La progettazione concettuale

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1 PROGETTAZIONE

2 La progettazione concettuale Sintesi tra la visione degli utenti e la visione dei progettisti. I progettisti devono essere certi di aver compreso esattamente e completamente le esigenze degli utenti. Il modello Entità/Relazioni rappresenta graficamente entità, relazioni e attributi. Un linguaggio grafico di modellazione molto usato nella progettazione di sistemi software object oriented è l UML: Unified Modelling Language. 2

3 Modellazione dei dati La progettazione di un modello di dati avviene a tre livelli diversi: Livello concettuale o esterno: schema che rappresenta i dati e le relazioni tra essi Livello logico: formato e struttura logica dei dati organizzati negli archivi Livello fisico: implementazione del livello logico sui supporti di memorizzazione 3

4 Modellazione LIVELLO REALTA concettuale Schema concettuale logico Strutture logiche dei dati fisico ARCHIVI 4

5 Entità Oggetto (concreto o astratto) della realtà che si vuole modellare. Ogni entità viene classificata per mezzo di un nome che definisce il tipo di entità. studente automobile città Ogni elemento di un tipo di entità rappresenta un istanza. 5

6 La relazione La relazione o associazione è un legame che stabilisce un interazione tra le entità. studente S1 S2 S3 possedere automobile A1 A2 A3 studente possedere ( essere posseduta) automobile 6

7 Associazioni ricorsive Un entità può essere associata a se stessa. Per esempio l associazione maternità collega una madre con i propri figli: l entità coinvolta si può chiamare Persone Essere madre Una persona può essere madre di uno o più figli figlio madre Persone 7

8 Associazioni tra più entità Una associazione può coinvolgere più entità. Il seguente esempio si riferisce ad un associazione ternaria. In questo caso il nome dell associazione si indica in un rombo connesso alle entità coinvolte. La relazione R è automobile di segmento della casa automobile segmento R casa 8

9 Gli attributi Proprietà delle entità e delle relazioni. Caratteristiche degli attributi: Formato: tipo di valori che può assumere Dimensione: numero massimo di caratteri o cifre inseribili Opzionalità: possibilità o meno di accettare valore nullo 9

10 Chiave primaria Insieme minimale di attributi che permettono di distinguere tra loro le istanze di una stessa entità. Se la chiave è rappresentata da un singolo attributo (per es. il codice fiscale di una persona), si indica con {PK} accanto all attributo chiave. Se la chiave è formata da più attributi, accanto ad ogni attributo che compone la chiave si indica l acronimo {PPK} (partial primary key) N.B. non sempre entità e relazioni prevedono un campo chiave. 10

11 Molteplicità di un associazione Numero di possibili istanze di un entità che viene messo in corrispondenza con un istanza dell altra entità che partecipa all associazione. Il valore minimo delle istanze è: 0 se la partecipazione è facoltativa 1 se la partecipazione è obbligatoria Il valore massimo definisce la cardinalità dell associazione, e si indica con 1 o N. 11

12 Classificazione delle associazioni Associazione 1:1 o biunivoca docente coordina classe Facoltativa per il docente Obbligatori a per la classe Associazione 1:N (uno a molti) o semplice Associazione N:N (molti a molti) o complessa 12

13 Il modello relazionale Proposto da E. F. Codd nel 1970 per favorire l indipendenza dei dati Disponibile come modello logico in DBMS reali nel 1981 (non è facile realizzare l indipendenza con efficienza e affidabilità!) Si basa sul concetto matematico di relazione. Le relazioni hanno una rappresentazione naturale per mezzo di tabelle Il modello è "basato su valori : anche i riferimenti fra dati in strutture (relazioni) diverse sono rappresentati per mezzo dei valori stessi 13

14 Rappresentazione del modello relazionale Ogni relazione è sostanzialmente una tabella Una relazione di grado n è una tabella con n colonne Il nome con il quale si identifica una colonna si chiama attributo L insieme dei valori che possono essere assunti da un attributo definisce il dominio di quell attributo Il numero delle n-uple o tuple che compongono la tabella si dice cardinalità della relazione 14

15 Esempio La relazione viene rappresentata con una tabella avente tante colonne quanti sono i domini (grado della relazione) e tante righe quante sono le tuple (cardinalità della relazione) partite attributi domini cardinalità Grado 15

16 Importanza delle chiavi l esistenza delle chiavi garantisce l accessibilità a ciascun dato della base di dati ogni singolo valore è univocamente accessibile tramite: nome della relazione valore della chiave nome dell attributo le chiavi sono lo strumento principale attraverso il quale vengono correlati i dati in relazioni diverse ( il modello relazionale è basato su valori ) 16

17 Requisiti del modello relazionale Tutte le righe della tabella contengono lo stesso numero di colonne Gli attributi rappresentano le informazioni elementari o atomiche I valori assunti da un campo sono omogenei tra loro In una relazione, ogni riga è diversa dalle altre, esiste perciò un attributo o una funzione di attributi che assume il ruolo di chiave primaria, quindi la chiave primaria non può avere valore nullo (regola di integrità dei dati) Non è rivelante l ordine con cui compaiono le tuple 17

18 Regole di derivazione dal modello E/R Il modello logico del database si può ricavare dal modello concettuale E/R mediante le seguenti regole di derivazione: 1. Ogni entità diventa una relazione 2. Ogni attributo di un entità diventa un attributo di una 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 dell entità diventa la chiave primaria della relazione derivata 18

19 5. L associazione uno a uno diventa un unica relazione che contiene gli attributi della prima e della seconda entità 6. L associazione uno a molti viene rappresentata aggiungendo all entità che svolge il ruolo di molti l identificatore univoco dell entità che svolge il ruolo a uno nell associazione. Questo identificatore è detto chiave esterna dell entità associata. 7. L associazione molti a molti diventa una nuova relazione composta dagli identificatori univoci delle due entità e degli eventuali attributi dell associazione. La chiave della nuova relazione è formata dall insieme di attributi che compongono le chiavi delle due entità, oltre agli attributi dell associazione necessari a garantire l unicità delle tuple nella relazione ottenuta. 19

20 Esempio: relazione 1 a 1 Schema E/R cittadino 1 1 corrispondere Codice fiscale Relazione derivata Relazione AnagrafiTributarie Attributo Chiave Formato Dimensione CodiceFiscale PK carattere 16 Cognome carattere 30 Nome carattere 25 DataNascita Data/ora 8 LuogoNascita carattere 20 20

21 Esempio: relazione 1 a N Schema E/R contratto 1 N applicare dipendente Relazione derivata Relazione Attributo Chiave Formato Dimensione Codice PK numerico 3 Contratti Descrizione carattere 30 Scadenza Data/ora 8 Matricola PK carattere 7 Dipendenti Cognome carattere 30 Nome carattere 25 CodContratto FK numerico 3 21

22 Esempio: relazione N a N Schema E/R Docente N insegnare N Classe Ogni docente può insegnare in una o più classi, e ogni classe deve avere più docenti. Accanto alle tabelle Docenti e Classi viene creata una nuova relazione Insegnare, il cui record contiene gli attributi chiave delle due entità considerate. La tabella Insegnare contiene inoltre il campo NumeroOre che indica le ore di docenza nella specifica classe. 22

23 Normalizzazione La normalizzazione consente di creare tabelle ben definite che rendono possibili i cambiamenti nella struttura del modello al variare delle esigenze del committente o degli utilizzatori. Definizioni: Chiave o chiave primaria: insieme di uno o più attributi che identificano in modo univoco una tupla Chiave candidata: insieme minimale di uno o più attributi che possono svolgere la funzione di chiave Attributo non-chiave: campo che non fa parte della chiave primaria 23

24 Prima forma normale 1FN Tutte le righe della tabella contengono lo stesso numero di colonne Gli attributi rappresentano informazioni elementari I valori che compaiono in una colonna sono dello stesso tipo, cioè appartengono allo stesso dominio Ogni riga è diversa da tutte le altre L ordine con il quale le righe compaiono nella tabella è irrilevante 24

25 Seconda forma normale 2FN La relazione è in prima forma normale e tutti i suoi attributi non-chiave dipendono dall intera chiave. La seconda forma normale riguarda le relazioni con chiavi composte. In questo caso una relazione viene trasformata in due o più relazioni con un procedimento relativo fino a quando vengono eliminate le dipendenze funzionali non volute. 25

26 Terza forma normale 3FN La relazione è in seconda forma normale e tutti gli attributi non-chiave dipendono direttamente dalla chiave. 26

27 Integrità referenziale Insieme di regole del modello relazionale che garantiscono l integrità dei dati quando si hanno relazioni associate tra loro attraverso la chiave esterna. Non è possibile immettere un valore nella chiave esterna della tabella associata se tale valore non esiste tra le chiavi della tabella primaria Non è possibile eliminare una n-pla della tabella primaria se esistono righe legate ad essa attraverso la chiave esterna nella tabella correlata Non si può modificare il valore alla chiave nella tabella primaria se ad essa corrispondono righe nella tabella correlata 27