Informatica B. Introduzione alle Basi di Dati e ai DBMS

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1 ormatica B Introduzione alle Basi di Dati e ai DBMS

2 ormazioni e dati Dato: elemento semanticamente significativo (data, codice, ecc.), generalmente in formato numerico o testuale, che l azienda è interessata a registrate in forma permanente ormazione: insieme di dati, elaborazioni di dati o dati inseriti all interno di un contesto che rappresentano un valore per l impresa Ruolo critico dei dati nelle organizzazioni Inizialmente erano utilizzati per specifiche applicazioni Contabilità Vendite Produzione (distinta base e piano di produzione) Cresce, anche per ragioni tecnologiche, la possibilità e la disponibilità di dati nelle aziende La disponibilità di dati ha reso possibili nuove procedure in azienda (es. sistemi di controllo di gestione, business intelligence) I dati hanno caratteristiche più stabili rispetto alle procedure, manuali o automatizzate, che operano su di essi (si pensi alle applicazioni bancarie) 2006 Impianti di Elaborazione 2

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

4 Basi di dati e sistemi di gestione di basi di dati Non esiste un unica definizione formale Base dati: raccolta di dati e/o informazioni permanenti organizzata secondo uno schema predeterminato Su una base dati è possibile effettuare operazioni quali: Inserimento Cancellazione Aggiornamento Interrogazioni Sistema di gestione di una base dati (DBMS, Database Management System): sistema software in grado di gestire collezioni di dati che siano Grandi Condivise Persistenti Affidabili Private I DBMS consentono Immissione, Memorizzazione, Cancellazione dei dati Accesso, Elaborazione,Trasferimento: dai dati all'informazione Presentazione, Visualizzazione dell'informazione 2006 Impianti di Elaborazione 4

5 Confronto con architetture con/senza DBMS software applicativo sistema operativo software applicativo DBMS sistema operativo principale differenza: gestione dei dati unitaria e a più alto livello (tramite linguaggi specializzati) file (distinti) database (unico) 2006 Impianti di Elaborazione 5

6 Base di dati e file system a confronto PROGRAMMA APPLICATIVO PROGRAMMA APPLICATIVO DATI DATI FILE SYSTEM PROGRAMMA APPLICATIVO DATI DATI PROGRAMMA APPLICATIVO DBMS DATI DATI DATI PROGRAMMA APPLICATIVO PROGRAMMA APPLICATIVO 2006 Impianti di Elaborazione 6

7 Modello dei dati E un insieme di concetti utilizzati per organizzare i dati di interesse e descriverne la struttura in modo che essa risulti comprensibile ad un elaboratore Ogni modello di dati fornisce meccanismi di strutturazione (analoghi ai costruttori di tipo dei linguaggi di programmazione) che permettono la definizione di nuovi tipi di dato Esistono vari modelli di dati Ad oggi il modello più diffuso nei prodotti disponibili sul mercato è il modello relazionale 2006 Impianti di Elaborazione 7

8 Il modello relazionale: tabelle Meccanismo di strutturazione: Tabella Lo schema definisce la struttura della tabella, con istanza si definiscono invece i contenuti della tabella Ogni riga è una tupla di n elementi (qui 4) Le colonne vengono anche dette attributi o domini (tipo) MATR NOME colonna COGNOME CORSO schema 2 Paolo Rossi Ges Massimo Andrea Verdi Ferrari Ges istanza 702 Fabio Rossi riga 2006 Impianti di Elaborazione 8

9 Cronologia del modello relazionale Inventato da T. Codd del 970 presso IBM Research di Santa Teresa (California) Primi progetti: SYSTEM R (IBM) Ingres (Berkeley Un.) Prime scoperte tecnologiche Primi sistemi commerciali: inizio anni 80 Oracle IBM-SQL DS e DB2 Ingres ormix Sybase Successo commerciale: dal 985 ad oggi 2006 Impianti di Elaborazione 9

10 MODELLI LOGICI DEI DATI RELAZIONALE I DATI SONO RAPPRESENTATI COME SEQUENZE DI VALORI DI ATTRIBUTI DATI CARATTERIZZATI DALLE STESSE SEQUENZE DI ATTRIBUTI SONO RAGGRUPPATI IN TABELLE LE ASSOCIAZIONI TRA I DATI SONO OTTENUTE ASSOCIANDO VALORI DI ATTRIBUTI IN TABELLE DIVERSE RELAZIONALE 2006 Impianti di Elaborazione 0

11 Esempio di un semplice DB: gestione del personale Tabella Impiegato MATR NOME DATA-ASS SALARIO MATR-MGR Paolo 0/0/ Andrea 0/0/ null Fabio 0/07/ Tabella Assegnamento MATR NUMPROG PERC Tabella Progetto NUMPROG TITOLO TIPO 50 Titolo Consul Titolo2 Svil Impianti di Elaborazione

12 Esempio di interrogazione: in che tipi di progetti lavora Fabio? Tabella Impiegato MATR NOME DATA-ASS SALARIO MATR-MGR Paolo 0/0/ Andrea 0/0/ null Fabio 0/07/ Tabella Assegnamento MATR NUMPROG PERC Tabella Progetto NUMPROG TITOLO TIPO 50 Titolo Consul Titolo2 Svil Impianti di Elaborazione 2

13 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 2006 Impianti di Elaborazione

14 Schemi e istanze Schema: parte sostanzialmente invariante della base dati, descrive le caratteristiche dei dati Istanza (o stato): parte variabile, comprende i valori effettivi, è destinata cambiare nel tempo studente MATR NOME CITTA Corso 2 Carlo Bologna 45 Paola Torino 702 Antonio Roma Log 2006 Impianti di Elaborazione 4

15 Esempio di interrogazione studente MATR NOME CITTA CORSO 2 Carlo Bologna 45 Paola Torino 702 Antonio Roma Log select * from Studente where Città = Bologna MATR NOME CITTÀ CORSO 2 Carlo Bologna 2006 Impianti di Elaborazione 5

16 Esempi di query: istanza di Ordine Tabella Ordine COD-ORD COD-CLI DATA IMPORTO Impianti di Elaborazione 6

17 Esempi di query: selezione ordinata su Ordine SELECT * FROM ordine WHERE importo > ORDER BY data COD-ORD COD-CLI DATA IMPORTO Impianti di Elaborazione 7

18 Nozione di chiave Sottoinsieme degli attributi dello schema che ha la proprieta' di unicita' e minimalita' unicita': non esistono due tuple con chiave uguale minimalita': sottraendo un qualunque attributo alla chiave si perde la proprieta' di unicita' 2006 Impianti di Elaborazione 8

19 Chiavi nell'esempio: gestione degli esami universitari studente MATR NOME CITTA C-DIP esame MATR COD-CORSO DATA VOTO corso COD-CORSO TITOLO DOCENTE 2006 Impianti di Elaborazione 9

20 Chiavi nell'esempio: gestione personale impiegato MATR NOME DATA-ASS SALARIO MATR-MIL assegnamento MATR NUM-PROG PERC progetto NUM-PROG NOME PREZZO 2006 Impianti di Elaborazione 20

21 Chiavi nell'esempio: gestione ordini cliente COD-CLI INDIRIZZO P-IVA ordine COD-ORD COD-CLI DATA IMPORTO dettaglio COD-ORD COD-PROD QTA prodotto COD-PROD NOME PREZZO 2006 Impianti di Elaborazione 2

22 Con molteplici chiavi una e' definita CHIAVE PRIMARIA le rimanenti chiavi sono SECONDARIE CLIENTE (COD-CLIENTE,INDIRIZZO,P-IVA) Chiave primaria: COD-CLIENTE Chiave secondaria: P-IVA 2006 Impianti di Elaborazione 22

23 Vincoli di integrità referenziale Un vincolo di integrità referenziale fra un insieme di attributi X di una relazione R e un altra relazione R2 è soddisfatto se i valori su X di ciascuna tupla dell istanza di R compaiono come valori delle chiavi (primaria) dell istanza di R2 Casi più complicati si verificano quando: La chiave è composta da più attributi Vi sono più chiavi 2006 Impianti di Elaborazione 2

24 Esempio Codice Data Agente Provincia RM RM RM MI MI Numero 4E542 4E542 2F764 2F764 2F764 Agenti Auto Matricola Cognome Nome Rossi Neri Neri Mario Luigi Piero razioni Provincia Numero Proprietario RM RM RM 2F764 A296 4E542 Verdi Piero Verdi Piero Bini Luca 2006 Impianti di Elaborazione 24 MI 2F764 Bini Luca

25 Esempio Codice Data Agente Provincia RM RM RM MI MI Numero 4E542 4E542 2F764 2F764 2F764 Agenti Auto Matricola Cognome Nome Rossi Neri Neri Mario Luigi Piero razioni Provincia Numero Proprietario RM RM RM 2F764 A296 4E542 Verdi Piero Verdi Piero Bini Luca 2006 Impianti di Elaborazione 25 MI 2F764 Bini Luca

26 Esempio Codice Data Agente Provincia RM RM RM MI MI Numero 4E542 4E542 2F764 2F764 2F764 Agenti Auto Matricola Cognome Nome Rossi Neri Neri Mario Luigi Piero razioni Provincia Numero Proprietario RM RM RM 2F764 A296 4E542 Verdi Piero Verdi Piero Bini Luca 2006 Impianti di Elaborazione 26 MI 2F764 Bini Luca

27 Esempio razioni Codice Data Agente Provincia Numero RM 2F FI 4E542 Agenti Auto Matricola 567 Cognome Rossi Nome Mario Provincia RM Numero A296 Proprietario Verdi Piero 68 Neri Piero FI MI 4E542 2F764 Bini Luca Luci Gino 2006 Impianti di Elaborazione 27

28 SQL Il nome sta per Structured Query Language E più di un semplice linguaggio di query: si compone di una parte Data Definition Language (DDL) e di una Data Manipulation Language (DML) DDL: definizione di domini, tabelle, indici, autorizzazioni, viste, vincoli, procedure, trigger DML: linguaggio di query, linguaggio di modifica, comandi transazionali 2006 Impianti di Elaborazione 28

29 SQL come linguaggio di interrogazione Le interrogazioni SQL sono dichiarative l utente specifica quale informazione è di suo interesse, ma non come estrarla dai dati Le interrogazioni vengono tradotte dall ottimizzatore (query optimizer) nel linguaggio procedurale interno al DBMS Il programmatore si focalizza sulla leggibilità, non sull efficienza È l'aspetto più qualificante delle basi di dati relazionali 2006 Impianti di Elaborazione 29

30 Interrogazioni SQL Le interrogazioni SQL hanno una struttura select-from-where Sintassi: select AttrEspr [[ as ] Alias ] {, AttrEspr [[ as ] Alias ] } from Tabella [[ as ] Alias ] {, Tabella [[ as ] Alias ] } [ where Condizione ] Le tre parti della query sono chiamate: clausola select / target list clausola from clausola where La query effettua il prodotto cartesiano delle tabelle nella clausola from, considera solo le righe che soddisfano la condizione nella clausola where e per ogni riga valuta le espressioni nella target list 2006 Impianti di Elaborazione 0

31 Esempio: gestione degli esami universitari Studente MATR NOME CITTA CDIP 2 Carlo Bologna 45 Paola Torino 702 Antonio Roma Log Esame MATR COD- CORSO DATA VOTO Corso COD- CORSO TITOLO DOCENTE matematica Barozzi informatica Meo Impianti di Elaborazione

32 Interrogazione semplice select * from Studente MATR NOME CITTA CDIP 2 Carlo Bologna 45 Paola Torino 702 Antonio Roma Log 2006 Impianti di Elaborazione 2

33 Interrogazione semplice select Nome from Studente where CDip = Log NOME Antonio 2006 Impianti di Elaborazione

34 Sintassi nella clausola select select * select Nome, Città select distinct Città select Città as LuogoDiResidenza select RedditoCatastale * 0.05 as TassaImu select sum(salario) 2006 Impianti di Elaborazione 4

35 Sintassi della clausola from from Studente from Studente as X from Studente, Esame from Studente join Esame on Studente.Matr=Esame.Matr 2006 Impianti di Elaborazione 5

36 Sintassi della clausola where Espressione booleana di predicati semplici Alcuni predicati aggiuntivi: between: Data between --90 and Impianti di Elaborazione 6

37 Congiunzione di predicati Estrarre gli studenti di informatica originari di Bologna: select * from Studente where CDip = and Città = Bologna Risultato: Matr Nome Città CDip 2 Carlo Bologna 2006 Impianti di Elaborazione 7

38 Disgiunzione di predicati Estrarre gli studenti originari di Bologna o di Torino: select * from Studente where Città = Bologna or Città = Torino Risultato: Matr Nome Città CDip 2 Carlo Bologna 45 Paola Torino 2006 Impianti di Elaborazione 8

39 Espressioni booleane Estrarre gli studenti originari di Roma che frequentano il corso in ormatica o in Logistica: select * from Studente where Città = Roma and (CDip = or CDip = Log ) Risultato: Matr Nome Città CDip 702 Antonio Roma Log 2006 Impianti di Elaborazione 9

40 Duplicati In SQL, le tabelle prodotte dalle interrogazioni possono contenere più righe identiche tra loro I duplicati possono essere rimossi usando la parola chiave distinct 2006 Impianti di Elaborazione 40

41 Duplicati select distinct CDip from Studente CDip Log select CDip from Studente CDip Log 2006 Impianti di Elaborazione 4

42 Clausola from select * from R,S Realizza il prodotto cartesiano R S E una tabella: schema : gli attributi di R e S (grado(rxs)= grado(r)+grado(s)) istanza : tutte le possibili coppie di tuple di R e S (card(rxs)=card(r)*card(s)) 2006 Impianti di Elaborazione 42

43 2006 Impianti di Elaborazione 4 Esempio A a b B C c b a D 2 R(A,B) R2(C,D) D 2 2 A a a a b b b B C c b a c b a RxR2 (A,B,C,D)

44 Interrogazione con due tabelle Estrarre il nome degli studenti di ormatica che hanno preso almeno un 0 select Nome from Studente, Esame where Studente.Matr = Esame.Matr and CDip = and Voto = Impianti di Elaborazione 44

45 Interrogazione semplice con due tabelle Studente MATR NOME CITTA CDIP Esame MATR COD- CORSO DATA VOTO 2 Carlo Bologna Paola Torino Antonio Roma Log Impianti di Elaborazione 45

46 Interrogazione semplice con due tabelle MATR NOME CITTA CDIP MATR COD-CORSO DATA VOTO 2 Carlo Bologna Carlo Bologna Carlo Bologna Paola Torino Paola Torino Paola Torino Antonio Roma Log Antonio Roma Log Antonio Roma Log Impianti di Elaborazione 46

47 Interrogazione semplice con due tabelle Estrarre il nome degli studenti di ormatica che hanno preso almeno un 0 select Nome from Studente, Esame where Studente.Matr = Esame.Matr and CDip = and Voto = 0 NOME Carlo 2006 Impianti di Elaborazione 47

48 Join di due tabelle select Nome from Studente, Esame where Studente.Matr = Esame.Matr and CDip = and Voto = 0 select Nome from Studente join Esame on Studente.Matr = Esame.Matr where CDip = and Voto = Impianti di Elaborazione 48

49 Interrogazione semplice con tre tabelle Estrarre il nome degli studenti che hanno preso 0 in Matematica select Nome from Studente, Esame, Corso where Studente.Matr = Esame.Matr and Corso.CodCorso = Esame.CodCorso and Titolo = Matematica' and Voto = 0 NOME Carlo 2006 Impianti di Elaborazione 49