Modelos de Banco de Dados: Hierárquico, Relacional e Orientado a Objetos

Modelo de Banco de Dados Hierárquico

Características

• O modelo foi proposto por Peter P. Chen e pode ser usado como base para uma visão unificada dos dados, adotando a abordagem natural do mundo real que consiste em entidades e relacionamentos.
• O E/R, como o próprio nome indica, concentra-se em dois conceitos fundamentais: a entidade e o relacionamento.
• Nos modelos E/R, podem-se distinguir elementos-chave, como entidades, atributos e relacionamentos, bem como o conjunto de valores, análogo ao conceito de domínio.

Vantagens

1. Simplicidade Conceitual: Dada esta estrutura, a relação entre os níveis é logicamente simples.
2. Segurança do Banco de Dados: O Banco de Dados (BD) é gerenciado e executado pelo SGBD, garantindo que a segurança seja aplicada uniformemente por todo o sistema.
3. Independência de Dados: O SGBD cria um ambiente onde a independência dos dados pode reduzir substancialmente o esforço de programação e manutenção.
4. Integridade do Banco de Dados: Dada a relação "pai/filho", sempre há uma ligação entre o segmento pai e seus segmentos filhos.
5. Eficiência: O modelo de banco de dados hierárquico é muito eficiente quando um banco de dados contém uma grande quantidade de dados relacionados.

Desvantagens

1. Execução Complexa: Embora o SGBD do modelo hierárquico libere o designer e o programador dos problemas de dependência de dados, ainda é necessário um conhecimento detalhado das características de armazenamento físico dos dados. Assim, implementar um projeto de BD pode se tornar muito complicado.
2. Difícil de Gerenciar: Qualquer alteração na estrutura do BD, como a realocação de segmentos, exige uma mudança em todos os programas aplicativos que acessam o banco de dados.
3. Falta de Independência Estrutural: A independência estrutural existe quando as mudanças na estrutura do BD não afetam a capacidade do SGBD de acessar os dados.
4. Complexidade de Programação e Uso de Aplicações: Devido à estrutura de navegação do sistema de BD, os desenvolvedores e usuários finais precisam saber exatamente como os dados estão fisicamente distribuídos no BD para acessá-los.
5. Dificuldades de Implementação: Muitos relacionamentos não se conformam com o padrão comum M:N exigido pelo modelo hierárquico.
6. Falta de Padrões: Embora o modelo hierárquico seja a base, não há um padrão universal para todos os níveis hierárquicos de software de BD.

Modelo de Banco de Dados Relacional

Características

• O modelo relacional foi desenvolvido por E.F. Codd da IBM em 1970, representando um avanço tanto para os usuários quanto para os patrocinadores. O modelo relacional foi um banco de dados de "caixa automática" que substituiu os bancos de dados de "transmissão padrão" que o precederam.
• O modelo relacional é percebido pelo usuário como um conjunto de tabelas que armazenam dados.

Vantagens

1. Independência Estrutural: Como o sistema de banco de dados relacional não usa o acesso aos dados por navegação, as vias de acesso à informação não são relevantes para os designers, programadores e usuários finais desses BDs.
2. Melhoria da Simplicidade Conceitual: Embora os modelos de rede e hierárquicos fossem conceitualmente mais simples do que as administrações dos sistemas de arquivos que substituíram, o modelo de banco de dados relacional é ainda mais simples conceitualmente.
3. Design, Implementação e Gerenciamento Mais Fáceis do BD: O modelo relacional alcança a independência dos dados e a independência estrutural.
4. Capacidade de Consulta Ad Hoc: Uma das razões pelas quais o modelo relacional tem uma posição dominante no mercado é sua poderosa e flexível capacidade de consulta.
5. Um Poderoso Sistema de Gerenciamento de BD: Um bom SGBDR (Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados Relacional) é muito mais complexo do que os SGBDs utilizados em BDs de rede e hierárquicos.

Desvantagens

1. Custos Indiretos para Software e Hardware do Sistema: O mesmo SGBDR que esconde a maioria das complexidades do sistema também exige gastos substanciais para o sistema operacional e o hardware.
2. Concepção e Implementação Mais Propensas a Erros: De certa forma, o ambiente relacional, por ser tão ativo para o usuário, também se torna uma responsabilidade.
3. Pode Promover "Ilhas de Informação": Como o modelo relacional é tão fácil de usar, muitas pessoas acham mais simples criar seus próprios subgrupos e aplicações de BD.

Modelo de Banco de Dados Orientado a Objetos (OODB)

Características

• Os fundamentos do banco de dados orientado a objetos foram criados para ajudar a atender às necessidades de novas aplicações. A orientação a objetos oferece flexibilidade para lidar com alguns desses requisitos e não é limitada pelo tipo de dados e linguagens de consulta dos sistemas de bancos de dados tradicionais.
• Uma característica fundamental do banco de dados orientado a objetos é o poder fornecido, permitindo ao projetista especificar tanto a estrutura de objetos complexos quanto as operações que podem ser aplicadas a esses objetos.
• Outra razão para a construção de bancos de dados orientados a objetos é o aumento do uso de linguagens de programação orientadas a objetos no desenvolvimento de aplicações.
• Os fundamentos do banco de dados orientado a objetos são projetados para que possam integrar-se diretamente com as aplicações desenvolvidas utilizando linguagens orientadas a objetos, tendo adotado muitos dos conceitos dessas linguagens.

Vantagens

1. Adição de Conteúdo Semântico: A adição de conteúdo semântico ao modelo de dados confere maior significado.
2. Exibição Visual com Conteúdo Semântico: O ERD e os modelos visuais OODM representam relações, mas o OODM inclui conteúdo semântico dentro da exibição visual do objeto, o que facilita relações mais complexas dentro e entre os objetos.
3. Integridade do BD: Assim como o modelo hierárquico, o OODM utiliza herança para proteger a integridade do BD.
4. Independência Estrutural de Dados: A autonomia dos objetos no OODM garante a independência estrutural dos dados.

Desvantagens

1. Falta de Padrões OODM: Não existem modelos de dados padrão orientados a objetos. A principal desvantagem é que não há um método padrão de acesso a dados.
2. Acesso a Dados de Navegação Complexa: O método de acesso aos dados se assemelha ao estilo de navegação dos modelos de rede e hierárquicos.
3. Curva de Aprendizagem Íngreme: Dada a falta de padrões e a complexidade imposta pelo estilo de acesso a dados por navegação, a curva de aprendizado do modelo orientado a objetos tende a ser mais acentuada do que a do modelo relacional.
4. Alta Complexidade do Sistema Diminui Operações: A complexidade do sistema tende a ser maior do que a do modelo de banco de dados relacional. Portanto, a implementação de um OODM exige uma sobrecarga considerável para o hardware e o software.