributo
estudante	Identidade estudantil	Nome do aluno
Professor	ID do Empregado	ProfessorNome
Para	Identidade do curso	Nome do curso

Para a entidade Curso, os atributos podem ser Duração, Créditos, Tarefas, etc. Para simplificar, consideramos apenas um atributo.

Etapa 5) Crie o DER (Diagrama Entidade-Relacionamento).

Exemplo de uma representação mais moderna de um Diagrama de Entidade-Relacionamento:

Melhores Práticas para Diagramas ER Eficazes

Siga estas diretrizes para criar diagramas ER claros, fáceis de manter e eficazes:

• Eliminar a redundância: Remova entidades, atributos ou relacionamentos duplicados.
• Use convenções de nomenclatura claras: Use nomes consistentes e descritivos. Evite abreviações.
• Validar em relação aos requisitos: Certifique-se de que o diagrama suporte todas as necessidades de armazenamento de dados.
• Mantenha simples: Crie vários diagramas em diferentes níveis, em vez de um único diagrama confuso.
• Use cores com moderação: Use cores de forma consistente para destacar as categorias.
• Pressupostos do documento: Inclua notas explicativas sobre as premissas das regras de negócio.
• RevVisualização com as partes interessadas: Peça aos usuários de negócios e à equipe técnica que revisem o diagrama.
• Controle de versão: Manter versões atualizadas conforme o projeto evolui.

Diagramas ER versus Diagramas de Classe UML

Embora os diagramas ER e os diagramas de classes UML sejam usados ​​para modelagem de dados, eles servem a propósitos e contextos diferentes. Compreender quando usar cada um é importante para um projeto de sistema eficaz.

Aspecto	Diagrama ER	Diagrama de Classe UML
Objetivo Primário	Projeto de banco de dados	Design de software/objeto
Foco	Dados e relações	Objetos, métodos e comportamentos
Métodos/Operações	Não suportado	Totalmente compatível
Herança	Limitado (apenas em EER)	Apoio total
Uso da indústria	Administradores de banco de dados, analistas de dados	Desenvolvedores de software, arquitetos

Perguntas