Monday, January 10, Introduzione

Transcript

1 Introduzione

2 Materiale Teoria: bastano le slide In alternativa: Paolo Atzeni, Stefano Ceri, Stefano Paraboschi, Riccardo Torlone Modelli e linguaggi di interrogazione 2/ed. Esercizi: bastano le slide Se vi servono altri eserizi Braga Brambilla Campi Eserciziario basi di dati Editrice Esculapio

3 Dal dato all informazione

4 Dal dato all informazione Dato: unità elementare (grezza) di informazione Informazione: elaborazione dei dati per rispondere a esigenze specifiche dell'impresa

5 Dal dato all informazione Dato: <Stefano Ceri, Basi di dati, IIIA, I Sem> Informazione: Chi insegna basi di dati? Stefano Ceri Quando si tiene il corso? Al I semestre del III anno.

6 BASE DI DATI E FILE SYSTEM A CONFRONTO

7 BASE DI DATI E FILE SYSTEM A CONFRONTO DATI DATI FILE SYSTEM DATI PROGRAMMA APPLICATIVO DATI DATI DATI

8 BASE DI DATI E FILE SYSTEM A CONFRONTO PROGRAMMA APPLICATIVO PROGRAMMA APPLICATIVO DATI DATI DBMS FILE SYSTEM DATI PROGRAMMA APPLICATIVO DATI PROGRAMMA APPLICATIVO DATI DATI DATI PROGRAMMA APPLICATIVO PROGRAMMA APPLICATIVO

9 Principali caratteristiche dei DBMS

10 Principali caratteristiche dei DBMS condivisione dei dati - assenza di replicazione nei file - concorrenza

11 Principali caratteristiche dei DBMS condivisione dei dati - assenza di replicazione nei file - concorrenza qualita' dei dati - vincoli di integrita'

12 Principali caratteristiche dei DBMS condivisione dei dati - assenza di replicazione nei file - concorrenza qualita' dei dati - vincoli di integrita' efficienza - caricamento, query, sort

13 Principali caratteristiche dei DBMS condivisione dei dati - assenza di replicazione nei file - concorrenza qualita' dei dati - vincoli di integrita' efficienza - caricamento, query, sort controllo dell'accesso - privatezza

14 Principali caratteristiche dei DBMS condivisione dei dati - assenza di replicazione nei file - concorrenza qualita' dei dati - vincoli di integrita' efficienza - caricamento, query, sort controllo dell'accesso - privatezza robustezza

15 Come si usa un DBMS?

16 Come si usa un DBMS? a definendo la struttura generale dei dati b definendo le specifiche operazioni sui dati schema STRUTTURA DEI DATI SUI CONTI CORRENTI conto corrente di Giorgio Rossi conto corrente di Paolo Bianchi. istanza

17 Esempio : studenti universitari studente MATR NOME CITTA C-DIP 123 Carlo Bologna Inf 415 Paola Torino Inf 702 Antonio Roma Log

18 Il modello relazionale

19 MODELLI DEI DATI I MODELLI COSTITUISCONO UNA STRUTTURAZIONE SEMPLIFICATA DELLA REALTA CHE NE ACCOGLIE ASPETTI SPECIFICI E AIUTA A COMPRENDERLA MEGLIO MONDO REALE MODELLO CONCETTUALE RETICOLARE RELAZIONALE GERARCHICO MODELLI LOGICI

20 Cronologia dei modelli per la rappresentazione dei dati

21 Cronologia dei modelli per la rappresentazione dei dati Modello gerarchico (anni 60)

22 Cronologia dei modelli per la rappresentazione dei dati Modello gerarchico (anni 60) Modello reticolare (anni 70)

23 Cronologia dei modelli per la rappresentazione dei dati Modello gerarchico (anni 60) Modello reticolare (anni 70) Modello relazionale (anni 80)

24 Cronologia dei modelli per la rappresentazione dei dati Modello gerarchico (anni 60) Modello reticolare (anni 70) Modello relazionale (anni 80) Modello a oggetti (anni 90)

25 Cronologia dei modelli per la rappresentazione dei dati Modello gerarchico (anni 60) Modello reticolare (anni 70) Modello relazionale (anni 80) Modello a oggetti (anni 90) Modello XML (anni 00)

26 MODELLI LOGICI DEI DATI GERARCHICO I DATI SONO RAPPRESENTATI COME RECORD LE ASSOCIAZIONI TRA I DATI SONO RAPPRESENTATE CON PUNTATORI IN UNA STRUTTURA AD ALBERO GERARCHICO

27 MODELLI LOGICI DEI DATI RETICOLARE I DATI SONO RAPPRESENTATI COME RECORD LE ASSOCIAZIONI TRA I DATI SONO RAPPRESENTATE CON PUNTATORI IN UNA STRUTTURA A GRAFO COMPLESSO RETICOLARE

28 MODELLI LOGICI DEI DATI RELAZIONALE I DATI SONO RAPPRESENTATI COME TABELLE LE ASSOCIAZIONI TRA I DATI SONO OTTENUTE ASSOCIANDO VALORI DI ATTRIBUTI IN TABELLE DIVERSE

29 Definizione informale studente colonna schema MATR NOME CITTA INDIR 123 Carlo Bologna Inf Giovanni Paola Milano Torino Log Inf istanza 702 Antonio Roma Log riga

30 Relazione: tre accezioni relazione (dall inglese relationship) che rappresenta una classe di fatti relazione matematica: come nella teoria degli insiemi relazione secondo il modello relazionale dei dati.

31 Definizione formale

32 Definizione formale Dominio D: qualunque insieme di valori

33 Definizione formale Dominio D: qualunque insieme di valori D1, D2,, Dn (n insiemi anche non distinti) Il prodotto cartesiano D1 D2 Dn, è l insieme di tutte le n-uple ordinate <d1, d2,, dn> tali che d1 D1, d2 D2,, dn Dn. Una relazione matematica su D1, D2,, Dn è un sottoinsieme del prodotto cartesiano D1 D2 Dn. D1, D2,, Dn sono i domini della relazione. Una relazione su n domini ha grado n. Il numero di n-uple è la cardinalità della relazione. Nelle applicazioni reali, la cardinalità è sempre finita.

34 Esempio

35 Esempio D 1 = (a,b) D 2 = (1,2,3)

36 Esempio D 1 = (a,b) D 2 = (1,2,3) D 1 x D 2 = ( <a,1>, <b,1>, <a,2>, <b,2>, <a,3>, <b,3> )

37 Esempio D 1 = (a,b) D 2 = (1,2,3) D 1 x D 2 = ( <a,1>, <b,1>, <a,2>, <b,2>, <a,3>, <b,3> ) R1 = ( <a,1>, <b,3> ) R2 = ( <c,1>, <b,3>, <a,2> ) R3 = ( ) R4 = ( <a,1>, <b,1>, <a,2>, <b,2>, <a,3>, <b,3> )

38 Proprieta'

39 Proprieta' Grado della relazione: numero di domini (n)

40 Proprieta' Grado della relazione: numero di domini (n) Cardinalita' della relazione: numero di tuple

41 Proprieta' Grado della relazione: numero di domini (n) Cardinalita' della relazione: numero di tuple Attributo: nome dato al dominio in una relazione [I nomi di attributo in una relazione devono essere tutti distinti fra loro]

42 Proprietà In base alle definizioni, una relazione matematica è un insieme di n-uple: <d1, d2,, dn> tali che d1 D1, d2 D2,, dn Dn Una relazione è un insieme; quindi: non è definito alcun ordinamento fra le n-uple; le n-uple di una relazione sono distinte l una dall altra; le n-uple sono internamente ordinate: l i-esimo valore di ciascuna proviene dall i-esimo dominio; è cioè definito un ordinamento fra i domini.

43 Partite string string integer integer Ciascuno dei domini ha due ruoli distinti, distinguibili attraverso la posizione: il primo e il terzo dominio si riferiscono a nome e reti della squadra ospitante; il secondo e il quarto a nome e reti della squadra ospitata. La struttura è posizionale Catania Inter 1 2 Lazio Lecce 1 2 Milan Udinese 4 4 Sampdoria Roma 2 1

44 Nei DB, invece, associamo a ciascun dominio un nome (attributo), unico nella relazione, che descrive il ruolo del dominio. Nella rappresentazione tabulare, gli attributi possono essere usati come intestazioni delle colonne. L ordinamento fra gli attributi è irrilevante: la struttura è non posizionale Casa Fuori RetiCasa RetiFuori Catania Inter 1 2 Lazio Lecce 1 2 Milan Udinese 4 4 Sampdoria Roma 2 1

45 Il modello relazionale è basato su valori I riferimenti fra dati in relazioni diverse sono rappresentati per mezzo di valori dei domini che compaiono nelle ennuple.

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48 Interrogazioni quali professori hanno esaminato Carlo? studente MATR NOME CITTA INDIR 123 Carlo Bologna Inf 415 Paola Torino Inf 702 Antonio Roma Log esame corso MATR 123 COD- CORSO 1 DATA VOTO 10 COD- CORSO 1 TITOLO matematica DOCENTE Barozzi informatica Meo

49 Interrogazioni quali studenti hanno preso 10 in matematica? studente MATR NOME CITTA INDIR 123 Carlo Bologna Inf 415 Paola Torino Inf 702 Antonio Roma Log esame corso MATR 123 COD- CORSO 1 DATA VOTO 10 COD- CORSO 1 TITOLO matematica DOCENTE Barozzi informatica Meo

50 Informazione incompleta Firenze è provincia, ma non conosciamo l'indirizzo della prefettura Tivoli non è provincia: non ha prefettura Prato è nuova provincia: ha la prefettura?

51 Informazione incompleta Non conviene (anche se spesso si fa) utilizzare valori ordinari del dominio (0, stringa nulla, 99, etc), per vari motivi: potrebbero non esistere valori non utilizzati valori non utilizzati potrebbero diventare significativi Risulta necessario ogni volta tener conto del significato di questi valori

52 Informazione incompleta Si adotta una tecnica rudimentale ma efficace: valore nullo: denota l assenza di un valore del dominio (e non è un valore del dominio) Si possono (e debbono) imporre restrizioni sulla presenza di valori nulli

53 Vincoli di integrità Esistono istanze di basi di dati che, pur sintatticamente corrette, non rappresentano informazioni possibili per l applicazione di interesse.

54 Vincoli di integrità Tipi di vincoli: vincoli intrarelazionali: vincoli su valori (o di dominio) vincoli di ennupla vincoli interrelazionali

55 Vincoli di ennupla Esprimono condizioni sui valori di ciascuna ennupla, indipendentemente dalle altre ennuple. Una possibile sintassi: espressione booleana (con AND, OR e NOT) di atomi che confrontano valori di attributo o espressioni aritmetiche su di essi. Un vincolo di ennupla è un vincolo di dominio se coinvolge un solo attributo Esempi: (Voto >= 18) AND (Voto <= 30) (Voto =30) OR NOT (Lode = e lode ) Lordo = (Ritenute + Netto)

56 Nozione di chiave

57 Nozione di chiave Sottoinsieme degli attributi dello schema che ha la proprieta' di unicita' e minimalita'

58 Nozione di chiave Sottoinsieme degli attributi dello schema che ha la proprieta' di unicita' e minimalita' unicità: non esistono due tuple con chiave uguale minimalità: sottraendo un qualunque attributo alla chiave si perde la proprieta' di unicità Se il sottoinsieme non è minimo si parla di SUPERCHIAVE

59 Chiavi nell'esempio : gestione degli esami universitari studente MATR NOME CITTA INDIR esame MATR COD-CORSO DATA VOTO corso COD-CORSO TITOLO DOCENTE

63 Esiste sempre una chiave? Poiché le relazioni sono insiemi, ogni relazione non può contenere ennuple distinte ma uguali fra loro: ogni relazione ha come superchiave l insieme degli attributi su cui è definita; Poiché l insieme di tutti gli attributi è una superchiave per ogni relazione, ogni schema di relazione ha tale insieme come superchiave; Poiché l insieme di attributi è finito, ogni schema di relazione ha (almeno) una chiave

64 Importanza delle chiavi L esistenza delle chiavi garantisce l accessibilità a ciascun dato della base di dati Ogni singolo valore è univocamente accessibile tramite: nome della relazione valore della chiave nome dell attributo Le chiavi sono lo strumento principale attraverso il quale vengono correlati i dati in relazioni diverse ( il modello relazionale è basato su valori )

65 Foreign Key Un vincolo di integrità referenziale fra un insieme di attributi X di una relazione R1 e un altra relazione R2 impone ai valori su X di ciascuna ennupla dell istanza di R1 di comparire come valori della chiave (primaria) dell istanza di R2

66 Chiavi esterne: esempio studente MATR NOME CITTA INDIR esame MATR COD-CORSO DATA VOTO corso COD-CORSO TITOLO DOCENTE