Informatica Generale (AA 07/08)
Corso di laurea in “Scienze della Comunicazione”
Facoltà di Lettere e Filosofia
Università degli Studi di Salerno
MODELLI DEI DATI
UD 2.1c: Modelli dei Dati
Atzeni, cap. 1.3
Prof. Alberto Postiglione
Dipartimento di Scienze della Comunicazione
Università degli Studi di Salerno
Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
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Modelli Logici e Modelli Concettuali
ee
ioonn
aazzi
¾ E’ un insieme di concetti utilizzati per organizzare i datiuunneiicc
m
m
descriverne la struttura in modo comprensibile ad un Ccomputer
Coo
llaa
l
l
e
e ad una
d
¾ Le strutture utilizzate da questi modelli sono legate
d
e
nnzze l’albero o la
specifica organizzazione dei dati, quale il grafo,
cciiee
S
S
i
relazione
ddi
ttoo
¾ Tali strutture sono comunque indipendenti
dalla loro
eenn
m
m
i
i
t
implementazione fisica.
aarrt
p
p
i
DDi
Modelli Logici (disponibili sui DBMS commerciali)
Modelli Concettuali (non disponibili sui DBMS
commerciali)
nnz
cciiee
¾ Definito formalmente agli inizi degli anni ’70
S
S
i
di
¾ Affermatosi a partire dagli anni ‘80 ttoo d
eenn
m
m
i
¾ Più diffuso: gran parte dei nuovi DBMS
sono
relazionali
i
rtt
paar
DDiip
Una relazione viene rappresentata per mezzo di una
tabella:
¾ numero variabile di righe (record), che rappresentano gli oggetti.
¾ numero fisso di colonne (campi), che corrispondono a proprietà di
tali oggetti
¾ Sono indipendenti dalle modalità di organizzazione dei dati
(cioè sono indipendenti dal modello logico sottostante).
# 3
Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
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Altri Modelli Logici
UD 2.1c
# 4
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nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
m
mu
CCoo
¾ Ha caratterizzato i primi DBMS.
llaa
l
l
e
dde
zzee
iieenn
c
c
SS
RETICOLARE (o Codasyl) (Inizio annidii ‘70)
od
nntto
¾ Basato su grafi
e
e
m
tiim
¾ estensione e standardizzazionepdel
aarrt linguaggio COBOL
DDiip
GERARCHICO (anni ‘60)
Modelli logici: Modello Relazionale
Orario
¾ Basato sulle strutture ad albero
Modelli logici: Modello Relazionale
Il Modello Relazionale, attualmente il più diffuso, è ziioonnee
aaz
basato sul concetto di relazione (matematica) cheuunniicc
m
m
o
o
C
C
permette di organizzare i dati in insiemi di record
a
llllaa
ddee
struttura fissa
zee
¾ Descrivono i concetti del mondo reale e le loro relazioni
piuttosto che i dati.
UD 2.1c
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Insegnamento
Docente
Analisi matem. I
Luigi Neri
Basi di dati
Piero Rossi
Fisica I
o
nntto
r
r
paa
DDiip Bruni
Mario
N1
11:45
Fisica II
Mario Bruni
N3
9:45
Sistemi inform.
Piero Rossi
N3
8:00
Chimica
A OGGETTI (anni ‘80)
¾ Più recente (e poco diffuso)
¾ Evoluzione del modello relazionale
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
m
mu
Aula
Ora
CCoo
llaa
l
l
e
de
N1 nnzzee d 8:00
iiee
c
c
SS
9:45
ddii N2
e
Nicola Mori
me
ttiim
N1
9:45
¾ Estende alle Basi di Dati il paradigma della programmazione a
oggetti
UD 2.1c
# 5
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UD 2.1c
# 6
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1
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Modelli Concettuali: Modello ER
e
nne
Modello ENTITA’-RELAZIONI (Entity-Relationships)
zziioo
iccaa
unni
Utilizzato nella fase preliminare della progettazione,
m
mu
o
o
C
aa C
per analizzare la realtà di interesse senza dover
eellll pensare
ee dd
z
z
nn pratica.
alle modalità di effettiva sua realizzazione
cciiee
ii SS
d
d
Fornisce una visione astratta dei dati
ttoo
enn
me
Modello vicino alla mentalità adell’uomo
ttiim
r
r
pa
DDiip
SCHEMI E ISTANZE
Atzeni, cap. 1.3.1
RISIEDE
PERSONA
HA RISIEDUTO
CITTA'
E' NATO
UD 2.1c
# 7
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nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
Definizione statica e progettuale di una relazione,
m
mu
CCoo
llllaa
sostanzialmente invariante nel tempo, che ne eedescrive
la
e dd
struttura e le caratteristiche dei dati iieennzze
cc
ii SS
oo dd
t
t
eenn
Lo “schema” di una relazionearrèttiimmcomposto dal nome della
a
p
p
i
DDi
SCHEMA di una RELAZIONE:
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Schemi ed Istanze
relazione seguito dal nome dei campi (le colonne)
Schemi ed Istanze
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
Insieme di dati effettivamente presenti nella Relazione
m
mu
CCoo
llaatempo
l
in un dato momento, che possono cambiare nel
l
e
dde
zzee
Orario
iieenn
c
c
ii SS
Insegnamento
Docente oo ddAula
Ora
nntt
e
e
m
m
i
i
Analisi matem. I Luigi aNeri
N1
8:00
rtt
p ar
DDiip
ISTANZA di una RELAZIONE:
Basi di dati
Piero Rossi
N2
Chimica
Nicola Mori
N1
9:45
Fisica I
Mario Bruni
N1
11:45
Fisica II
Mario Bruni
N3
9:45
Sistemi inform.
Piero Rossi
N3
8:00
¾ Al nome dei campi vanno poi associate le proprietà dei dati (es.: il
tipo di dato, il dominio del campo, la presenza di vincoli, …)
ORARIO (INSEGNAMENTO, DOCENTE, AULA, ORA)
UD 2.1c
# 9
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UD 2.1c
# 10
9:45
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Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
Schemi ed Istanze
e
Lo Schema di un Database è l’insieme degli schemi di zziioonne
aa
nniicc
tutte le Relazioni coinvolte
muu
oom
aa CC
eellll
d
d
e
nnzze
L’istanza di un Database è l’insieme delle
cciiee istanze di
S
S
i
ddi
tutte le Relazioni coinvolte
ttoo
eenn
m
m
i
i
rtt
paar
DDiip
UD 2.1c
# 11
LIVELLI DI ASTRAZIONE
Atzeni, cap. 1.3.2
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2
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Tipi di Schemi
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
m
mu
CCoo
llaa
l
l
e
che vede un DB strutturato in schema e istanza…
dde
zzee
iieenn
c
c
ii SS
o dd
… è quella che considera come i dati
nntto vengono “visti” dai
e
e
m
im
vari utenti che accedono ad essi.
rtti
paar
DDiip
Una visione ortogonale alla precedente,
Livelli di astrazione
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
m
mu
CCoo
¾ Vede BIT - BYTE - WORD - SETTORI, ...
llaa
l
l
e
dde
Amministratore del Database
zzee
iieenn
¾ Vede un insieme di files, di strutture di supporto
(indici,
ecc…), …
c
c
ii SS
oo dd
Progettista
t
t
enn
me
¾ Vede un insieme di tabelle, query, … rttiim
aar
p
p
i
DDi
…
Utente finale
Esistono più modi di “vedere” gli stessi dati
Elaboratore
¾ vede i dati come calciatori, conti bancari o impiegati
UD 2.1c
# 13
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UD 2.1c
# 14
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Tipi di Schemi
e
e
Questa dimensione nella descrizione dei dati articola zziioonne
aa
nniicc
l’architettura di un DB su tre livelli, per ognunomuudei
m
o
o
C
aa C
quali è definito uno schema:
ellll
dde
zzee
n
n
e
e
ccii
ii SS
¾ Schema Logico (o Concettuale)
oo dd
t
t
enn
me
im
rrtti
¾ Schema Interno (o Fisico) Diippaa
D
Schema (o livello) Logico
Il Database è visto come un insieme di Tabelle zziioonne
ccaa
descrizione
“principale”
i
unni
m
mu
CCoo
a
a
llll logico
dell’intera base di dati nel modello
ddee
zzee
n
n
del DBMS (Tabelle, alberi, …)
e
e
ccii
ii SS
oo dd
t
t
enn
me
tiim
aarrt
p
p
i
DDi
¾ Schema Esterno (o Vista o sottoschema)
UD 2.1c
# 15
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Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
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Schema (o livello) Fisico o Interno
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
m
mu
CCoo
llaa
l
l
e
Rappresentazione dello schema logico per mezzo
di
dde
zzee
n
n
strutture fisiche di memorizzazione, cioè
come
un
e
cciie
ii SS
insieme di files su disco
oo dd
t
t
enn
me(ad esempio una tabella può
¾ Descrizione della struttura dei files
tiim
aarrt
p
p
i
essere memorizzata fisicamente
DDi come un file sequenziale o un file
hash, o un file con indici, o in altro modo ancora)
UD 2.1c
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20/11/2007
¾ Descrizione e definizione delle strutture di supporto per
accedere ai dati in modo efficiente (indici ed altro)
¾ Descrizione dei meccanismi di gestione dei dati
UD 2.1c
# 17
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Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
Schema (o livello) della Vista (o Esterno)
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
m
mu
CCoo
llaa
l
l
e
dde
zzee
Descrizione di una porzione della base ccdi
iieenn dati, per
ii SS
mezzo del modello logico
o dd
nntto
e
e
m
iim
Una Vista può anche essere piùrrtt“astratta”
di uno schema
paa
DDiip
Il Database è visto come
Il Database è visto come un insieme di files
# 16
insieme di Sottoinsiemi di Tabelle
logico, in quanto i dati in essa coinvolti possono essere
“costruiti” a partire dalllo schema logico, senza essere
effettivamente presenti in esso.
¾ Ad esempio, in un DB logico può esserci la data di nascita di un
dipendente, mentre in una Vista può comparire direttamente l’età
(calcolata sulla base dell’anno di nascita)
UD 2.1c
# 18
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3
Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
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20/11/2007
Una Vista è come un piccolo Database derivato da quelloiioonnee
zz
iccaa
definito al livello logico.
uunni
e
m
m
CCoo
llaa
l
l
e
dde
Esempio Definizione Viste
e
Il Database concettuale dell’applicazione Prenotazionezziioonne
aa
nniicc
posti aereo contiene dati su:
muu
¾ Personale (di terra e di volo)
e
nnzz ogni utente
Un DBMS presenta più Viste, una o piùiieeper
SScc
i
i
dle
d viste
Il Livello Esterno è l’insieme di tutte
too
¾ Passeggeri
¾ Bagagli
t
enn
me
ttiim
r
r
paa
DDiip
Ogni utente:
Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
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20/11/2007
Schema (o livello) della Vista (o Esterno)
¾ Voli
¾ Aeroplani
¾ Aeroporti
¾ Vedrà solo la propria parte di DataBase (VISTA). Verrà messo a
disposizione dell’utente un sottoinsieme dei dati presenti
nell’intero DB, mascherando gli altri.
oom
aa CC
eellll
d
d
zzee
iieenn
SScc
i
i
dd
ttoo
eenn
m
m
i
i
rtt
paar
DDiip
¾ Potrà operare su tale vista, con operatori potenti e semplici da
usare
UD 2.1c
# 19
Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
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UD 2.1c
# 20
Architettura a livelli degli schemi
e
nne
La VISTA (il sottosistema) Ufficio prenotazioni posti
zziioo
iccaa
¾ non comprende dati dagli archivi del personale
unni
m
mu
o
o
C
aa C
¾ non comprende dati sui turni dei piloti
eellll
ee dd
z
z
nn
cciiee
ii SS e bagagli
d
La VISTA (il sottosistema) spedizioni
d
ttoo
enn
¾ comprende informazioni su voli e aerei
me
ttiim
r
r
paa
¾ comprende specializzazione piloti
DDiip (se sono cioè abilitati al
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Esempio Definizione Viste
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UTENTE 1
UTENTE 2
LIVELLO
ESTERNO 1
trasporto bagagli)
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
m
mu
CCoo
llaa
l
l
e
dde
zzee
LIVELLO
nLIVELLO
iieenESTERNO
ESTERNO 2
3
c
c
ii SS
oo dd
t
t
enn
me
LIVELLO LOGICO
tiim
aarrt
p
p
i
DDi
UTENTE 3
UTENTE 4
UTENTE 5
LIVELLO FISICO
¾ non comprende informazioni sullo stipendio del personale
DATABASE
UD 2.1c
# 21
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UD 2.1c
# 22
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INDIPENDENZA DEI DATI
Atzeni, cap. 1.3.3
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Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
Indipendenza dei dati
e
L‘architettura a livelli garantisce l‘indipendenza dei zziioonne
aa
nniicc
dati, la principale proprietà di un DBMS.
muu
oom
aa CC
eellll
d
d
e
nnzze
L‘indipendenza dei dati permette all‘utente
cciiee di interagire
S
S
i
ddi
con il Database prescindendo dai tdettagli
realizzativi.
too
eenn
m
m
i
i
rtt
paar
DDiip
L’accesso al DB avviene solo tramite il livello esterno
(che può coincidere con il livello logico); è il DBMS che
traduce le operazioni in termini dei livelli sottostanti
UD 2.1c
# 24
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4
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Indipendenza fisica
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
u
consente di interagire con il DBMS in modo
m
mu
CCoo
indipendente dalla struttura fisica deieellllaadati.
dd
zzee
iieenn
c
c
SS
dii
o dindipendenti
Il livello logico e quello esterno sono
da
nntto
e
e
m
quello fisico
ttiim
r
r
paa
DDiip
Indipendenza fisica
# 25
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Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
Indipendenza Logica
nnee
zziioo
iiccaa
n
n
consente di interagire con il livello esterno in modo
u
m
mu
CCoo
indipendente dal livello logico
llaa
l
l
e
dde
zzee
iieenn
c
c
ii SS
Possibilità di modificare il LIVELLO ddESTERNO
(una o più
o
nntto
e
Viste) senza dover alterare il LIVELLO
LOGICO
e
m
m
i
i
rtt
paar
oppure
DDiip
Indipendenza logica
Possibilità di definire nuovi SCHEMI ESTERNI
oppure
Possibilità di modificare lo SCHEMA LOGICO
mantenendo inalterate le Viste (modificandone solo la
definizione in termini delle strutture logiche)
UD 2.1c
# 27
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Indipendenza fisica
e
nne
Grazie all‘indipendenza fisica, una tabella è utilizzata
zziioo
iiccaa
n
n
sempre allo stesso modo qualunque sia la sua
u
mu
oom
aa CC
memorizzazione fisica su disco.
ellll
e
e dd
zze
E’ possibile modificare la allocazione fisica
iieenn della tabella
SScc
i
i
sul disco senza dover modificare le
ddmodalità di accesso
ttoo
enn
ad essa
me
iim
Ad esempio:
rtt
paar
DDiip
¾ Una tabella può essere memorizzata sul disco, riga per riga, in
base al‘ordinamento dei dati presenti nella prima colonna.
Vantaggio principale: Possibilità di modificare il
LIVELLO FISICO senza dover modificare il LIVELLO
LOGICO (e quindi anche le VISTE degli utenti)
UD 2.1c
Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
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20/11/2007
¾ Successivamente, senza modificare maschere, queries … è
possibile modificare la modalità di memorizzazione della tabella
sul disco, ordinandola, per esempio, in base ai valori dei dati
presenti nell’ultima colonna e non più nella prima.
UD 2.1c
# 26
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Sistemi per la Gestione di Basi di Dati (DBMS) - Modelli dei dati
Indipendenza Logica
e
Non sempre è ottenibile l’indipendenza logica “pura”. zziioonne
caa
ic
unni
m
mu
o
o
C
aa C
eellll la
Alcune modifiche allo Schema Logico richiedono
ee dd
z
z
nn tra Vista
ridefinizione della corrispondenza (mapping)
cciiee
ii SS
d
d
Schema Logico (i programmi applicativi
non
vengono
ttoo
eenn
m
m
modificati)
i
i
rtt
paar
DDiip
e
Solo quando vengono cancellate informazioni che
interessano il singolo sottoschema è richiesta la modifica
dei programmi applicativi
UD 2.1c
# 28
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
5
