Cardinalidade e Participação

Autor

Douglas Braga

Restrições de Cardinalidade

Cardinalidade (mapping cardinality) expressa o número máximo de entidades a que outra entidade pode se associar por meio de um relacionamento. Para relacionamentos binários, os tipos possíveis são:

Cardinalidade Significado
1:1 (um para um) Cada entidade em A associa-se a no máximo uma em B, e vice-versa
1:N (um para muitos) Uma entidade em A associa-se a várias em B; cada entidade em B associa-se a no máximo uma em A
N:1 (muitos para um) Inverso do 1:N
N:N (muitos para muitos) Entidades em A associam-se a várias em B, e vice-versa

Notação no Diagrama ER

Na notação ER tradicional:

  • Seta (→): o lado “um” — a entidade participa no máximo uma vez
  • Linha (—): o lado “muitos” — a entidade pode participar múltiplas vezes

er_card cluster_1n 1:N — um professor lotado em uma escola (vários professores por escola) cluster_nn N:N — professor ministra disciplina p1 professor r1 lotado_em p1->r1 e1 escola r1->e1 p2 professor r2 ministra p2->r2 d2 disciplina r2->d2

Cardinalidades no Banco da UnDF

Relacionamento Cardinalidade Justificativa
escola — pertence_a — centro N:1 Uma escola pertence a um centro; um centro pode ter várias escolas
curso — ofertado_por — escola N:1 Um curso é ofertado por uma escola; uma escola pode ter vários cursos
professor — lotado_em — escola N:1 Um professor é lotado em uma escola; uma escola pode ter vários professores
aluno — matriculado_em — curso N:1 Um aluno está matriculado em um curso; um curso tem vários alunos
disciplina — compoe — curso N:1 Uma disciplina pertence a um curso; um curso tem várias disciplinas
professor — ministra — disciplina N:N Um professor ministra várias disciplinas; uma disciplina pode ser ministrada por vários professores
disciplina — prereq — disciplina N:N Uma disciplina pode ter vários pré-requisitos; uma disciplina pode ser pré-requisito de várias outras

Participação Total e Parcial

Além da cardinalidade máxima, é importante especificar se a participação é obrigatória ou opcional:

  • Participação total (linha dupla no diagrama): toda entidade do conjunto deve participar de ao menos um relacionamento. É uma restrição de existência.
  • Participação parcial (linha simples): algumas entidades podem não participar de nenhum relacionamento.

No relacionamento matriculado_em entre aluno e curso:

  • Aluno tem participação total: todo aluno cadastrado deve estar matriculado em algum curso.
  • Curso tem participação parcial em relação a alunos: um curso pode existir sem ter alunos matriculados ainda (ex.: curso recém-criado).

No relacionamento ministra entre professor e disciplina:

  • Professor tem participação parcial: pode existir um professor cadastrado que ainda não ministrou nenhuma disciplina.
  • Disciplina tem participação parcial: uma disciplina pode existir na grade curricular sem ter turma aberta naquele semestre.

Notação l..h (Mínimo e Máximo)

Uma notação mais precisa especifica o mínimo \(l\) e o máximo \(h\) de participações de cada entidade:

A restrição \(l..h\) em uma aresta indica que cada entidade participa em no mínimo \(l\) e no máximo \(h\) relacionamentos:

  • \(l = 0\): participação parcial
  • \(l = 1\): participação total
  • \(h = 1\): cardinalidade “um”
  • \(h = *\): cardinalidade “muitos” (sem limite superior)

Para o relacionamento ministra entre professor e disciplina:

  • professor com restrição \(0..*\): um professor pode não ministrar nenhuma disciplina (mínimo 0) e pode ministrar várias (máximo ilimitado)
  • disciplina com restrição \(0..*\): uma disciplina pode não ter turma aberta (mínimo 0) e pode ter múltiplas turmas/professores (máximo ilimitado)

Para aluno no relacionamento matriculado_em:

  • \(1..1\): cada aluno está matriculado em exatamente um curso (mínimo e máximo 1)

Para Praticar

1. Identificar cardinalidade. Para cada relacionamento abaixo, determine a cardinalidade (1:1, 1:N ou N:N) e justifique:

  1. Entre turma e sala em um sistema acadêmico (uma turma é realizada em uma sala, uma sala pode abrigar várias turmas ao longo do dia)
  2. Entre aluno e curso no banco da UnDF (política: um aluno cursa exatamente um curso por vez)
  3. Entre professor e disciplina via ministra no banco da UnDF
  • (a) N:1: muitas turmas podem usar a mesma sala (em horários diferentes); cada turma ocorre em uma sala.
  • (b) N:1: muitos alunos estão em um curso; cada aluno está em exatamente um curso.
  • (c) N:N: um professor ministra várias disciplinas ao longo do tempo; uma disciplina pode ser ministrada por professores diferentes em semestres diferentes.

2. Participação total e integridade referencial. A participação total de aluno em matriculado_em (todo aluno deve estar matriculado em um curso) tem um equivalente direto em SQL. Qual é ele?

É a restrição NOT NULL na coluna de chave estrangeira sigla_curso da tabela aluno. Se sigla_curso NOT NULL, então todo aluno obrigatoriamente referencia um curso — o que implementa a participação total. Já a participação parcial corresponde a uma coluna FK que aceita NULL.

3. Cardinalidade 1:1 na prática. Suponha que a UnDF implantasse a regra “cada escola tem exatamente um coordenador, que é um professor daquela escola, e cada professor pode coordenar no máximo uma escola”. Qual seria a cardinalidade do relacionamento coordena entre professor e escola? Como isso seria implementado no esquema relacional?

Cardinalidade 1:1: um professor coordena no máximo uma escola; uma escola é coordenada por no máximo um professor.

Implementação: adicionar uma coluna matricula_coordenador VARCHAR(15) REFERENCES professor(matricula_prof) UNIQUE na tabela escola. A constraint UNIQUE garante que o mesmo professor não coordene duas escolas. Alternativamente, adicionar escola_coordenada VARCHAR(10) REFERENCES escola(escola) UNIQUE em professor, deixando NULL para professores não coordenadores.

4. Armadilha da cardinalidade N:N. Por que não é possível representar um relacionamento N:N entre professor e disciplina adicionando apenas uma coluna FK em um dos lados?

Se adicionarmos matricula_prof FK em disciplina, cada disciplina poderia referenciar apenas um professor — o que limita a cardinalidade para N:1 (muitas disciplinas para um professor). Para N:N, é necessário uma tabela de junção (ministra) com FK para ambos os lados, permitindo registrar múltiplas combinações professor–disciplina sem restrição de cardinalidade.