Dalla modellazione concettuale a SQL: Studio di un caso

Transcript

1 Dalla modellazione concettuale a SQL: Studio di un caso Roberto Basili University of Rome Tor Vergata, Department of Computer Science, Systems and Production, Roma (Italy), basili@info.uniroma2.it April 30, 2010 Abstract Questa breve dispensa descrive i contenuti della esercitazione del L esempio proposto consente di descrivere i passi da seguire durante la progettazione di un piccolo database, dal modello concettuale espresso in un diagramma Entita -Relazioni (ER), fino alla espressione dello schema logico relazionale mediante il linguaggio di definizione dei dati SQL. Questo documento rappresenta la prima versione di questa dispensa. Si prega di notificare all autore eventuail errori o inconsistenze che molto probabilmente abitano le pagine seguenti... 1 Introduzione Nelle sezioni seguenti sezioni vengono descritte le varie fasi di progettazione di in database relazionale per un problema. A partire da requisiti, spesso qualitativi e ridondanti, viene suggerita una catena di fasi che necessariamente debbono essere completate per progettare e realizzare il database finale. In particolare ogni passo della sequenza viene descritto in dettaglio: Analisi dei Requisiti Progetto concettuale: derivazione dello schema ER Progettazione logica: generazione del modello logico relazionale che esprime il diagramma ER della fase precedente Definizione (in SQL) del database Costruzione di una istanza del database 1

2 Primi test di verifica e interrogazione 2

3 Requisiti Utente Una catena di negozi decide di controllare lo sconto applicato dai suoi dipendenti. Lo scopo e di garantire un premio di produzione mensile a coloro che hanno mantenuto lo sconto medio delle loro vendite al di sotto del 20%. Le informazioni da rappresentare ammettono le seguenti caratteristiche. Ogni prodotto che ha un costo d acquisto, ammette un ricarico fisso che ne garantisce un prezzo consigliato di vendita. Esso pero in una certa vendita viene scontato ed ammette quindi un prezzo diverso (in generale minore). Ogni prodotto in una vendita ha il suo sconto, e lo sconto globale di una vendita e la media degli sconti applicati ai diversi prodotti. Nel negozio i dipendenti si suddividono in commessi e direttori di sala. Ogni negozio e composto di diverse sale e ogni direttore dirige una sola sala. In negozio solo i commessi effettuano vendite e una vendita viene servita da un solo commesso. I commessi che lavorano in un negozio non sono legati ad una sala necessariamente, poiche il loro lavoro dipende dai carichi di giornata. I commessi sono organizzati in due classi: apprendisti (classe A) e anziani (B). Ogni direttore di sala ha diritto ad un budget per la manutenzione della sala. Il sistema dovrebbe consentire interrogazioni del tipo: Quanti prodotti sono inclusi in una certa vendita X? Quanti prodotti diversi tra loro sono inclusi in una certa vendita X? Quale vendita di un certo negozio contiene il maggior numero di prodotti? Quale sala e negozio e diretto dal direttore di sala X? Quali prodotti sono in mostra in una sala? Quali sono le vendite del commesso X? In quali date il commesso X ha effettuato vendite? Qual e il prezzo del prodotto X nella vendita Y? Quali sale hanno venduto i prodotti X ed Y? Quale dipendente ha venduto il prodotto X e non il prodotto Y? Quali prodotti sono stati venduti nella vendita Y? Qual e lo sconto (totale e non percentuale) del prodotto X nella vendita Y? Quali dipendenti del negozio X hanno scontato il prodotto Y nell ultimo mese? (Quali dipendenti del negozio X hanno servito una vendita il cui sconto relativo al prodotto Y e > 0, nell ultimo mese?) 3

4 2 Schema Concettuale 2.1 Analisi dei Requisiti In questa sezione vengono individuate le entita (grassetto), le relazioni (sottolineate) e gli attributi (corsivo) che caratterizzano il testo dei requisiti. Queste informazioni saranno utilizzate per generare il diagramma E-R e lo schema logico, nella sua prima versione. Una catena di negozi decide di controllare lo sconto applicato dai suoi dipendenti. Lo scopo e di garantire un premio di produzione mensile a coloro che hanno mantenuto lo sconto medio delle loro vendite al di sotto del 20%. Le informazioni da rappresentare ammettono le seguenti caratteristiche. Ogni prodotto che ha un costo d acquisto, ammette un ricarico fisso che ne garantisce un prezzo consigliato di vendita. Esso pero in una certa vendita viene scontato ed ammette quindi un prezzo diverso (in generale minore). Ogni prodotto in una vendita ha il suo sconto, e lo sconto globale di una vendita e la media degli sconti applicati ai diversi prodotti. Nel negozio i dipendenti si suddividono in commessi e direttori di sala. Ogni negozio e composto di diverse sale e ogni direttore dirige una sola sala. In negozio solo i commessi effettuano vendite e una vendita viene servita da un solo commesso. I commessi che lavorano in un negozio non sono legati ad una sala necessariamente, poiche il loro lavoro dipende dai carichi di giornata. I commessi sono organizzati in due classi: apprendisti (classe A) e anziani (B). Ogni direttore di sala ha diritto ad un budget per la manutenzione della sala. Il sistema dovrebbe consentire interrogazioni del tipo: Quanti prodotti sono inclusi in una certa vendita X? Quanti prodotti diversi tra loro sono inclusi in una certa vendita X? Quale vendita di un certo negozio contiene il maggior numero di prodotti? Quale sala e negozio e diretto dal direttore di sala X? Quali prodotti sono in mostra in una sala? Quali sono le vendite del commesso X? In quali date il commesso X ha effettuato vendite? Qual e il prezzo del prodotto X nella vendita Y? Quali sale hanno venduto i prodotti X ed Y? 4

5 Quale dipendente ha venduto il prodotto X e non il prodotto Y? Quali prodotti sono stati venduti nella vendita Y? Qual e lo sconto (totale e non percentuale) del prodotto X nella vendita Y? Quali dipendenti del negozio X hanno scontato il prodotto Y nell ultimo mese? (Quali dipendenti del negozio X hanno servito una vendita il cui sconto relativo al prodotto Y e > 0, nell ultimo mese?) 2.2 Il diagramma ER del problema Lo schema concettuale che descrive il modello dei dati necessari per il problema sopra descrittoe il riportato in Figura Documentazione ER Il DATA DICTIONARY necessario a completare il diargamma di figura 1 e il seguente ed include entita e relazioni. Ad esso va aggiunta una ulteriore tabella che descrive le Regole di Integrita (Business Rules) non esprimibili nel linguaggio ER Entita Dipendente Direttore di Sala Commesso Negozio Sala Vendita Prodotto Relazioni Dirige Composto_Da Esposto Contiene Effettua Serve 5

6 Dirige Sala Direttore Composto_da Dipendente Lavora_in Negozio Esposto_in Commesso Effettua Serve Vendita Contiene Prodotto Figure 1: Schema Entita -Relazioni per il problema Sconto 6

7 Lavora_In Ad esempio il data dictionary per la entita Prodotto e per la relazione Contiene viene mostrato nelle Tabelle 1 e 2 Table 1: Esempio di Data Dictionary: Entita Prodotto NOME Descr Attributi Identificatore Prodotto Tipo del PId PId prodotto in Descrizione vendita Fornitore Costo Table 2: Esempio di Data Dictionary: Relazione Contiene NOME Descr Entita Attributi Descr. Contiene Lega i prodotti Prodotto, Quantita alle vendite Vendita Business Rules Esempi di tipiche regole di integrita per il problema in esame sono fornite in Tabella 3. 7

8 Rule Description Table 3: Business Rules R1. Ogni vendita ha una quantita pari alla quantita di prodotti venduti. R2. Ogni negozio vende solo prodotti esposti nelle sue sale. R3. Un commesso serve vendite del suo stesso negozio. R4. Un direttore di sala dirige la sala del negozio in cui lavora. R5. Una vendita contiene prodotti esposti nel negozio in cui e stata effettuata. R6. Il salario di un dirigente supera quello dei commessi del suo negozio. R7. Il prezzo totale di una vendita si ottiene come somma dei prezzi dei prodotti in essa contenuti per le rispettive quantita R8. Il prezzo consigliato di un prodotto si ottiene moltiplicando il suo costo per una costante 2.5 R9. Lo sconto di un prodotto in una vendita e dato dal suo prezzo consigliato (pc) meno il suo prezzo di vendita (pv) diviso il prezzo di vendita, i.e. (pc pv)/pc. R10. Lo sconto globale di una vendita e la media degli sconto dei prodotti in essa contenuti 3 Schema Relazionale 3.1 Prima versione. /* Entita dell ER */ Direttore( DipId:integer, Budget per sala:integer); Commesso( DipId: integer, Livello:string); Dipendente( DipId:integer, Nome:string, Cognome:string, Indirizzo:string, DataAss:Date, Stipendio:integer); Negozio( NegId:integer, IndirizzoN:string); Sala(SId:integer, NomeS:string, TipoMerc:string); Vendita(VId:integer, Data:date, Quant:integer); Prodotto( PId:integer, Descrizione:string, Fornitore:string, Costo:integer); /* Relazioni dell ER */ Dirige(DipId:integer, SId:integer,Inzio:date); CompostoDa(NegId:integer,Sid:integer); EspostoIn(PId:integer, SId:integer); Contiene(Vid:integer, PId:integer, Qt:integer, Prezzo:integer); 8

9 LavoraIn(DipId:integer, NId:integer); Effettua(NId:integer,VId:integer); Serve(DipId:integer,VId:integer); 3.2 Seconda versione. Modifiche: i) Poiche una vendita e effettuata in un solo negozio eliminazione della relazione Effettua ed estensione degli attributi di Vendita. ii) Poiche una vendita e servita da un solo commesso, eliminazione della relazione Serve ed estensione degli attributi di Vendita. iii) Poiche un dipendente lavora in un solo negozio, eliminazione della relazione LavoraIn ed estensione degli attributi di Dipendente iv) Poiche ogni sala appartiene ad un solo negozio, eliminazione della relazione CompstoDa. 9

10 Il nuovo schema relazionale e il seguente: /* REM Entita dell ER */ Direttore( DipId:integer, Budget per sala:integer); Commesso( DipId: integer, Livello:string); Dipendente( DipId:integer, Nome:string, Cognome:string, Indirizzo:string, NegId:integer, DataAss:Date, Stipendio:integer); Negozio(NegId:integer, IndirizzoN:string); Sala(SId:integer, NomeS:string, TipoMerc:string, NegId:integer); Vendita(VId:integer, NegId:integer, DipId:integer, Data:date, Quant:integer); Prodotto(PId:integer, Descrizione:string, Fornitore:string); /* REM Relazioni dell ER */ Dirige(DipId:integer, SId:integer, Inizio:date); EspostoIn(PId:integer, SId:integer); Contiene(Vid:integer, PId:integer, Qt:integer); 10

11 4 Creazione del database in SQL /* REM Entita dell ER */ CREATE TABLE Negoz( NegId integer, IndirizzoN CHAR(50), PRIMARY KEY (NegId)); CREATE TABLE Sala( SId integer, NomeS CHAR(30), TipoMerc CHAR(30), NegId integer NOT NULL, PRIMARY KEY (SId), FOREIGN KEY (NegId) REFERENCES Negoz); CREATE TABLE Dipendente( DipId integer, Nome CHAR(20), Cognome CHAR(25), Indirizzo CHAR(50), NegId integer NOT NULL, DataAss Date, Stipendio integer, PRIMARY KEY (DipId), FOREIGN KEY (NegId) REFERENCES Negoz); CREATE TABLE Direttore( DipId integer, Budget_per_sala integer, PRIMARY KEY (DipId), FOREIGN KEY (DipId) REFERENCES Dipendente); CREATE TABLE Commesso( DipId integer, Livello CHAR(2), PRIMARY KEY (DipId), FOREIGN KEY (DipId) REFERENCES Dipendente); CREATE TABLE Vendita( VId integer, NegId integer NOT NULL, DipId integer NOT NULL, Data date, 11

12 Quant integer, PRIMARY KEY (VId), FOREIGN KEY (NegId) REFERENCES Negoz, FOREIGN KEY (DipId) REFERENCES Commesso); CREATE TABLE Prodotto( PId integer, Descrizione CHAR(120), Fornitore CHAR(20), Costo integer, PRIMARY KEY (PId)); /* REM Relazioni dell ER */ CREATE TABLE Dirige( DipId integer, SId integer, Inzio date, PRIMARY KEY (DipId,SId), FOREIGN KEY (SId) REFERENCES Sala, FOREIGN KEY (DipId) REFERENCES Direttore); CREATE TABLE EspostoIn( PId integer, SId integer, PRIMARY KEY (PId,SId), FOREIGN KEY (PId) REFERENCES Prodotto, FOREIGN KEY (SId) REFERENCES Sala); CREATE TABLE Contiene( Vid integer, PId integer, Qt integer, Prezzo integer, PRIMARY KEY (VId,PId), FOREIGN KEY (VId) REFERENCES Vendita, FOREIGN KEY (PId) REFERENCES Prodotto); 12

13 5 Creazione di una istanza in SQL INSERT INTO negoz VALUES (1, CoinCinecitta - Via Tuscolana - ROMA ); INSERT INTO negoz VALUES (2, Coin - Piazzale Appio - ROMA ); INSERT INTO Sala VALUES (1, Abbig 1 Piano, Abbigliamento, 1); INSERT INTO Sala VALUES (2, Abbig 2 Piano, Abbigliamento, 1); INSERT INTO Sala VALUES (3, Dischi 1 Piano, Dischi, 1); INSERT INTO Sala VALUES (4, Abbig 1 Piano, Abbigliamento, 2); INSERT INTO Sala VALUES (5, Abbig 2 Piano, Abbigliamento, 2); INSERT INTO Dipendente VALUES( 1, Paolo, Rossi, Via della Ricerca Scientifica - ROMA, 1, NULL, ); INSERT INTO Dipendente VALUES( 2, Mario, Rossi, Via della Ricerca Scientifica - ROMA, 1, NULL, ); INSERT INTO Dipendente VALUES( 3, Paolo, Bianchi, Via della Ricerca Letteraria - ROMA, 1, NULL, ); INSERT INTO Dipendente VALUES( 4, Mario, Verdi, Via della Gloria - ROMA, 1, NULL, ); INSERT INTO Dipendente VALUES( 5, Paolo, Il Capo, Via della Carriera - ROMA, 1, NULL, ); INSERT INTO Direttore VALUES (5, ); INSERT INTO Commesso VALUES (1, A ); 13

14 INSERT INTO Commesso VALUES (2, A ); INSERT INTO Commesso VALUES (3, B ); INSERT INTO Commesso VALUES (4, A ); INSERT INTO Vendita VALUES (1, 1, 1, NULL, 5); INSERT INTO Vendita VALUES (2, 1, 1, NULL, 3); INSERT INTO Vendita VALUES (3, 1, 4, NULL, 5); INSERT INTO Vendita VALUES (4, 1, 3, NULL, 8); INSERT INTO Prodotto VALUES (1, Scarpe Mocassini Uomo, Valleverde, 50000); INSERT INTO Prodotto VALUES (2, Scarpe Mocassini Donna, Valleverde, 60000); INSERT INTO Prodotto VALUES (3, Cravatta Uomo, Missoni,30000); INSERT INTO Prodotto VALUES (4, Giacca Uomo, Armani,250000); INSERT INTO EspostoIn VALUES (1,1); INSERT INTO EspostoIn VALUES (2,1); INSERT INTO EspostoIn VALUES (3,2); INSERT INTO EspostoIn VALUES (4,2); 14

15 INSERT INTO Dirige VALUES (5, 4, NULL); INSERT INTO Contiene VALUES (1,2,3,80000); INSERT INTO Contiene VALUES (1,3,1,60000); INSERT INTO Contiene VALUES (1,1,4,800000); INSERT INTO Contiene VALUES (2,2,1,90000); INSERT INTO Contiene VALUES (2,3,1,55000); INSERT INTO Contiene VALUES (2,1,1,900000); INSERT INTO Contiene VALUES (3,2,1,100000); INSERT INTO Contiene VALUES (3,3,4,55000); INSERT INTO Contiene VALUES (4,1,3,70000); INSERT INTO Contiene VALUES (4,2,5,90000); 15

16 6 Query e Testing In SQL 6.1 Query Per ispezionare la istanza del database appena creato alcune query di base possono essere utili. Quale e il contenuto della tabella Dipendente? SELECT * FROM DIPENDENTE; Quale e il contenuto della tabella Contiene? SELECT * FROM CONTIENE; La seguente query: Quali sono i nomi dei commessi? richiede la navigazione attraverso la relazione is a definita tra commessi e dipendenti: SELECT NOME, COGNOME FROM Dipendente,Commesso WHERE Dipendente.DipId = Commesso.DipId; oppure, equivalentemente: SELECT NOME, COGNOME FROM Dipendente D, Commesso C WHERE D.DipId = C.DipId; Alcune delle query proposte sin dai requisiti possono essere agevolmente tradotte in SQL. 16

17 Interrogazioni esempio Per comodita riportiamo le interrogazioni di seguito: 1. Quale sala, e in quale negozio, dirige il direttore di sala 5? 2. Qual e il prezzo del prodotto X nella vendita Y? 3. Quanti prodotti diversi tra loro sono inclusi in una certa vendita X? 4. Quanti prodotti sono inclusi nella vendita 1? 5. Quale commesso ha venduto il prodotto X e non il prodotto Y? Versione Relazionale. da completare. 1. Quale sala, e in quale negozio, dirige il direttore di sala 5? π NomeS,IndirizzoN (σ DipId=5 (Dirige) Sala Negoz) 2. Qual e il prezzo del prodotto X nella vendita Y? π P rezzo (σ V Id=Y (V endita) σ P Id=Y (P rodotto)) 3. Quanti prodotti diversi tra loro sono inclusi in una certa vendita X? 4. Quanti prodotti sono inclusi nella vendita 1? 17

18 5. Quale commesso ha venduto il prodotto X e non il prodotto Y? ρ(intuples, π DipId (σ P Id=X (Commesso V endita Contiene) ρ(outtuples, π DipId (σ P Id=Y (Commesso V endita Contiene) π DipId,Nome,Cognome (Dipendente (Intuples Outuples)) Versione SQL 1. Quale sala, e in quale negozio, dirige il direttore di sala 5? SELECT S.NomeS, N.IndirizzoN FROM Sala S, Negoz N, Dirige D WHERE ( D.DipId = 5 AND S.NegId = N.NegId AND D.SId = S.SId ); 2. Quanti prodotti diversi tra loro sono inclusi in una certa vendita 1 SELECT count(*) FROM Contiene C WHERE ( C.Vid = 1 ) 3. Qual e il prezzo del prodotto 3 nella vendita 1? SELECT C.prezzo FROM Vendita V, Contiene C WHERE ( V.VId = 1 AND C.PId = 3 AND V.VId = C.VId ); 4. Quanti prodotti sono inclusi nella vendita 1? SELECT SUM(C.Qt) FROM Contiene C WHERE C.VId = 1; 18

19 5. Quale commesso ha venduto il prodotto 2 e non il prodotto 1? SELECT C.DipId, D.Nome, D.Cognome FROM Commesso C, Dipendente D WHERE ( C.DipId = D.DipId AND ( C.DipId IN (SELECT C1.DipId FROM Commesso C1, Vendita V1, Contiene CO1 WHERE ( C1.DipId = V1.DipId AND V1.VId = CO1.VId AND CO1.PId = 2 ) AND C.DipId NOT IN (SELECT C2.DipId FROM Commesso C2, Vendita V2, Contiene CO2 WHERE ( C2.DipId = V2.DipId AND V2.VId = CO2.VId AND CO2.PId = 1 ))); 19

20 Appendice: Testo dell esercizio ESERCIZIO a) DETERMINARE il diagramma ER del problema. b) TRADURRE il diagramma ER nel conseguente schema relazionale. c) DETERMINARE le espressioni SQL per la CREAZIONE delle tabelle relative allo schema relazionale definito. d) SCRIVERE LA ESPRESSIONE RELAZIONALE di almeno quattro tra le interrogazioni suggerite dai requisiti. Facoltativo: SCRIVERE LA CORRISPONDENTE ESPRESSIONE SQL delle espressioni relazionali proposte. SCRIVERE la versione SQL delle seguenti interrogazioni: Qual e il negozio con piu dipendenti? Qual e lo sconto globale della vendita Y? Qual e lo sconto globale delle vendite del commesso X? Descrivere (in un linguaggio algoritmico a scelta, per es. in italiano) una procedura che dato un insieme di interrogazioni necessarie stabilisca le soluzioni alle seguenti domande: Quali commessi hanno diritto al premio di produzione? 20

21 Qual e il piu giovane commesso tra quelli che hanno diritto al premio di produzione? (Dire se e possibile in SQL rispondere alle domande precedenti.) 21