Corso di Basi di Dati. Modelli logici. Il modello relazionale. Relazione matematica. Esempio di relazione matematica. Definizioni

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1 Corso di Bsi di Dti Il modello relzionle Modelli logici Permettono un rppresentzione strtt dei dti L mggior prte dei sistemi di bsi di dti oggi sul mercto si bs sul modello relzionle Dontell Gubini IAL TECNICO SURIORE R LE APPLICAZIONI INFORMATICHE UF TP MODELLARE I DATI Il modello relzionle Proposto d E. F. Codd nel 97 per fvorire l indipendenz dei dti Disponibile in DBMS reli nel 98 (non è fcile coniugre l indipendenz con l efficienz e l ffidbilità!) Si bs sul concetto mtemtico di relzione (con un vrinte) Le relzioni hnno un nturle rppresentzione per mezzo di tbelle Relzione mtemtic Dti n insiemi (nche non distinti) D,,D n prodotto crtesino D D n : l insieme di tutte le n-uple (d,, d n ) tli che d D,, d n D n relzione mtemtic su D,, D n : un sottoinsieme di D D n 4 Definizioni Esempio di relzione mtemtic D,, D n sono i domini (o tipi di dto) dell relzione possono essere definiti prescindere dlle tbelle n è il grdo dell relzione cmbi molto rrmente se lo schem è ben ftto Il numero di tuple dell relzione è l crdinlità dell relzione vri frequentemente ogni tbell h crdinlità finit 5 D ={,b} D ={x,y,z} prodotto crtesino D D un relzione r D D b b b x y z x y z x y z 6

2 Proprietà Struttur posizionle Un relzione mtemtic è un insieme di n-uple ordinte (d,, d n ) tli che d D,, d n D n Un relzione è un insieme le n-uple sono distinte non c'è ordinmento fr le n-uple 7 Prtite string string int int Juve Lzio Juve Rom Lzio Miln Rom Miln Ciscuno dei domini svolge due ruoli diversi, distinguibili ttrverso l posizione 8 Struttur non posizionle A ciscun dominio si può ssocire un nome (ttributo) dnno significto (ruolo) possono portre problemi nell formlizzzione CASA Juve Lzio Juve Rom FUORI Lzio Miln Rom Miln RETI_CASA RETI_FUORI 9 Il modello è bsto su vlori I riferimenti fr dti in relzioni diverse sono rppresentti per mezzo di vlori dei domini che compiono nelle ennuple STUDENTI 6554 Polo NASCITA 5//98 STUDENTI 6554 Polo NASCITA 5// Mrco // Mrco //98 98 Mri // Mri // Alessndr // Alessndr //984 ESA STUDENTE VO ESA STUDENTE VO CORSI TILO Anlisi DOCENTE Mrio CORSI TILO Anlisi DOCENTE Mrio Chimic Bruni Chimic Bruni 4 Chimic 4 Chimic

3 Struttur bst su vlori: vntggi Rispetto i modelli bsti su record e punttori: richiede di rppresentre solo ciò che è rilevnte dl punto di vist dell ppliczione l rppresentzione logic non f nessun riferimento quell fisic è reltivmente semplice il trsferimento d un clcoltore d un ltro A livello fisico i dti possono essere rppresentti secondo modlità che prevedono l uso di punttori Definizioni e notzioni - Schem di relzione: un nome R con un insieme di ttributi X = {A,..., A n }: R(X) = R(A,..., A n ) Schem di bse di dti: insieme di schemi di relzione: R = {R (X ),..., R k (X k )} 4 Definizioni e notzioni - Un n-pl su un insieme di ttributi X è un funzione che ssoci ciscun ttributo A in X un vlore del dominio di A t[x] denot il vlore dell ennupl t sull insieme di ttributi X t[a] denot il vlore dell ennupl t sull'ttributo A 5 Definizioni e notzioni - Istnz di relzione su uno schem R(X) è un insieme r di ennuple su X r(r) o r R(X) Istnz di bse di dti su uno schem R= {R (X ),..., R n (X n )} è un insieme di istnze di relzioni r = {r,..., r n } (con r i relzione su R i ) 6 Strutture nidificte D Filippo Vi Rom, Rom Ricevut Fiscle 5 del // Coperti, Antipsti 6, Primi, Bistecche 8, Totle 9, D Filippo Vi Rom, Rom Ricevut Fiscle 4 del // Coperti, Antipsti 7, Primi 8, Orte, Cffè, Totle 9, 7 Relzioni che rppresentno strutture nidificte RICEVUTE 5 DATA // TALE 9, 4 // 9, DETTAGLIO Q.TA DESCRIZIONE Coperti Antipsti Primi Bistecche Coperti IMPOR, 6,, 8,, 8

4 Strutture nidifcte, riflessione Abbimo rppresentto vermente tutti gli spetti delle ricevute? Dipende d che cos ci interess! l'ordine delle righe è rilevnte? possono esistere linee ripetute in un ricevut? Sono possibili rppresentzioni diverse? 9 Rppresentzione lterntiv per strutture nidificte RICEVUTE DETTAGLIO RIGA 4 DATA // // Q.TA TALE 9, 9, DESCRIZIONE Coperti Antipsti Primi Bistecche Coperti IMPOR, 6,, 8,, Informzione incomplet - Informzione incomplet - Mrco Antonio Mri Binchi INDIRIZZO Vi Rom, 5 Udine Pizz S.Lorenzo, 5 Trieste TELEFONO Non conviene (nche se spesso si f) usre vlori del dominio (, string null, 99,...) Tecnic rudimentle m efficce: vlore nullo: denot l ssenz di un vlore del dominio (e non è un vlore del dominio) t[a], per ogni ttributo A, è un vlore del dominio dom(a) oppure il vlore nullo NULL Si possono (e debbono) imporre restrizioni sull presenz di vlori nulli Tipi di vlore nullo (Almeno) Tre csi differenti vlore sconosciuto/non disponibile vlore non esistente vlore senz informzione I DBMS non distinguono i tipi di vlore nullo Bsi di dti scorrette Esistono istnze di bsi di dti che, pur sinttticmente corrette, non rppresentno informzioni possibili per l ppliczione di interesse 4 4

5 Bse di dti scorrett Vincolo di integrità ESA STUDENTE VO LODE e lode e lode STUDENTI Binchi 4 Polo Mri Antonio Proprietà che deve essere soddisftt dlle istnze che rppresentno informzioni corrette per l ppliczione I diversi vincoli possono essere clssificzione second degli elementi coinvolti: vincoli intrrelzionli vincoli interrelzionli 5 6 Vincoli intrrelzionli Vincoli di tupl - I vincoli intrrelzionli sono definiti rispetto singole relzioni Si distinguono: vincoli di tupl vincoli che coinvolgono più tuple I vincoli di tupl sono vincoli che possono essere vlutti ll interno di ogni singol tupl, indipendentemente dlle ltre tuple Possono essere reltivi d un singolo ttributo vincoli di dominio (Voto 8) AND (Voto ) 7 8 Vincoli di tupl - vincolo NOT NULL Mtricol IS NOT NULL Possono coinvolgere diversi ttributi (NOT(Lode="e lode")) OR (Voto=) Vincolo di chive Il vincolo intrrelzionle fondmentle per il modello relzionle è il vincolo di chive Intuitivmente, un chive è un insieme di ttributi utilizzto per identificre univocmente le tuple di un relzione 9 5

6 Esempio di chive Mrio Mrio Mrio Informtic Mtemtic Ingegneri Informtic Ingegneri NASCITA 5//78 //76 //79 //76 5//78 Non ci sono due n-ple con lo stesso vlore sull ttributo Mtricol Non ci sono due ennuple uguli su tutti e tre gli ttributi Cognome, Nome e Dt di Nscit Formlmente: Chive un insieme di ttributi K è superchive di un relzione r se r non contiene due tuple distinte t e t con t[k] = t[k] K è chive di r se è un superchive minimle di r (cioè non esiste un ltr superchive K di r che si contenut in K come sottoinsieme proprio) Esempio di chive Mrio Mrio Mrio Informtic Mtemtic Ingegneri Informtic Ingegneri Mtricol è un chive: è superchive contiene un solo ttributo e quindi è minimle Cognome, Nome, Nscit è un ltr chive: è superchive minimle NASCITA 5//78 //76 //79 //76 5//78 Considerzioni sulle chivi Ogni relzione h un chive Fr le possibili chivi di un relzione deve essere seleziont un chive primri Per grntire l identificzione univoc di ogni tupl, l chive primri non può ssumere vlori nulli Qundo non è possibile trovre degli ttributi identificnti è necessrio introdurre un ttributo ggiuntivo, un codice 4 Vincoli interrelzionli Vincoli interrelzionli coinvolgono più relzioni L più importnte clsse di vincoli interrelzionli sono i vincoli di integrità referenzile Informzioni in relzioni diverse sono correlte ttrverso vlori comuni vlori delle chivi primrie INFRAZIONI DATA VIGILE PROVINCIA 4 // K //5 5/4/ E // VIGILI 987 Luc 95 Mrio Mori Antonio 5 6 6

7 INFRAZIONI AU DATA VIGILE // //5 95 5/4/5 95 5//6 945 PROVINCIA 9548K E PROVINCIA Binchi 9548K E Mrco Polo Vincolo di integrità referenzile - Un vincolo di integrità referenzile (o references key) fr gli ttributi X di un relzione R e un ltr relzione R impone i vlori su X in R di comprire come vlori dell chive primri di R Esempio precedente: l ttributo Vigile dell relzione INFRAZIONI e l relzione VIGILI gli ttributi Prov e Numero di INFRAZIONI e l relzione AU 7 8 Violzione di vincolo di integrità referenzile INFRAZIONI AU DATA //4 4//5 5/4/5 5//6 PROVINCIA VIGILE E9548 F PROVINCIA Binchi E9548 E Mrco Polo 9 Vincoli di integrità referenzile - Giocno un ruolo fondmentle nel concetto di modello bsto su vlori in presenz di vlori nulli i vincoli possono essere resi meno restrittivi sono possibili meccnismi per il supporto ll loro gestione ("zioni" compenstive seguito di violzioni) ttenzione i vincoli su più ttributi 4 IMPIEGATI PROGETTI Integrità referenzile e vlori nulli XYZ BOH Binchi Binchi INIZIO /6 7/6 /7 Mrco Polo Mri DURATA PROGET XYZ COS 5 4 Violzione di vincoli di integrità: soluzioni L violzione di un vingolo di integrit referenzile può verificrsi in diverse situzioni inserimento di un nuov tupl eliminzione di un tupl ggiornmento di un tupl Diverse sono le soluzioni che possono essere dottte rifiuto dell operzione (comportmento stndrd) eliminzione in csct introduzione di vlori nulli 4 7

8 Eliminzione in csct Introduzione di vlori nulli IMPIEGATI Binchi Binchi Mrco Polo Mri PROGET XYZ IMPIEGATI Binchi Binchi Mrco Polo Mri PROGET XYZ PROGETTI INIZIO DURATA COS /6 6 XYZ 7/ 7/6 4 BOH /7 4 5 PROGETTI INIZIO DURATA COS /6 6 XYZ 7/ 7/6 4 BOH / AU Vincoli multipli su più ttributi PROVINCIA 9548K E Binchi Mrco Polo INCIDENTI DATA //6 5/6/6 PR_A NUM_A E PR_A NUM_A 9548K E9548 Vincoli di integrità referenzile fr: gli ttributi ProvA e NumeroA di INCIDENTI e l relzione AU gli ttributi ProvB e NumeroB di INCIDENTI e l relzione AU 45 8