DB - Algebra Relazionale

ALGEBRA
RELAZIONALE
DB -Algebra Relazionale
1
LINGUAGGI PER MODELLI
RELAZIONALI
Algebrici: una query è definita da
un’espressione algebrica sulle relazioni
dello schema
 Logici: una query è definita da una formula
della logica del primo ordine

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2
ESEMPIO DI QUERY
NOME
Mario Rossi
Ugo Bianchi
Teo Verdi
MATRICOL
123456
234567
345678
CORSO
Programmazione
Architetture
Matematica Discreta
INDIRIZZO
Via Etnea 1
Via Roma 2
Via Enna 3
TELEFONO
222222
333333
444444
PROFESSORE
Ferro
Pappalardo
Lizzio
CORSO
Programmazione
Architetture
Programmazione
Matematica
Discreta
Architettura
MATRICOLA
345678
123456
234567
345678
VOTO
27
30
18
22
345678
30
Quali Professori hanno
dato piu' di 24 a Teo
Verdi ed in quali corsi?
PROFESSORE CORSO
Programmazione Ferro
Architetture
Pappalardo
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Algebra relazionale

Un set di operatori che
 Sono
definiti sulle relazioni
 Producono come risultato una relazione
Gli operatori possono essere combinati
per formare espressioni complesse
 Esecuzione procedurale

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Operatori dell’algebra relazionale

Gli operatori primitivi dell’Algebra Relazionale
sono:
 Ridenominazione;
 Unione;
 Differenza;
 Proiezione;
 Restrizione
(o Selezione);
 Prodotto.

I simboli R,S,... denotano relazioni, A,
B,…attributi e X,Y,…insiemi di attributi
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Ridenominazione



Operatore unario
Modifica il nome di un attributo senza cambiarne
il valore
Definizione:
 Siano
X gli attributi di R, A in X, B not in X .
 Allora AB(R) è con attributi (X-{A}){B}
  AB(R)={t | u R t[B] = u[A]  t[C]=u[C] se C e’
diverso da B}.
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Esempio Ridenominazione

Corso
Programmazione
EINN
Matricola
123456
23456
Voto
27
28
Corso
Programmazione
EINN
Codice Studente
123456
23456
Voto
27
28
Matricola  Codice Studente(Esami)
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Unione, Differenza e Intersezione


Le relazioni sono degli insiemi, quindi possiamo
applicare gli operatori sugli insiemi
Il risultato dev’essere un set omogeneo di n-uple
 Quindi,
applichiamo gli operatori sui set solo fra
relazioni con gli stessi attributi

Siano R ed S relazioni dello stesso tipo allora
= {t | t R  t  S}
 R-S = {t | t R  tS}
 RS = {t | t R  t  S}
 RS
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Esempio Unione
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Esempio Intersezione
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Esempio Differenza
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Un esempio utile ma non fattibile


“Father” e “Mother” sono attributi con nomi
diversi ma entrambi sono “Genitori”
Soluzione: ridenominare gli attributi
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Ridenominazione e Unione
FatherParent(Paternity)  MotherParent(Maternity)
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Proiezione

Produce risultati:
 Su
un sottoinsieme degli attributi dell’operando
 Con valori da tutte le n-uple della relazione

Definizione
R una relazione e siano A1, A2,…, An alcuni suoi
attributi allora:
  A1, A2,…, An (R) = {t[A1, A2,…, An ] | tR}
 Sia

La cardinalita’ di  A1, A2,…, An (R) puo’ essere
minore di R nel caso di duplicati
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Esempio Proiezione
Proiezione
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Un’altro esempio di proiezione

Si riduce la cardinalita’ del risultato rispetto all’operando
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Selezione (Restrizione)

Produce risultati:


Con lo stesso schema dell’operando
Con un sottoinsieme delle n-uple dell’operando


Quelle che soddisfano la condizione
Definizione


Sia R una relazione allora
  (R) = {t | t R  (t)}

dove  e’ una formula proposizionale costruita a partire dagli atomi
A  B e utilizzando i connettivi proposizionali ,,


A e B sono attributi di R o costanti
  {=,<, >, ≠, ≤, ≥}
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Esempio Selezione
Selezione
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Un altro esempio di Selezione
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Prodotto (Cartesiano)

Siano R(A1: T1,…, An: Tn) ed S (An+1: Tn+1,…,
An+m: Tn+m) con {A1,…, An} {An+1,…, An+m}=
. Allora si pone
R
x S = {tu | tR  u  S}
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Esempio prodotto cartesiano
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Operatori Derivati
Sono operatori utili che si possono
esprimere in funzioni di quelli primitivi.
 Intersezione: Siano R ed S dello stesso
tipo

 RS

= {t | tR  t  S}.
Essa si può esprimere in funzione degli
operatori primitivi:
R
 S = R-(R-S)
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JOIN (Giunzione)
L’operatore piu’ importante dell’algebra
relazionale
 Permette di combinare tuple da relazioni
diverse basandosi sui valori degli attributi
 Fondamentalmente due tipi (piu’ qualche
variante):

 Natural
JOIN
 Theta JOIN
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Natural JOIN
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Definizione del Natural JOIN

Sia R con attributi XY ed S con attributi YZ

R 1 S e’ una relazione di attributi XYZ costituita da tutte
le n-uple t tali che:
t[XY]  R , t[YZ]  S.


Quindi: R 1 S = {t | t[XY]  R  t[YZ]  S}
Cioe’: le n-uple del risultato sono ottenute combinando
le n-uple di R e S che hanno gli stessi valori negli
attributi con lo stesso nome
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Un altro esempio di Natural JOIN
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Ancora un altro esempio di Natural Join
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JOIN incompleti


Nel caso in cui alcuni valori tra gli attributi
comuni non coincidono
Quindi, alcune n-uple non partecipano al JOIN
(dangling n-uple)
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JOIN vuoti, un caso estremo

Potrebbe anche succedere che nessuna
n-upla trovi il corrispettivo
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L’altro caso estremo del JOIN


Ogni n-upla di R1 si combina con ogni n-upla di R2
Cardinalita’ del risultato e’ il prodotto delle cardinalita’
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OUTER JOIN (Giunzione esterna)



Una variante del JOIN per mantenere nel
risultato le n-uple che non partecipano al JOIN
Gli attributi delle dangling n-uple vengono
riempiti con NULL
Tre varianti:
 Left:
solo dangling n-uple del primo operando
 Right: solo dangling n-uple del secondo operando
 Full: n-uple da entrambi gli operandi
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Esempio di NATURAL OUTER JOIN
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Proprieta’ del JOIN

Il JOIN e’
 Commutativo:
R1S=S1R
 Associativo: (R 1 S) 1 T = R 1 (S 1 T)

Quindi possiamo avere sequenze di JOIN
senza rischio di ambiguita’:
R
1S1T…
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Esempio di JOIN multipli
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Prodotto cartesiano a partire dal
JOIN



Il JOIN e’ definito anche se non ci sono attributi
comuni fra le relazioni
In questo caso, non essendoci vincoli sulle tuple
da selezionare, vengono selezionate tutte le
tuple dalle relazioni del JOIN
 Prodotto cartesiano
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Esempio di prodotto cartesiano
generato dal JOIN
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Theta-JOIN e Equi-JOIN



Estensione del NATURAL JOIN
Viene specificato un predicato per la selezione
delle n-uple
E’ un operatore derivato:
R

1 F S =  F (R x S)
Se F e’ una congiunzione di uguaglianze si parla
di equi-JOIN
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Esempio di equi-JOIN
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Query (interrogazioni)
L’algebra relazionale puo’ quindi essere
usata per interrogare una base di dati
 Una query e’ una funzione da una istanza
di un database (insieme di relazioni) ad
una relazione

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Database di esercitazione
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Esercizio 1

Trovare numero, nome ed eta’ di tutti gli impiegati che
guadagnano piu’ di 40 mila euro
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Esercizio 2

Trovare il numero dei responsabili degli impiegati che
guadagnano piu’ di 40 mila euro
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Esercizio 3

Trovare nome e salario dei responsabili degli impiegati
che guadagnano piu’ di 40 mila euro.
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Esercizio 4

Trovare gli impiegati che guadagnano piu’ dei loro responsabili e
visualizzare numero, nome e salario sia dell’impiegato che del
responsabile
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Esercizio 5

Trovare numero e nome dei responsabili i cui impiegati
guadagnano TUTTI piu’ di 40 mila euro
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