Especialização e Generalização

Autor

Douglas Braga

Especialização

Em alguns domínios, um conjunto de entidades contém subgrupos com características distintas — atributos adicionais ou participação em relacionamentos específicos que não se aplicam a todas as entidades do conjunto.

Especialização é um processo top-down: a partir de um conjunto de entidades de nível superior, definimos subconjuntos de entidades de nível inferior que possuem atributos ou relacionamentos exclusivos.

A relação entre nível superior e inferior é representada pelo triângulo ISA (“is a” — “é um”) no diagrama ER.

Herança de atributos: entidades de nível inferior herdam todos os atributos e relacionamentos do nível superior, e acrescentam os seus próprios.

No contexto da UnDF, poderíamos especializar aluno em:

  • aluno_graduacao: atributos adicionais semestre_atual, coeficiente_rendimento
  • aluno_pos_graduacao: atributos adicionais orientador, nivel (mestrado/doutorado)

er_especializacao aluno aluno isa ISA aluno->isa grad aluno_graduacao isa->grad pos aluno_pos_graduacao isa->pos

aluno_graduacao herda matricula, nome, sigla_curso e ano_ingresso de aluno, além de ter semestre_atual e coeficiente_rendimento.

Generalização

Generalização é o processo inverso — bottom-up: identificar atributos comuns entre múltiplos conjuntos de entidades e agrupá-los em um conjunto de entidades de nível superior.

Especialização e generalização são inversões uma da outra e representadas da mesma forma no diagrama ER.

Se o sistema tivesse conjuntos professor_horista e professor_efetivo com atributos comuns (nome, escola), poderíamos generalizá-los em professor, mantendo os atributos específicos nos subconjuntos:

  • professor_horista: valor_hora, horas_contratadas
  • professor_efetivo: data_posse, cargo

Restrições de Especialização

Disjunção

  • Disjunta (disjoint): uma entidade do nível superior pode pertencer a no máximo um subconjunto. Indicada pela palavra “disjoint” no diagrama.
  • Sobreposta (overlapping): uma entidade pode pertencer a múltiplos subconjuntos simultaneamente.
  • aluno_graduacao e aluno_pos_graduacao são disjuntos: um aluno é de graduação ou de pós, não ambos simultaneamente (na maioria das instituições).
  • Em um sistema de funcionários, funcionario_de_campo e funcionario_com_acesso_sistema seriam sobrepostos: um funcionário pode ser de campo e ter acesso ao sistema ao mesmo tempo.

Completude

  • Total: toda entidade do nível superior deve pertencer a pelo menos um subconjunto. Indicada por linha dupla entre o conjunto superior e o triângulo ISA.
  • Parcial (default): algumas entidades do nível superior podem não pertencer a nenhum subconjunto.

No banco da UnDF: - Se todo aluno for necessariamente de graduação ou de pós-graduação, a especialização é total. - Se houver alunos que não se enquadram em nenhuma categoria (ex.: alunos especiais), a especialização é parcial.

Representação em Esquemas Relacionais

Há dois métodos para converter especialização em tabelas:

Método 1: Schema para cada nível

-- Nível superior
aluno(matricula, nome, sigla_curso, ano_ingresso)

-- Nível inferior (apenas atributos locais + PK herdada)
aluno_graduacao(matricula, semestre_atual, coeficiente_rendimento)
  FK: matricula → aluno(matricula)

aluno_pos_graduacao(matricula, orientador, nivel)
  FK: matricula → aluno(matricula)

Vantagem: sem redundância — atributos comuns em um único lugar. Desvantagem: consultar todos os dados de um aluno requer JOIN entre as tabelas.

Método 2: Schema completo para cada subconjunto

aluno_graduacao(matricula, nome, sigla_curso, ano_ingresso,
                semestre_atual, coeficiente_rendimento)

aluno_pos_graduacao(matricula, nome, sigla_curso, ano_ingresso,
                    orientador, nivel)

Vantagem: todas as informações em uma única tabela — sem JOIN para acessar dados completos. Desvantagem: atributos comuns (nome, sigla_curso) armazenados repetidamente se uma entidade pertence a ambos os subconjuntos (no caso de especialização sobreposta).

Para Praticar

1. Identificar tipo de especialização. Para cada par abaixo, determine se a especialização é total/parcial e disjunta/sobreposta:

  1. veiculo → carro, moto, caminhão (no contexto de uma frota, todo veículo é de um tipo)
  2. funcionario → gerente, analista (um funcionário pode ser gerente de um departamento e analista de outro)
  3. produto → produto_perecivel, produto_duravel (todo produto é um ou outro, nunca ambos)
  • (a) Total e disjunta: todo veículo é de exatamente um tipo.
  • (b) Parcial e sobreposta: nem todo funcionário é gerente ou analista; e pode ser ambos.
  • (c) Total e disjunta: todo produto é perecível ou durável, nunca ambos.

2. Escolha do método de conversão. Para a especialização total e disjunta de veiculo em carro e moto, qual método de conversão você escolheria e por quê?

O Método 2 (schema completo por subconjunto) é adequado quando a especialização é total e disjunta:

carro(placa, marca, modelo, numero_portas, tipo_combustivel)
moto(placa, marca, modelo, cilindrada, tem_sidecar)

Como todo veículo é necessariamente carro ou moto (total) e nunca ambos (disjunto), não há risco de redundância entre subconjuntos. A ausência de uma tabela veiculo genérica simplifica as consultas, pois os dados completos de qualquer veículo estão em uma única tabela.

3. Herança e JOIN. Com o Método 1 (schema por nível), escreva uma consulta SQL que retorna o nome e o semestre atual de todos os alunos de graduação do curso ENS.

SELECT a.nome, g.semestre_atual
FROM   aluno a
JOIN   aluno_graduacao g ON a.matricula = g.matricula
WHERE  a.sigla_curso = 'ENS'
ORDER BY a.nome;

O JOIN é necessário porque nome e sigla_curso estão em aluno (nível superior), enquanto semestre_atual está em aluno_graduacao (nível inferior). Esse é o custo do Método 1.