Insegnamento di Informatica – aa 2015

Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Macerata, 27 ottobre 2015
Introduzione alle basi di dati
INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16
Francesco Ciclosi
Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Modelli di databse
 Esistono vari tipi di modelli per le basi di dati,
tra i quali i più noti sono:
• Gerarchico
• Reticolare
• Relazionale
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© Francesco Ciclosi – Settembre 2015
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
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Modello gerarchico: schema
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CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
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Modello gerarchico: considerazioni (1/2)
 È adatto a rappresentare situazioni dove è
possibile fornire all’insieme dei dati una struttura
con entità che stanno in alto ed entità che stanno
in basso, secondo uno schema ad albero
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Modello gerarchico: considerazioni (2/2)
 In esso i nodi rappresentano le entità e gli archi
rappresentano le associazioni
 Presenta dei limiti:
• La rigidità della struttura di dati creata
• La possibile ridondanza dei dati
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Modello reticolare: schema
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Modello reticolare: considerazioni (1/2)
 Le entità rappresentano i nodi e le
associazioni rappresentano gli archi di uno
schema a grafo orientato
 È un’estensione del modello gerarchico
• Consente anche associazioni tra entità che stanno
in basso, e non solo dall’alto verso il basso
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Modello reticolare: considerazioni (2/2)
 Si differenzia dal
modello gerarchico
perché un record figlio
può avere un numero
qualsiasi di padri
• Ciò consente di evitate
situazioni di ripetizione
di dati uguali
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Modello relazionale: schema
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Il requisito di indipendenza dei dati (1/2)
 Il modello relazionale si basa sui concetti di
relazione e di tabella
 Risponde al requisito di indipendenza dei dati
distinguendo tra:
• Livello fisico (come i dati sono fisicamente
memorizzati nel calcolatore)
• Livello logico (relativo all’organizzazione dei dati e
al modo in cui vi si accede)
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Il requisito di indipendenza dei dati (2/2)
 Gli utenti e i programmatori fanno riferimento
al solo livello logico
 Le strutture fisiche di memorizzazione dei dati
sono di esclusiva pertinenza del DBMS, che si
occupa anche dell’esposizione del livello logico
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Modello relazionale: considerazioni (1/2)
 Nasce nel 1970 e si basa su alcuni concetti
fondamentali tipicamente matematici
 Rappresenta il database come un insieme di
tabelle
 Si adatta in modo naturale alla classificazione e
alla strutturazione dei dati
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Modello relazionale: considerazioni (2/2)
 Assegna grande importanza all’uso rigoroso del
linguaggio matematico, con due obiettivi
importanti:
• Utilizzare un linguaggio conosciuto a livello
universale (quello matematico)
• Eliminare i problemi di ambiguità nella terminologia
e nella simbologia
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Modello relazionale: definizione (1)
Si basa sul concetto matematico di relazione tra insiemi di oggetti
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Modello relazionale: definizione (2)
 Dati n insiemi A1, A2, A3, …, An, si dice relazione un
sottoinsieme dell’insieme di tutte le n-uple a1, a2, a3,
…, an che si possono costruire prendendo nell’ordine
un elemento a1 dal primo insieme A1, a2 dal secondo
insieme A2, e così via
• Il numero n si chiama grado della relazione
• Gli insiemi Ai si chiamano domini della relazione
• Il numero delle n-uple (indicate anche con il termine
tuple) si chiama cardinalità della relazione
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Modello relazionale: definizione (3)
 La relazione viene rappresentata mediante una
tabella, con
• tante colonne quante sono i domini (grado della
relazione)
• tante righe quante sono le n-uple (cardinalità della
relazione)
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Modello relazionale: definizione (4)
 La relazione rappresenta un’entità
• ogni n-upla rappresenta un’istanza dell’entità
• le colonne rappresentano gli attributi dell’entità
• il dominio è l’insieme degli valori che possono essere
assunti da un attributo
 La chiave della relazione è un attributo o una
combinazione di attributi che identificano
univocamente le n-uple all’interno della relazione
• ovvero ogni riga della tabella possiede valori diversi per
l’attributo (o gli attributi) chiave
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Modello relazionale: regole di derivazione
 Le tabelle vengono ricavate dal modello E/R
applicando le regole di derivazione del modello
logico:
1. Ogni entità diventa una relazione
2. Ogni attributo di un’entità diventa un attributo della
relazione, cioè il nome di una colonna della tabella
3. Ogni attributo della relazione eredita le caratteristiche
dell’attributo dell’entità da cui deriva
4. L’identificatore univoco di un’entità diventa la chiave
primaria della relazione derivata
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Le operazioni relazionali: selezione (select)
 Genera una nuova relazione costituita solo dalle n-uple della
relazione di partenza che soddisfano una determinata condizione
• Le righe con i valori degli attributi corrispondenti alla condizione
prefissata
 La relazione ottenuta possiede tutte le colonne della relazione di
partenza, (stesso grado) ma ne ha cardinalità minore o uguale
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Le operazioni relazionali: proiezione (project)
 Genera una nuova
relazione estraendo dalla
tabella iniziale due o più
colonne corrispondenti agli
attributi prefissati
 La relazione risultante ha:
• grado minore o uguale al grado
della relazione di partenza
• cardinalità di norma uguale a
quella di partenza
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Le operazioni relazionali: congiunzione (join)
 Combina due relazioni aventi uno o più attributi in
comune, generando una nuova relazione che contiene
le righe della prima e della seconda tabella
 Questo tipo di congiunzione viene detta join naturale
(natural join)
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Tipi di Join (1/3)
 Equi-join
• la relazione viene realizzata facendo corrispondere valori
uguali per attributi comuni nelle due tabelle
 Join-esterno
• restituisce le righe dell’una e dell’altra tabella anche se
non sono presenti valori uguali per l’attributo comune
• di tutte queste vengono combinate solo le righe per le
quali il valore dell’attributo comune nella prima tabella
trova un valore uguale nella colonna dell’attributo
comune nella seconda tabella
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Tipi di Join (2/3)
 Left join
• elenca comunque tutte le righe della prima tabella
congiungendo tra le righe della seconda solo quelle
per le quali si trovano valori corrispondenti per
l’attributo comune
 Right join
• elenca comunque tutte le righe della seconda tabella
congiungendo tra le righe della prima solo quelle per
le quali si trovano valori corrispondenti per
l’attributo comune
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Tipi di Join (3/3)
 Self-join
• combina le righe di una tabella con le righe della
stessa tabella quando sono presenti valori
corrispondenti per attributi, cioè due attributi con lo
stesso dominio
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R
A
1
6
9
5
S
B
B
C
2
7
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8
8
9
A
1
1
6
9
B
2
2
7
7
C
3
3
8
8
C
D
2
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D
4
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10
R JOIN S
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R
A
B
C
S
B
C
D
1
2
3
2
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8
2
3
5
9
7
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2
4
12
5
7
9
7
8
10
A
B
C
A
D
B
C
D
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
5
1
2
3
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2
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7
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6
7
8
10
5
7
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9
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10
R Left Join S
R Right Join S
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Le operazioni relazionali: l’unione
 In casi particolari consente di ottenere una nuova
tabella, che contiene le righe della prima e della
seconda tabella con riduzione a una di quelle ripetute
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Le operazioni relazionali: l’intersezione
 In casi particolari genera, a partire da due tabelle
omogenee, una nuova tabella che contiene soltanto
le righe comuni
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Le operazioni relazionali: la differenza
 In casi particolari genera una nuova tabella che
contiene soltanto le righe della prima tabella che
non sono contenute nella seconda tabella
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Database life cycle (1/2)
 È composto dalle seguenti fasi sequenziali:
• Progettazione
o Si definiscono l’organizzazione dei dati, le applicazioni che
utilizzeranno il db e l’architettura del sistema
• Creazione del database
o Si creano le tabelle che costituiranno il db
• Introduzione dei dati
o Si popolano le tabelle
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Database life cycle (2/2)
• Manutenzione dei dati
o Si ricercano nel db difetti tipici, quali record vuoti, duplicati,
ecc…
• Ricerca delle informazioni
o Si ricercano informazioni mediante query SQL
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SQL – Structured Query Language
 È un linguaggio di programmazione per
database relazionali
 Consente di operare sui dati mediante:
• Interrogazione
• Modifica
• Cancellazione
 Utilizza le query: strumenti di programmazione
 Consente di amministrare il sistema di database
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SQL: uno e trino
 Il linguaggio SQL è diviso in tre sezioni:
• Data Definition Language
o Raggruppa le operazioni attraverso le quali è possibile
creare, modificare e cancellare i database
• Data Manipulation Language
o Raggruppa le operazioni attraverso le quali è possibile
inserire, leggere e cancellare i dati
• Data Control Language
o Raggruppa le operazioni attraverso le quali è possibile
amministrare gli utenti e i permessi
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Gli operatori SQL
 Il linguaggio SQL utilizza una serie di operatori:
• Operatori di confronto
o Come ad esempio l’operatore EXISTS
• Operatori aritmetici
• Operatori condizionali
o Quale l’operatore WHERE
• Operatori logici
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Alcuni esempi di query (1/3)
SELECT Cognome, Nome, Residenza
FROM Impiegati
WHERE Dipartimento='Prod';
_________________________________________________
SELECT Impiegati.Cognome, Impiegati.Nome,
Dipartimenti.Descrizione
FROM Impiegati, Dipartimenti
WHERE Impiegati.Dipartimento = Dipartimenti.Codice AND
Dipartimenti.Sede = 'Roma';
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Alcuni esempi di query (2/3)
SELECT I.Cognome, I.Nome, D.Descrizione
FROM Impiegati AS I INNER JOIN Dipartimenti AS D ON
I.Dipartimento = D.Codice
WHERE D.Sede = 'Roma';
____________________________________
SELECT I.Cognome, I.Nome, D.Descrizione
FROM Impiegati AS I LEFT JOIN Dipartimenti AS D ON
I.Dipartimento = D.Codice;
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Alcuni esempi di query (3/3)
SELECT DISTINCT Impiegati.Residenza
FROM Impiegati;
______________________________________
SELECT ID AS Matricola, Cognome, Nome
FROM Impiegati;
______________________________________
SELECT Cognome, Nome, Stipendio AS [Stipendio Attuale],
Stipendio*1.05 AS [Stipendio Nuovo Contratto]
FROM Impiegati;
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