Informatica CL Fisioterapisti. Informatica Medica Sistemi per la gestione di basi di Dati

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1 Informatica CL Fisioterapisti Informatica Medica Sistemi per la gestione di basi di Dati Prof. Mauro Gaspari 1

2 Informatica Medica La scienza che si occupa della gestione dell informazione e dei programmi basati su calcolatore in sanità L informatica medica è la logica della sanità. Studio razionale del modo in cui: i pazienti vengono pensati i trattamenti sono definiti, selezionati ed ottimizzati la conoscenza medica viene creata, formata, condivisa ed applicata la sanità è organizzata per fornire i suoi servizi 2

3 Alcuni Obiettivi Garantire costo efficacia dei servizi sanitari aumentandone la qualità. Favorire la collaborazione tra i membri di un team di specialisti coinvolti nella gestione di un paziente. Usare in modo efficiente ed efficace le soluzioni tecnologiche. Il fine è l innovazione e l ottimizzazione del processo di cura dei pazienti. 3

4 Alcune applicazioni Studio dei sistemi biologici (Fisiologia Fisiopatologia) Prevenzione dello stato di malattia (Epidemiologia Statistica) Cura della malattia (Gestione delle terapie Dispositivi medici terapeutici) Valutazione della disabilita (EDSS nella Sclerosi Multipla) Riabilitazione: apparati di supporto alla riabilitazione (stimolatori, sistemi per isocinetica) Riabilitazione cognitiva. 4

5 Come? Gestione e comunicazione di dati ed informazione. Reti di personal computer. Sistemi informativi in campo medico. Programmi applicativi specifici: Sistemi per la classificazione e codifica Sistemi di comunicazioni ed information retrieval Sistemi per la definizione di linee guida e protocolli Sistemi per l analisi dei dati Sistemi di supporto alle decisioni 5

6 Cosa tratteremo Organizzazione delle informazioni sistemi informativi. Sistemi per la Gestione di Basi di Dati. Il linguaggio SQL (Structured Query Language). Elaborazione statistica dei dati sanitari. 6

7 Sistema Informativo Insieme degli strumenti, risorse e procedure che consentono la gestione delle informazioni aziendali è essenziale per il funzionamento dell'azienda è fortemente integrato con il sistema organizzativo comprende risorse umane Insieme dei sistemi hardware e software presenti in una azienda permette la generazione, l'elaborazione, la circolazione e la memorizzazione delle informazioni su supporti informatici 7

8 Esempi di Sistemi Informativi applicazioni gestionali classiche applicazioni finanziarie banche, borsa, carte di credito sistemi di prenotazione gestione ordini, personale, magazzino treni, aerei, alberghi, autonoleggi nuove applicazioni gestione dei progetti, del territorio commercio elettronico 8

9 Sistemi Informativi nella Sanità Gestione delle informazioni utili alla misura ed alla valutazione dei processi gestionali e clinici al fine di ottimizzare le risorse impegnate nel conseguimento degli obiettivi istituzionali ed ottimizzare le modalità di comunicazione. Esempi: Cartella clinica elettronica. Gestione di linee guida cliniche 9

10 Dati vs Informazione Dato: unita' elementare (grezza) di informazione Informazione: elaborazione dei dati per rispondere a esigenze specifiche dell'impresa Conoscenza? 10

11 Dati vs Processi PROCESSO : Utenti procedura aziendale che risponde ad un particolare compito applicativo Processi Database 11

12

13 Architettura Sistema Informativo Processi Data Base Management System Database 13

14 Sistemi per la Gestione di Basi di Dati Modello concettuale dei Dati (Modello dei dati) Meccanismi per garantire l'integrità Un linguaggio di interrogazione Supporto per programmi applicativi Esistono sul mercato alcune centinaia di prodotti diversi per uso personale per server in una rete per mainframe

15 Principali Caratteristiche Condivisione dei dati caricamento, query ottimizzate, ordinamenti automatici Controllo dell'accesso vincoli di integrità Efficienza possibilità di accesso concorrente Qualità dei dati assenza di replicazione nei file Sicurezza Possibilità dati privati Robustezza (si evita la perdita di dati)

16 Il modello dei dati relazionale Una base di dati e' organizzata in relazioni dette anche tabelle. Si tratta del modello attualmente più utilizzato. Buoni meccanismi di ottimizzazione (forme normali). Interrogazioni espresse tramite un algebra relazionale. Linguaggio di interrogazione SQL (Structured Query Language) Supporto per transazioni: sequenze di operazioni sui dati che devono essere eseguite completamente per avere effetto, se una transazione non viene eseguita completamente l'effetto delle operazioni eseguite viene annullato. 16

17 DB-Persone Persone Maternita Paternita

18 Interrogazione semplice Nome e Reddito delle persone con meno di 30 anni

19 Elementi dell interrogazione Nome e Reddito delle persone con meno di 30 anni. Tabella/e da utilizzare

20 Elementi dell interrogazione Nome e Reddito delle persone con meno di 30 anni. Condizione Tabella/e da utilizzare

21 Elementi dell interrogazione Attributi su cui proiettare il risultato Nome e Reddito delle persone con meno di 30 anni. Condizione Tabella/e da utilizzare

22 Interrogazione semplice in SQL SELECT Nome, Reddito FROM Persone WHERE Eta < 30 Target list Clausola From Clausola Where

23 Semantica di una query SELECT/FROM/WHERE Si esegue il prodotto cartesiano delle tabelle coinvolte (in questo caso, essendoci una sola tabella, il prodotto cartesiano non viene effettuato) Si selezionano le righe (tuple) sulla base del predicato della clausola Where Si proietta sugli attributi della target list SELECT Nome, Reddito FROM Persone WHERE Eta < 30 Target list Clausola From Clausola Where

24 (1) Prodotto cartesiano (1 tabella) SELECT Nome, Reddito FROM Persone WHERE Eta < 30

25 (1b) Prodotto cartesiano (2 tabelle)

26 (2) Selezione SELECT Nome, Reddito FROM Persone WHERE Eta < 30

27 (3) Proiezione SELECT Nome, Reddito FROM Persone WHERE Eta < 30

28 Risultato SELECT Nome, Reddito FROM Persone WHERE Eta < 30

29 DB-Impiegati Impiegato Dipartimento

30 Target list: selezione senza proiezione SELECT * FROM Impiegato WHERE Cognome = Rossi

31 Target list: selezione con proiezione SELECT Nome, Cognome, Stipendio FROM Impiegato WHERE Cognome = Rossi

32 Target list: proiezione senza selezione SELECT Nome, Cognome FROM Impiegato

33 Target list: proiezione con/senza duplicati SELECT Cognome FROM Impiegato SELECT DISTINCT Cognome FROM Impiegato

34 Target list: espressioni SELECT Stipendio/12 As StipendioMensile FROM Impiegato WHERE Cognome = Bianchi StipendioMensile 3.00

35 Clausola WHERE: disgiunzione SELECT Nome, Cognome FROM Impiegato WHERE Dipart = Amministrazione OR WHERE Dipart = Produzione

36 Clausola WHERE: condizione complessa SELECT Nome FROM Impiegato WHERE Cognome = Rossi AND WHERE (Dipart = Amministrazione OR WHERE Dipart = Produzione ) Nome Mario

37 Clausola WHERE: operatore IN SELECT Nome FROM Impiegato WHERE Cognome = Rossi AND WHERE Dipart IN ( Amministrazione, WHERE Produzione ) Nome Mario

38 Clausola WHERE: operatore LIKE SELECT * FROM Impiegato WHERE Cognome LIKE _o%i _ Un carattere qualsiasi % Un stringa qualsiasi

39 Clausola WHERE: operatore BETWEEN SELECT * FROM Impiegato WHERE Stipendio BETWEEN 40 AND 45

40 Clausola WHERE: valori nulli Impiegati che hanno o potrebbero avere uno stipendio minore di 50 N.B.: Vogliamo anche gli stipendi nulli

41 Clausola WHERE: valori nulli SELECT * FROM Impiegati_con_nulli WHERE Stipendio < 50 or Stipendio IS NULL

42 Ordinamento del risultato A differenza del modello relazionale, in cui le tuple non sono ordinate, le righe di una tabella possono esserlo anche se solo al momento della presentazione all utente. Talvolta la possibilità di ordinare il risultato di un interrogazione è importante. Ad esempio, se si voglio gli stipendi in ordine dal minore al maggiore. SQL mette a disposizione la clausola ORDER BY

43 Ordinamento del risultato: esempio SELECT Cognome, Nome, Stipendio FROM Impiegato WHERE Dipartimento LIKE Amm% ORDER BY Stipendio DESC, Cognome ASC discendente ascendente (default)

44 JOIN Implicito Il JOIN è un operatore fondamentale, in quanto permette di utilizzare congiuntamente le informazioni contenute in più tabelle Un JOIN corrisponde a un prodotto cartesiano seguito da una selezione E quindi possibile realizzare un JOIN tramite gli statement SQL visti finora, cioè FROM e WHERE, che permettono di compiere prodotti cartesiani e selezioni Esistono anche operatori specifici, ma non li vedremo

45 Prodotto cartesiano Il prodotto cartesiano di due o più tabelle si ottiene riportando le tabelle nella clausola From, senza clausola Where

46 DB-Persone Persone Maternita Paternita

47 JOIN Implicito Query: Padre e madre di ogni persona SELECT Padre, Paternita.Figlio, Madre FROM Paternita, Maternita WHERE Paternita.Figlio = Maternita.Figlio

48 Esempio: Selezione, Proiezione e JOIN Query: I padri di persone che guadagnano più di venti milioni SELECT distinct Paternita.Padre FROM Paternita, Persone WHERE Paternita.Figlio = Persone.Nome AND Reddito > 20

49 Self-JOIN Nel JOIN tra una tabella e se stessa occorre necessariamente utilizzare dei sinonimi (alias) per distinguere le diverse occorrenze della tabella Query: Le persone che guadagnano più dei rispettivi padri. Mostrare nome, reddito e reddito del padre SELECT F.Nome, F.Reddito, P.Reddito FROM Paternita, Persone F, Persone P WHERE Figlio = F.Nome AND P.Nome = Padre AND F.Reddito > P.Reddito

50 Stessa cosa, con ridenominazione del risultato Query: Le persone che guadagnano più dei rispettivi padri. Mostrare nome, reddito e reddito del padre SELECT Figlio, F.Reddito AS Reddito, P.Reddito AS RedditoPadre, FROM Paternita, Persone P, Persone F WHERE Figlio = F.Nome AND P.Nome = Padre AND F.Reddito > P.Reddito

51 DB-Impiegati Impiegato Dipartimento

52 Necessità di operatori su tuple Nelle interrogazioni viste finora le condizioni di selezione (clausola Where) venivano valutate su ciascuna riga indipendentemente da tutte le altre Si può ad esempio verificare quali dipartimenti hanno sede a Milano Ma non si può contarne il numero, perchè occorrerebbe valutare un insieme di righe

53 Esempio di operatore aggregato: count SELECT count(*) AS DipMilanesi FROM Dipartimento WHERE Citta = Milano DipMilanesi 3

54 Valutazione di un operatore aggregato Vediamo come viene valutata la seguente interrogazione con operatore aggregato COUNT, che conta il numero di impiegati che lavorano in Produzione SELECT count(*) AS numeroimpiegati FROM Impiegato WHERE Dipart = Produzione

55 Valutazione di un operatore aggregato (1) Prima si valuta la query senza operatore aggregato SELECT * FROM Impiegato WHERE Dipart = Produzione

56 Valutazione di un operatore aggregato (2) Poi si considerano le tuple come un insieme SELECT count(*) AS numeroimpiegati FROM Impiegato WHERE Dipart = Produzione N.B.: Count conta il numero di righe

57 L operatore COUNT COUNT può anche riferirsi a singole colonne SELECT count(*) AS numeroimpiegati FROM Impiegato numeroimpiegati 8 SELECT count(stipendio) AS numerostipendi FROM Impiegato numerostipendi 8

58 L operatore COUNT La valutazione si effettua esattamente allo stesso modo: prima la query senza COUNT... SELECT Stipendio FROM Impiegato

59 L operatore COUNT... quindi il conteggio dell insieme di righe SELECT count(stipendio) AS numerostipendi FROM Impiegato numerostipendi 8

60 COUNT e valori nulli Quando si specificano le colonne su cui contare, il risultato può variare per via dei valori nulli Consideriamo la seguente tabella:

61 COUNT e valori nulli SELECT count(*) AS numeroimpiegati FROM ImpiegatoConNulli numeroimpiegati 6 SELECT count(stipendio) AS numerostipendi FROM ImpiegatoConNulli numerostipendi 5

62 Conteggio delle righe diverse tra loro Se si vogliono considerare solo righe diverse l una dall altra, si può utilizzare l opzione distinct SELECT count(stipendio) AS numerostipendi FROM Impiegato numerostipendi 8 SELECT count(distinct Stipendio) AS stipendidiversi FROM Impiegato stipendidiversi 6

63 Conteggio delle righe diverse tra loro Questo equivale (come al solito) alla valutazione della query senza operatore aggregato... SELECT distinct Stipendio FROM Impiegato... e al successivo conteggio delle righe SELECT count (distinct Stipendio) FROM Impiegato

64 Altri operatori Quanto detto per COUNT vale anche per gli operatori: SUM, MAX, MIN, AVG Questi operatori escludono opportunamente i valori nulli L opzione distinct può ancora essere utilizzata Esistono altri operatori (varianza, mediano...), ma non sono standard. Controllare il manuale del sistema che si vuole utilizzare

65 Esempi di altri operatori SELECT max(stipendio) AS stipendiomax FROM Impiegato stipendiomax 80 SELECT min(stipendio) AS stipendiomin FROM Impiegato stipendiomin 36

66 Altri operatori SELECT sum(stipendio) AS sommastipendi FROM Impiegato sommastipendi 405 SELECT avg(stipendio) AS mediastipendi FROM Impiegato mediastipendi

67 Operatori aggregati e JOIN Gli operatori aggregati si possono utilizzare anche in concomitanza con i JOIN SELECT max(stipendio) AS stipendiomassimo FROM Impiegato, Dipartimento D where Dipart = D.Nome AND Citta = Milano stipendiomassimo 80

68 Operatori aggregati e ridenominazione Se non utilizziamo la AS, il risultato non ha nome SELECT max(stipendio) FROM Impiegato, Dipartimento D where Dipart = D.Nome AND Citta = Milano max(stipendio) 80

69 Operatori aggregati e target list Non è lecita la presenza contemporanea nella target list di nomi di campi e operatori aggregati Ad esempio, la seguente interrogazione non è corretta: SELECT Cognome, Nome, min(stipendio) FROM Impiegato where Dipart = Amministrazione