Basi di dati. Argomenti. Testo di riferimento. Laboratorio d'informatica

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1 Laboratorio d'informatica Laure Magistrale in Ingegneria per l'ambiente e il Territorio Università degli Studi di Cagliari A.A. 2014/2015 Docente: Giorgio Fumera Basi di dati Argomenti Basi di dati: introduzione Il modello logico relazionale Il linguaggio SQL per la definizione e l'interrogazione di basi di dati relazionali Il modello concettuale Entità-Relazione Progettazione concettuale Progettazione logica DBMS usato nel corso: PostgreSQL 2 Testo di riferimento P. Atzeni, S. Ceri, S. Paraboschi, R.Torlone Basi di dati - Modelli e linguaggi di interrogazione McGraw-Hill, 2009 (terza edizione) INTRODUZIONE 3 4

2 Progettazione e gestione di BD Sistemi informativi dati (testuali/numerici), strumenti di archiviazione e gestione, utenti, procedure di accesso,... esempi: uffici dell'anagrafe, banche, università,... Basi di dati (BD) strumenti informatici anni '60 - nuove applicazioni (dati multimediali, Web, ecc.) Problemi: quantità dei dati (risorse hardware, efficienza,...) molti utenti di diverse tipologie procedure di accesso complesse requisiti "difficili" (tempo reale, accesso concorrente, ecc.) Realizzazione di BD Realizzazione di BD Aspetti legati all'applicazione specifica Approccio ad hoc sviluppo di programmi dedicati funzionalità del file system Problemi comuni a tutte le applicazioni: efficienza sicurezza (limitazioni all'accesso) ridondanza integrità concorrenza ripristino da crash e guasti gestione della memoria secondaria e principale archiviazione permanente (backup) 7 8

3 Data Base Management Systems Strumenti software, general purpose Architettura di un DBMS Utenti Programmi applicativi Funzionalità principali definizione, costruzione, manipolazione, condivisione di BD funzionalità avanzate al di sopra del file system, accesso alla BD tramite interfacce gestione di interrogazioni e transazioni Software del DBMS Elaborazione delle interrogazioni Accesso ai dati File system Meta-dati BD 9 10 Architettura client-server di un DBMS Caratteristiche dei DBMS Utenti Programmi applicativi Software del DBMS Elaborazione delle interrogazioni client Livelli di astrazione Indipendenza dei dati Modelli per la descrizione dei dati Accesso ai dati Utente 1 Utente 2 Utente 3 Utente 4 Utente m... Vista 1 Vista 2... Vista n Livello esterno File system server Descrizione logica Livello logico Descrizione interna Livello fisico Meta-dati BD Memoria di massa (file) 11 12

4 Funzionalità principali dei DBMS Linguaggi dei DMBS Controllo della ridondanza Sicurezza: permessi di accesso Efficienza Controllo dell'integrità (vincoli) Gestione dell'accesso concorrente (transazioni) Strumenti di backup e recovery Data Definition Language (DDL) Data Manipulation Language (DML) Linguaggio standard (ANSI) dal 1999: Structured Query Language (SQL) Utenti di una BD DBMS: cenni storici Progettisti Amministratori Utenti finali occasionali (di alto livello) finali non esperti (interfacce e transazioni standard) finali esperti indipendenti Anni '60-'80 prime applicazioni commerciali (General Electric, IBM, American Airlines) modello logico relazionale linguaggio SQL primi sistemi informativi geografici (GIS) Anni '90 data warehouse data mining / business intelligence Enterprise Resource Planning (ERP), Management Resource Planning (MRP) Fine anni '90 - oggi Internet, commercio elettronico, librerie digitali,

5 DBMS esistenti Obiettivi del corso Commerciali Punto di vista: IBM Oracle Microsoft... utente avanzato di una BD (interazione con i progettisti) progettista/amministratore di piccole BD Conoscenze di base: Open-source PostgreSQL MySQL... progettazione concettuale: modello Entità- Relazione progettazione logica: modello relazionale principali comandi del linguaggio SQL per la definizione (DDL) e l'interrogazione (DML) di BD Il modello logico relazionale Origine: anni '70 Fondamenti: teoria degli insiemi IL MODELLO LOGICO RELAZIONALE Componenti: Base di dati relazionale: insieme di tabelle (relazioni) identificate da un nome univoco Tabella: insieme di righe (record, tuple), suddivise in un insieme di colonne (campi, attributi) identificate da un nome univoco; ogni riga contiene dati su un oggetto/individuo; l'ordine delle righe e delle colonne non è definito; non possono esistere righe identiche Valori di ogni colonna: appartenenti a un dominio; simbolo NULL per codificare l'assenza di informazione 19 20

6 Esempio Schema e istanze di una BD relazionale Studenti Matricola Cognome Nome Data di nascita Rossi Maria 1/1/ Verdi Francesca 3/2/ Neri Giovanni 5/7/ Bianchi Maria 10/11/ Smith John 12/12/ Bruni Marco 28/2/1991 Schema definito in fase di progettazione, costante nel tempo schema di una BD: schema delle sue tabelle, vincoli d'integrità tra tabelle schema di una tabella: Insegnamenti Nome Codice Crediti Analisi I AMI01 9 Geometria GEO01 6 Fisica I FISI1 6 Chimica CHI01 6 Informatica INF01 6 Esami Studente Esame Data Voto GEO01 10/9/ AMI01 15/9/ AMI01 30/09/ GEO01 28/9/ CHI01 19/9/ nome della tabella nome e dominio di ciascun attributo, vincoli d'integrità Istanza: contenuto della BD in un dato istante modificabile dagli utenti operazioni: aggiunta, cancellazione, modifica di righe 22 Vincoli d'integrità Vincolo di dominio Vincoli sui valori che possono essere memorizzati nella BD, per garantirne la correttezza Definiti in fase di progettazione (schema) Applicati automaticamente dal DBMS in fase di aggiunta e modifica di righe Tipologie di vincoli: di dominio di chiave d'integrità referenziale (chiave esterna) di dominio esteso, di tupla (check), asserzioni (su Indica il dominio di ogni singolo attributo (l'insieme di valori che esso può assumere) (SQL: dominii predefiniti e definibili dall'utente) Esempio: Matricola Cognome Nome Data di nascita Rossi Maria 1/1/ Bruni Marco 28/2/1991 più tabelle) Studenti stringa di 5 caratteri stringa di 50 caratteri stringa di 50 caratteri data: sequenza di tre numeri interi che rappresentino una data valida nel formato GG/MM/AAAA

7 Vincolo di chiave Vincolo di chiave: esempio Chiave candidata di una tabella (vincolo di unicità): un sottoinsieme minimale di colonne che non potranno (vincolo imposto dal DBMS) assumere valori identici in righe diverse (una tabella è un insieme di righe). Devono essere individuate tenendo conto della natura e del significato dei dati. Ulteriore vincolo d'integrità implicito: le colonne di una chiave candidata non potranno assumere il valore NULL. Chiave primaria (vincolo di chiave): una delle chiavi candidate. Funzione delle chiavi primarie in una BD: identificare univocamente le righe di ogni tabella rendere più efficienti le interrogazioni 25 Studenti Matricola Codice Fiscale Cognome Nome Data di nascita RSSMRA... Rossi Maria 1/1/ VRDFRA... Verdi Francesca 3/2/ NRIGVI... Neri Giovanni 5/7/ BNCMRA... Bianchi Maria 10/11/ SMTJOH... Smith John 12/12/ BRNMRO... Bruni Marco 28/2/1991 Due chiavi candidate: Matricola e Codice Fiscale Una delle due dovrà essere scelta come chiave primaria 26 Vincolo di chiave: esempio Studenti Matricola Cognome Nome Data di nascita Le chiavi primarie sono Rossi Maria 1/1/1990 evidenziate con la sottolineatura. Si assume che nella Verdi Francesca 3/2/ Neri Giovanni 5/7/1990 tabella Esami si memorizzino solo gli esami sostenuti con Bianchi Maria 10/11/1990 esito positivo, e che l'esame Smith John 12/12/1991 per un dato insegnamento Bruni Marco 28/2/1991 possa essere sostenuto non più di una volta (con esito positivo) da uno studente Insegnamenti Esami Nome Codice Crediti Studente Esame Data Voto Analisi I AMI01 9 Geometria GEO01 6 Fisica I FISI1 6 Chimica CHI01 6 Informatica INF GEO01 10/9/ AMI01 15/9/ AMI01 30/09/ GEO01 28/9/ CHI01 19/9/ Vincoli d'integrità referenziale (chiave esterna) Per mettere in corrispondenza righe di tabelle diverse: condivisione di colonne Regola generale: si aggiungono alla tabella referenziante colonne corrispondenti (stesso dominio) alla chiave primaria della tabella referenziata Vincolo d'integrità referenziale (imposto dal DBMS in fase di modifica dell'istanza di una BD): non sarà possibile inserire nella tabella referenziante righe con valori della chiave esterna che non compaiono nelle righe dell'istanza attuale della tabella referenziata ulteriori azioni da svolgere in occasione della modifica delle due tabelle (si veda più avanti: SQL) 28

8 Vincoli d'integrità referenziale: esempio Studenti Matricola Cognome Nome Data di nascita Rossi Maria 1/1/ Verdi Francesca 3/2/ Neri Giovanni 5/7/ Bianchi Maria 10/11/ Smith John 12/12/ Bruni Marco 28/2/1991 Esami Studente Esame Data Voto Insegnamenti GEO01 10/9/ Nome Codice Crediti AMI01 15/9/ Analisi I AMI AMI01 30/09/ Geometria GEO GEO01 28/9/ Fisica I FISI CHI01 19/9/ Chimica CHI01 6 Informatica INF Vincoli d'integrità referenziale: esempio Persone Padre Codice Fiscale Cognome Nome Data di nascita RSSMRO... RSSMRA... Rossi Maria 1/1/1979 RSSMRO... RSSFRA... Rossi Francesca 3/2/1991 NULL NRIGVI... Neri Giovanni 5/7/1950 NULL BNCMRA... Bianchi Maria 10/11/1962 NRIGVI... NRILCA... Neri Luca 12/12/1991 NULL RSSMRO... Rossi Marco 28/2/ Altri vincoli d'integrità (check) Vincolo di domino esteso (di tabella): limita ulteriormente i valori che possono essere assunti da un attributo, rispetto a dominii predefiniti. Esempi: voto di un esame: numero intero (dominio predefinito), 18 e 30 (vincolo di dominio esteso) NOT NULL (implicito per le chiavi) Vincolo di tupla (di tabella): limita i valori che possono essere assunti da due o più attributi in una stessa riga. Esempio: attributi Voto (intero tra 18 e 30) e Lode (sì/no) di un esame: la lode può essere assegnata (sì) solo se il voto è 30 Vincolo di unicità (per una o più colonne): UNIQUE Schema logico relazionale: notazione informale Studenti(Matricola: stringa di 5 caratteri, Cognome: stringa di 50 caratteri, Nome: stringa di 50 caratteri, Data di nascita: data) Insegnamenti(Titolo: stringa di 50 caratteri, Codice: stringa di 5 caratteri, Crediti: intero) Esami (Data: data, Voto: intero, Lode: Boolean, Studente: stringa di 5 caratteri, Insegnamento: stringa di 5 caratteri) Vincoli d'integrità referenziale (chiavi esterne): Studente (tab. Esami) Matricola (tab. Studenti) Insegnamento (tab. Esami) Codice (tab. Corso) Altri vincoli: Tabella Esami: 18 Voto 30 Se Voto < 30, Lode non può essere 'Vero' Asserzioni: vincoli che coinvolgono più tabelle 31 32

9 PostgreSQL Il nome: origine: University INteractive Graphics REtrieval System (INGRES) Il DBMS PostgreSQL University of California, Berkeley, 1982: sviluppo di un DBMS open-source "post-ingres": Postgres Introduzione del supporto per SQL: PostgreSQL Object-relational DBMS Architettura client-server Componenti principali: server (gestione DB, utenti) 33 strumento di amministrazione: pgadmin III 34 PostgreSQL: architettura client / server Architettura di un DB PostgreSQL client... client server host client host client Base di dati... Base di dati... pgadmin (amministratore) client... client schema 1... schema m... PostgreSQL server tabella 1... tabella p... BD host server 35 colonna 1... colonna q vincoli... 36

10 Esercizi Esercizi Definire lo schema della BD mostrata in precedenza, denominata Segreteria Studenti, e popolare la BD con i valori indicati nelle tabelle, usando l'interfaccia grafica di pgadmin III Ripetere la stessa operazione con la BD mostrata di seguito, denominata Circolo Nautico. Si assume che la BD contenga alcuni dati sui velisti soci di un circolo nautico, sulle barche gestite dal circolo e sulle loro prenotazioni da parte dei soci (una barca può essere prenotata da un solo socio alla volta, e la prenotazione dura un intero giorno). Si assume inoltre che soci e barche siano identificati univocamente da un codice (un numero intero, rispettivamente "vid" e "bid") e che l'esperienza di ogni socio sia codificata con un valore da 1 (esperienza minima) a Velisti (vid: int., vnome: stringa(20), esperienza: int., età: reale) Barche (bid: intero, bnome: stringa(25), colore: stringa(10)) Prenotazioni (vid: intero, bid: intero, giorno: data) I vincoli d'integrità referenziale sono indicati nell'esempio in basso attraverso le frecce Velisti vid vnome esperienza età 22 Dustin Lubber Rusty Prenotazioni vid bid giorno /10/ /12/96 Barche bid bnome colore 101 Interlake blu 102 Interlake rosso 103 Clipper verde 104 Marine rosso 38 Il linguaggio SQL SQL: struttura di una base di dati Base di dati: una collezione di schemi Ogni schema: è identificato da un nome è associato a un utente (proprietario) contiene una collezione di descrittori di: tabelle vincoli dominii definiti dall'utente autorizzazioni agli utenti

11 SQL: funzionalità principali Principali dominii predefiniti in SQL DDL: definizione dello schema di una BD (tabelle, colonne, vincoli, ecc.) DML: modifica dell'istanza di una BD (inserimento di righe, modifica di righe, cancellazione di righe) modifica dello schema di una BD (cancellazione e inserimento di tabelle, aggiunta ed eliminazione di colonne e di vincoli) estrazione di dati da una BD Interfacce: a "riga di comando" (es.: psql) grafiche (es.: pgadmin) integer o int: numero intero real: numero reale character(n) o char(n): stringa di n caratteri date: data, nel formato AAAA-MM-GG (sono ammessi solo valori che corrispondono a date valide, per es., 1 MM 12, ecc.) time: ore, minuti e secondi, nel formato hh:mm:ss (valori ammessi: 00 hh 24, 00 mm 59, 00 ss 59) boolean: valore logico Booleano, con valori indicati dai simboli TRUE e FALSE (es.: attributo Lode riferito al voto di un esame) Creazione di una tabella Principale comando SQL di tipo DDL: definizione dello schema di una tabella Sintassi: CREATE TABLE "nome_tabella" ( "nome colonna" dominio,... "nome colonna" dominio, PRIMARY KEY ("nome colonna",..., "nome colonna") ) ; Esempio CREATE TABLE "Studenti" ( "Marticola" int, "Cognome" char(50), "Nome" char(50), "Data di nascita" date, "CF" char(16), PRIMARY KEY ("Matricola") ) ; 43 44

12 Creazione di una tabella (2) Oltre al vincolo di chiave primaria (obbligatorio) è possibile definire ulteriori vincoli: vincoli di dominio esteso su una colonna: NOT NULL CHECK DEFAULT vincolo di chiave candidata su una o più colonne: UNIQUE vincolo di chiave esterna su una colonna: FOREIGN KEY Sintassi: Creazione di una tabella (2) CREATE TABLE nome_tabella ( "nome colonna" dominio [NOT NULL] [DEFAULT valore],... [ UNIQUE ("nome_colonna",..., "nome_colonna"), ] [ FOREIGN KEY ("colonna") REFERENCES tabella referenziata(nome colonna), ] PRIMARY KEY (nome colonna,..., nome colonna) ); vincolo di tupla su una o più colonne: CHECK Esempio CREATE TABLE "Studenti" ( "Cognome" char(50) NOT NULL, "Nome" char(50), "Matricola" int, "Data di nascita" date, "Codice fiscale" char(16), UNIQUE ("Codice fiscale"), PRIMARY KEY ("Matricola") ) ; Esempio CREATE TABLE "Insegnamenti" ( "Nome" char(50) NOT NULL, "Crediti" int, "Codice" char(5), PRIMARY KEY ("Codice") ) ; 47 48

13 Esempio Violazione dell'integrità referenziale CREATE TABLE "Esami" ( "Voto" integer NOT NULL, "Lode" boolean DEFAULT FALSE, "Data" date, "Studente" int, "Esame" char(5), PRIMARY KEY ("Studente", "Esame"), FOREIGN KEY ( "Studente" ) REFERENCES "Studenti" ("Matricola"), FOREIGN KEY ( "Esame" ) REFERENCES "Insegnamenti" ("Codice"), CHECK ("Voto" >= 18 AND "Voto" <= 30), CHECK (NOT ("Voto" < 30 AND "Lode" = TRUE)) Le modifiche a una tabella referenziata che violerebbero il vincolo di integrità referenziale (cancellazione di righe o modifica dei valori della chiave primaria) vengono rifiutate, a meno che non si specifichi un'azione diversa nella definizione del vincolo, attraverso le clausole: ) ; ON DELETE (in caso di cancellazione) ON UPDATE (in caso di modifica) Le azioni principali disponibili in SQL sono: SET NULL: si assegna NULL alla chiave esterna in corrispondenza delle righe cancellate o modificate nella tabella referenziata CASCADE: la modifica alla tabella referenziata viene propagata a quella referenziante: nel caso ON DELETE si eliminano le righe corrispondenti nella tabella referenziante; nel caso ON UPDATE si aggiorna il valore della chiave esterna NO ACTION: la modifica alla tabella referenziata viene impedita (azione predefinita, non è necessario specificarla esplicitamente) Violazione dell'integrità referenziale Sintassi completa della clausola FOREIGN KEY:... FOREIGN KEY ("nome colonna") REFERENCES "tabella referenziata" ("colonna esterna") ON DELETE CASCADE / SET NULL / NO ACTION ON UPDATE CASCADE / SET NULL / NO ACTION,... Esempio CREATE TABLE "Esami" (... FOREIGN KEY ( "Studente" ) REFERENCES "Studenti" ("Matricola"), ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE, FOREIGN KEY ( "Insegnamento" ) REFERENCES "Insegnamenti" ("Codice") ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE,... ) ; 51 52

14 Esercizio Scrivere i comandi SQL per la creazione della base di dati del circolo nautico, avente il seguente schema logico: Velisti (vid: intero, vnome: stringa(20), esperienza: int., età: reale) Barche (bid: intero, bnome: stringa(25), colore: stringa(10)) Prenotazioni (vid: intero, bid: intero, giorno: data) Vincoli: vid(prenotazioni) vid(velisti) (tutte le modifiche alla tabella Velisti devono essere propagate alla tabella Prenotazioni) bid(prenotazioni) bid(barche) (come sopra) esperienza {1,...,10} età 18 vnome, bnome NULL Soluzione CREATE TABLE "Velisti" ( "vid" int, "vnome" char(20) NOT NULL, "esperienza" int, "età" real, PRIMARY KEY ("vid"), CHECK ("esperienza" >= 1 AND "esperienza" <= 10), CHECK ("età" >= 18) ) ; Soluzione CREATE TABLE "Barche" ( "bid" int, "bnome" char(25) NOT NULL, "colore" char(10), PRIMARY KEY ("bid") ) ; Soluzione CREATE TABLE "Prenotazioni" ( "bid" int, "vid" int, "data" date, PRIMARY KEY ("bid", "vid", "data"), FOREIGN KEY ("bid") REFERENCES "Barche"("bid") ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE, FOREIGN KEY ("vid") REFERENCES "Velisti"("vid") ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE ); 55 56

15 Operazioni che: Interrogazioni modificano l'istanza di una BD inserimento di una nuova riga in una tabella cancellazione di una riga da una tabella modifica dei valori di uno o più attributi di una riga di una tabella estraggono dati dall'istanza corrente di una BD Interrogazioni In una BD relazionale il risultato di un'interrogazione è definito come: una nuova istanza della BD, per operazioni di modifica (che non violino nessun vincolo d'integrità) una tabella (fittizia, non memorizzata nella BD), per operazioni di estrazione di dati I comandi SQL che le realizzano fanno parte del DML Esempi Estrazione di dati: il comando SELECT Esempi di interrogazioni per l'estrazione di dati dalla BD Circolo Nautico: Trovare i nomi dei velisti che hanno prenotato la barca numero 103 Trovare i nomi e le età di tutti i velisti Trovare i nomi dei velisti che hanno prenotato almeno una barca Trovare i codici dei velisti che hanno prenotato una barca rossa, oppure una barca verde 59 Forma di base: SELECT "nome_colonna",..., "nome_colonna" FROM "nome_tabella" ; estrae da tutte le righe di una tabella i valori delle colonne indicate SELECT * FROM "nome_tabella" ; restituisce l'intera tabella Esempi: Trovare il codice e il nome di tutti i velisti: SELECT "vid", "nome" FROM "Velisti" ; Trovare i dati su tutte le barche: SELECT * FROM "Barche" ; 60

16 SELECT: la clausola WHERE SELECT "nome_colonna",..., "nome_colonna" FROM "nome_tabella" WHERE <qualificazione (condizione)> Estrae i valori delle colonne indicate, dalle righe di una tabella che soddisfano una data condizione SELECT: la clausola WHERE Le condizioni (qualificazioni) più semplici sono: un confronto tra il valore di una colonna e un valore costante, oppure il valore di un'altra colonna (purché il dominio sia lo stesso), con gli operatori: < <= = > >= <> più confronti combinati con gli operatori logici AND, OR, NOT SELECT: la clausola WHERE Esempi Nota: i nomi delle colonne devono essere racchiusi tra doppi apici; es.: "Cognome" i valori esplciti devono essere racchiusi tra apici singoli; es.: "Cognome" = 'Rossi', "Data di nascita" >= ' ', "età" > '25' i valori numerici (integer e real) possono anche essere scritti senza racchiuderli tra apici singoli; es.: "età" > Trovare i nomi dei velisti con più di 40 anni: SELECT "vnome" FROM "Velisti" WHERE "età" > 40 ; Trovare i nomi dei velisti con più di 40 anni, oppure con esperienza maggiore di 7: SELECT "vnome" FROM "Velisti" WHERE "età" > 40 OR "esperienza" > 7 ; 64

17 Esercizi Nella BD Segreteria Studenti: 1)Tovare nomi e cognomi degli studenti nati il 1 gennaio )Tovare nomi e cognomi degli studenti nati tra il 1 e il 31 gennaio )Trovare i nomi degli insegnamenti da 6 crediti 4)Trovare le matricole degli studenti che hanno conseguito la votazione di 30 in qualche esame Soluzioni 1) SELECT "Nome", "Cognome" FROM "Studenti" WHERE "Data di nascita" = ' ' ; 2) SELECT "Nome", "Cognome" FROM "Studenti" WHERE "Data di nascita" >= ' ' AND "Data di nascita" <= ' ' ; 3) SELECT "Nome" FROM "Insegnamenti" WHERE "Crediti" = 6 ; 4) SELECT "Matricola" FROM "Esami" WHERE "Voto" = 30 ; La clausola DISTINCT La clausola DISTINCT Contrariamente alle tabelle definite con CREATE TABLE, la tabella risultato di un'interrogazione può contenere righe identiche. Es. (BD Circolo Nautico): SELECT "colore" FROM "Barche" ; restituisce: colore blu rosso verde rosso 67 Per eliminare le eventuali righe duplicate (se queste non sono utili): SELECT DISTINCT "nome_colonna",... FROM "nome_tabella" WHERE <qualificazione (condizione)> Esempio: SELECT DISTINCT "colore" FROM "Barche" ; restituisce: colore blu verde rosso 68

18 Interrogazioni su più tabelle Interrogazioni su più tabelle Esempio: tovare i nomi dei velisti che hanno prenotato la barca numero 103 I dati richiesti si trovano in tabelle diverse Velisti vid vnome esperienza età 22 Dustin Lubber Rusty Prenotazioni vid bid giorno /10/ /12/96 Barche bid bnome colore 101 Interlake blu 102 Interlake rosso 103 Clipper verde 104 Marine rosso 69 Esempio: tovare i nomi dei velisti che hanno prenotato la barca numero 103. I dati richiesti si trovano in tabelle diverse. Intuitivamente, si può seguire questa procedura: 1) Schema della tabella risultato: una colonna (vnome): SELECT "Velisti"."vnome"... 2) In quali tabelle si trovano le informazioni richieste? Velisti e Prenotazioni:...FROM "Velisti", "Prenotazioni"... 3) Quali condizioni devono essere rispettate? Analizzare tutte le possibili combinazioni di righe delle tabelle in esame, ed estrarre vnome da una riga di Velisti, se il vid della stessa riga coincide con il vid della riga di Prenotazioni, e il bid di quest'ultima è pari a 103:... WHERE "Velisti"."vid" = "Prenotazioni"."vid" AND "Prenotazioni"."bid"= 103 ; 70 Interrogazioni su più tabelle Variabili di range Trovare i nomi dei velisti che hanno prenotato la barca numero 103: SELECT "Velisti"."vnome" FROM "Velisti", "Prenotazioni" WHERE"Velisti"."vid" = "Prenotazioni"."vid" AND "Prenotazioni"."bid"= 103 ; Nota: per distinguere le colonne di tabelle diverse, il nome di ogni colonna deve essere preceduto da quello della tabella, e i due nomi devono essere separati da un punto Per semplificare un'interrogazione su più tabelle, i nomi di queste ultime possono essere sostituiti da "variabili di range", cioè nomi simbolici scelti dall'utente e indicati nella clausola FROM subito dopo il nome di ciascuna tabella L'esempio precedente può essere riscritto come segue: SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V."vid" = P."vid" AND P."bid"= 103 ; 71 72

19 Esempio Trovare i cognomi degli studenti che hanno sostenuto l'esame avente codice 'AMI01': SELECT S."Cognome" FROM "Studenti" S, "Esami" E WHERE E."Esame" = 'AM001' AND S."Matricola" = E."Studente" ; Strategia di valutazione concettuale È l'algoritmo per eseguire interrogazioni su più tabelle (descritto in precedenza in modo informale): 1. Eseguire il prodotto cartesiano delle tabelle (insiemi di righe) indicate nella clausola FROM, ottenendo una nuova tabella P (ogni riga di P corrisponde a una combinazione di righe delle tabelle originali) 2. Selezionare le righe di P che soddisfano la qualificazione (la condizione nella clausola WHERE) 3. Proiettare le righe selezionate sulle colonne indicate nella clausola SELECT (cioè eliminare tutte le altre colonne) 4. Se è presente la clausola DISTINCT, eliminare le eventuali righe duplicate Esempio SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V.vid = P.vid AND P.bid = 103; Velisti vid vnome esperienza età 22 Dustin Lubber Rusty Prenotazioni vid bid giorno /10/ /12/96 Esempio SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V.vid = P.vid AND P.bid = 103; 1. Prodotto cartesiano delle tabelle nella clausola FROM: Velisti vid vnome esperienza età 22 Dustin Lubber Rusty Prenotazioni vid bid giorno /10/ /12/96 V.vid V.vnome V.esperienza V.età P.vid P.bid P.giorno Dustin /10/96 22 Dustin /12/96 31 Lubber /10/96 31 Lubber /12/96 58 Rusty /10/96 58 Rusty /12/96 76

20 Esempio SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V.vid = P.vid AND P.bid = 103; 2. Selezione delle righe che soddisfano la qualificazione: Velisti vid vnome esperienza età 22 Dustin Lubber Rusty Prenotazioni V.vid V.vnome V.esperienza V.età P.vid P.bid P.giorno vid bid giorno /10/ /12/96 Esempio SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V.vid = P.vid AND P.bid = 103; 3. Proiezione sugli attributi nella clausola SELECT: Velisti vid vnome esperienza età 22 Dustin Lubber Rusty Prenotazioni V.vid V.vnome V.esperienza V.età P.vid P.bid P.giorno vid bid giorno /10/ /12/96 22 Dustin /10/96 22 Dustin /10/96 22 Dustin /12/96 22 Dustin /12/96 31 Lubber /10/96 31 Lubber /10/96 31 Lubber /12/96 31 Lubber /12/96 58 Rusty /10/96 58 Rusty /10/96 58 Rusty /12/ Rusty /12/96 78 Esempio SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V.vid = P.vid AND P.bid = 103; Risultato: vnome Rusty Velisti vid vnome esperienza età 22 Dustin Lubber Rusty Prenotazioni vid bid giorno /10/ /12/96 Esercizi 1)Trovare i nomi dei velisti che hanno prenotato almeno una barca 2)Trovare i colori delle barche prenotate da qualche velista di nome Lubber 3)Trovare i cognomi degli studenti che hanno sostenuto almeno un esame 4)Trovare il nome degli insegnamenti dei quali qualche studentessa di nome Maria Bianchi ha sostenuto l'esame 79 80

21 Soluzioni 1) SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V.vid = P.vid ; 2) SELECT B."colore" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P, "Barche" B WHERE V."vid" = P."vid" AND P."bid" = B."bid" AND V."vnome" = 'Lubber' ; Soluzioni 3) SELECT S."Cognome" FROM "Studenti" S, "Esami" E WHERE S."Matricola" = E."Studente" ; 4) SELECT I."Nome" FROM "Insegnamenti" I, "Esami" E, "Studenti" S WHERE I."Codice" = E."Esame" AND E."Studente" = S."Matricola" AND S."Nome" = 'Maria' AND S."Cognome" = 'Bianchi' ; Interrogazioni su più tabelle o su una singola tabella? Esempio: trovare le matricole di tutti gli studenti e i codici di tutti gli insegnamenti. Interpretandola come una singola interrogazione, si potrebbe scrivere: SELECT S."Matricola", I."Codice" FROM "Studenti" S, "Insegnamenti" I ; Ma il risultato non è quello desiderato. Si tratta in realtà di due interrogazioni indipendenti: Trovare le matricole di tutti gli studenti: SELECT "Matricola" FROM "Studenti" ; Trovare i codici di tutti gli insegnamenti: SELECT "Codice" FROM "Insegnamenti" ; Operatori insiemistici Ogni tabella è un insieme di righe Il risultato di un'interrogazione è una tabella QUINDI È possibile combinare i risultati di più interrogazioni in un'unica tabella usando gli operatori insiemistici di unione, intersezione e differenza, purché tutte le interrogazioni producano tabelle con schemi identici (nome, dominio e ordine delle colonne) Nota: le eventuali righe duplicate vengono eliminate automaticamente (non è necessario aggiungere la clausola DISTINCT) 83 84

22 Operatori insiemistici Esempio: trovare i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa, oppure qualche barca verde. Una soluzione già nota: SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND (B."colore" = rosso OR B."colore" = verde ) ; Una soluzione alternativa: si potrebbero estrarre separatamente (con due interrogazioni distinte) i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa, poi i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca verde, e infine eseguire l'unione tra i due insiemi di codici Operatori insiemistici Se due tabelle (insiemi di righe), ottenute come risultato di due interrogazioni Q 1 e Q 2, hanno lo stesso schema (numero e dominii delle colonne) e lo stesso ordine tra le colonne, è possibile scrivere interrogazioni che combinino le loro righe attraverso i seguenti operatori insiemistici: Q 1 UNION Q 2 ; (unione) Q 1 INTERSECT Q 2 ; (intersezione) Q 1 EXCEPT Q 2 ; (differenza) Operatori insiemistici Operatori insiemistici Riprendendo l'esempio precedente i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa, oppure qualche barca verde si possono ottere come unione dei codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa, e di quelli che hanno prenotato qualche barca verde: SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND B."colore" = rosso UNION SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND B."colore" = verde ; Nota: la prima interrogazione non deve terminare con ; 87 Esempio: trovare i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa e qualche barca verde. Senza usare operatori insiemistici, si può essere tentati di scrivere: SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND (B."colore" = rosso AND B."colore" = verde ) ; Ma il significato di questa interrogazione non è quello desiderato; è invece: "trovare i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca che è sia rossa che verde" (e quindi il risultato sarà una tabella vuota) (cont.) 88

23 Operatori insiemistici Operatori insiemistici (cont.) Una soluzione corretta: intersezione tra i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa, e i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca verde: SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND B."colore" = rosso INTERSECT SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND B."colore" = verde ; 89 Esempio: trovare i codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa, ma non barche verdi Una possibile soluzione: sottrarre dall'insieme dei codici dei velisti che hanno prenotato qualche barca rossa i codici di quelli che hanno prenotato qualche barca verde: SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND B."colore" = rosso EXCEPT SELECT P."vid" FROM "Barche" B, "Prenotazioni" P WHERE P."bid" = B."bid" AND B."colore" = verde ; 90 Esercizi Esercizi Scrivere le seguenti interrogazioni con una singola istruzione SELECT, senza usare operatori insiemistici: 1)Trovare nome e codice di tutti i velisti che abbiano esperienza pari a 10 o che abbiano prenotato la barca 104 2)Trovare cognome e matricola di tutti gli studenti nati prima del 1/1/1990, o che abbiano sostenuto l'esame avente codice 'AMI01' 91 Scrivere le seguenti interrogazioni usando operatori insiemistici: 3)Trovare nome e codice di tutti i velisti che abbiano esperienza pari a 10 o che abbiano prenotato la barca 104 4)Trovare cognome e matricola di tutti gli studenti nati prima del 1/1/1990, o che abbiano sostenuto l'esame avente codice 'AMI01' 5)Trovare i codici delle barche che siano state prenotate da qualche velista con esperienza pari almeno a 8, e da nessun velista con età maggiore di 35 anni 6)Trovare i codici degli insegnamenti i cui esami siano stati sostenuti da qualche studente nato prima del 1/1/1990, ma da nessuno studente nato prima del 1/1/

24 Soluzioni Soluzioni 1)SELECT DISTINCT V."vnome", V."vid" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V."esperienza" = 10 OR (P."vid" = V."vid" AND P."bid" = 104) ; 2)SELECT DISTINCT S."Cognome", S."Matricola" FROM "Studenti" S, "Esami" E WHERE S."Data di nascita" < ' ' OR (E."Studente" = S."Matricola" AND E."Esame" = 'AMI01') ; 93 3)SELECT "vnome", "vid" FROM "Velisti" WHERE "esperienza" = 10 UNION SELECT V."vnome", V."vid" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE P."vid" = V."vid" AND P."bid" = 104 ; 4)SELECT "Cognome", "Matricola" FROM "Studenti" WHERE "Data di nascita" < ' ' UNION SELECT S."Cognome", S."Matricola" FROM "Studenti" S, "Esami" E WHERE E."Studente" = S."Matricola" AND E."Esame" = 'AMI01' ; 94 Soluzioni Operatori insiemistici e interrogazioni annidate 5)SELECT P."bid" FROM "Prenotazioni" P, "Velisti" V WHERE P."vid" = V."vid" AND V."esperienza" >= 8 EXCEPT SELECT P."bid" FROM "Prenotazioni" P, "Velisti" V WHERE P."vid" = V."vid" AND V."età" > 35 ; 6)SELECT E."Esame" FROM "Esami" E, "Studenti" S WHERE S."Matricola" = E."Studente" AND S."Data di nascita" < ' ' EXCEPT SELECT E."Esame" FROM "Esami" E, "Studenti" S WHERE S."Matricola" = E."Studente" AND S."Data di nascita" < ' ' ; Nella clausola WHERE di un'interrogazione Q è possibile esprimere la condizione che i valori di una o più colonne c 1,...,c n debbano essere uguali a quelli di qualche riga (o diversi da quelli di tutte le righe) di una tabella T' ottenuta come risultato di un'altra interrogazione Q', purché T' contenga n colonne con gli stessi dominii di c 1,...,c n (nello stesso ordine): SELECT... FROM... WHERE... c 1,...,c N IN (Q') ; SELECT... FROM... WHERE... c 1,...,c N NOT IN (Q') ; 95 96

25 Operatori insiemistici e interrogazioni annidate Esempio: Trovare i nomi dei velisti che hanno prenotato la barca n Una soluzione già nota: SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V."vid" = P."vid" AND P."bid" = 103 ; Una soluzione alternativa: selezionare vnome da Velisti, se il valore di vid appartiene all'insieme dei vid dei velisti che hanno prenotato la barca 103: SELECT "vnome" FROM "Velisti" WHERE "vid" IN ( SELECT "vid" FROM "Prenotazioni" WHERE "bid" = 103 ) ; 97 Operatori insiemistici e interrogazioni annidate Esempio: trovare i nomi dei velisti che non hanno prenotato la barca n Senza usare IN/NOT IN si può essere tentati di scrivere: SELECT V."vnome" FROM "Velisti" V, "Prenotazioni" P WHERE V."vid" = P."vid" AND P."bid" <> 103 ; Ma il significato reale di questa interrogazione SQL è "trovare i nomi dei velisti che hanno prenotato anche barche diverse dalla n. 103"... La soluzione corretta si può ottenere con l'operatore NOT IN: SELECT "vnome" FROM "Velisti" WHERE "vid" NOT IN ( SELECT "vid" FROM "Prenotazioni" WHERE "bid" = 103 ) ; 98 Esercizi 1)Trovare i cognomi degli studenti che hanno sostenuto l'esame avente codice 'AMI01' 2)Trovare i nomi degli esami in cui qualche studente ha conseguito la votazione di 30 Soluzioni 1)SELECT "Cognome" FROM "Studenti" WHERE "Matricola" IN ( SELECT "Studente" FROM "Esami" WHERE "Esame" = 'AMI01' ) ; 2)SELECT "Titolo" FROM "Insegnamenti" WHERE "Codice" IN ( SELECT "Esame" FROM "Esami" WHERE "Voto" = 30 ) ;

26 Operatori insiemistici e interrogazioni annidate Nella clausola WHERE di un'interrogazione Q è possibile esprimere la condizione che il valore di una colonna debba essere maggiore, minore, ecc. di qualcuno dei valori (o di tutti i valori) contenuti in una tabella ottenuta come risultato di un'altra interrogazione Q', avente una sola colonna con lo stesso dominio: SELECT... FROM... WHERE... colonna operatore-confronto ANY (Q') ; SELECT... FROM... WHERE... colonna operatore-confronto ALL (Q') ; dove operatore-confronto può essere: < <= = => = <> Esempio Trovare tutti i dati sui velisti la cui esperienza è maggiore di quella di qualche velista di nome Lubber: SELECT * FROM "Velisti" WHERE "esperienza" > ANY (SELECT "esperienza" FROM "Velisti" WHERE "vnome" = Lubber ) ; Esempio Trovare le matricole degli studenti che hanno ottenuto il voto più alto nell'esame 'AMI01' (cioè, un voto maggiore o uguale a quello di tutti gli altri studenti): SELECT "Studente" FROM "Esami" WHERE "Esame" = 'AMI01' AND "Voto" >= ALL (SELECT "Voto" FROM "Esami" WHERE "Esame" = 'AMI01') ; Esercizi Scrivere le seguenti interrogazioni usando gli operatori ANY e ALL: 1)Trovare i codici dei velisti più esperti 2)Trovare nome ed età dei velisti più anziani 3)Trovare i cognomi degli studenti più giovani 4)Trovare le matricole degli studenti che non hanno ottenuto il voto più basso nell'esame 'AMI01' (cioè, che hanno ottenuto un voto maggiore rispetto a qualche altro studente)

27 Soluzioni 1)SELECT "vid" FROM "Velisti" WHERE "esperienza" >= ALL ( SELECT "esperienza" FROM "Velisti" ) ; 2)SELECT "vnome", "età" FROM "Velisti" WHERE "età" >= ALL ( SELECT "età" FROM "Velisti" ) ; 3)SELECT "Cognome" FROM "Studenti" WHERE "Data di nascita" >= ALL ( SELECT "Data di nascita" FROM "Studenti" ) ; 4)SELECT "Studente" FROM "Esami" WHERE "Esame" = 'AMI01' AND E."Voto" > ANY ( SELECT "Voto" FROM "Esami" WHERE "Esame" = 'AMI01' ) ; Operatori di aggregazione Consentono di esprimere interrogazioni che calcolano un valore aggregato, cioè: il numero di righe di una tabella (es.: trovare il numero di velisti soci del circolo nautico) la somma, media, ecc. dei valori di una colonna (es.: trovare l'età media di tutti i velisti) Restituiscono un numero (cioè una tabella con una sola colonna e una sola riga) Operatori di aggregazione Esempi Nella clausola SELECT: COUNT (*): conta le righe della tabella risultato COUNT (DISTINCT colonna): conta le righe della tabella risultato, contenenti valori distinti di colonna SUM ([DISTINCT] colonna): calcola la somma dei valori di colonna nella tabella risultato (eliminando i valori duplicati se è presente DISTINCT) AVG ([DISTINCT] colonna): come sopra (valor medio) MAX (colonna): come sopra (valore più grande) Trovare il numero dei velisti soci del circolo nautico: SELECT COUNT (*) FROM "Velisti" ; Trovare l'età media di tutti i velisti: SELECT AVG ("età") FROM "Velisti" ; Trovare il numero di valori distinti di esperienza dei velisti: SELECT COUNT (DISTINCT "esperienza") FROM "Velisti" ; Trovare l'età media dei velisti con esperienza 10: SELECT AVG ("età") FROM "Velisti" WHERE "esperienza" = 10 ; MIN (colonna): come sopra (valore più piccolo)

28 Operatori di aggregazione e interrogazioni annidate Esempio: trovare nome ed età dei velisti più anziani (cioè di quelli con età pari all'età più grande tra tutti i velisti) Una soluzione con l'operatore ALL: SELECT "vnome", "età" FROM "Velisti" WHERE "età" >= ALL (SELECT "età" FROM "Velisti") ; Una soluzione alternativa con un operatore di aggregazione: SELECT "vnome", "età" FROM "Velisti" WHERE "età" = (SELECT MAX ("età") FROM "Velisti") ; Esercizi Scrivere le seguenti interrogazioni usando operatori di aggregazione: 1)Trovare i cognomi degli studenti più giovani 2)Trovare i nomi dei velisti più esperti 3)Trovare le matricole degli studenti che non hanno ottenuto il voto più basso nell'esame 'AMI01' Soluzioni 1)SELECT "Cognome" FROM "Studenti" WHERE "Data di nascita" = ( SELECT MAX ("Data di nascita") FROM "Studenti" ) ; 2)SELECT "vnome" FROM "Velisti" WHERE "esperienza" = ( SELECT MAX ("esperienza") FROM "Velisti" ) ; 3)SELECT "Studente" FROM "Esami" WHERE "Esame" = 'AMI01' AND "Voto" > ( SELECT MIN ("Voto") FROM "Esami" WHERE "Esame" = 'AMI01' ) ; Progettazione di Basi di Dati

29 Progettazione di applicazioni di BD Requisiti di una BD: esempio 1 Raccolta e analisi dei requisiti (business rules) Progettazione concettuale (es.: modello Entità-Relazione) Progettazione logica (es.: modello relazionale) Progettazione fisica In parallelo: analisi funzionale progettazione dei programmi applicativi 113 Un'azienda è organizzata in dipartimenti: ognuno ha un nome e un codice numerico univoci, una o più sedi (ognuna in una diversa città), ed è diretto da un impiegato, da una certa data Ogni dipartimento controlla un insieme di progetti: ogni progetto ha un nome e un codice numerico univoci e viene gestito da una delle sedi di un singolo dipartimento Ogni impiegato ha nome, cognome, sesso, data di nascita, CF, indirizzo (città, via, numero), stipendio annuale, supervisore (uno degli impiegati), dipartimento di afferenza; può lavorare su uno o più progetti (anche gestiti da altri dipartimenti), a ciascuno dei quali dedica un certo numero di ore settimanali Ogni impiegato può avere familiari a carico, a scopi assicurativi, dei quali si memorizza nome e cognome, sesso, data di nascita, e rapporto di parentela con l'impiegato (si assuma che non possano esistere due familiari omonimi di uno stesso impiegato, con la stessa data di nascita) 114 Requisiti di una BD: esempio 2 Modello Entità-Relazione (E-R) Un corso di laurea eroga diversi insegnamenti che hanno un titolo (es.: Analisi Matematica 1), un codice univoco (cinque caratteri) assegnato dalla segreteria studenti, e un numero di crediti Al corso di laurea possono essere iscritti diversi studenti. Per ogni iscritto si vogliono memorizzare nome, cognome, codice fiscale, data di nascita e numero di matricola (un intero positivo che identifica univocamente ogni studente) Ogni studente deve sostenere un certo insieme di esami previsti dal proprio piano di studi. Per ogni esame superato si vogliono conoscere il voto (un intero tra 18 e 30, oppure 30 e lode) e la data. Un esame superato non può essere ripetuto Entità Attributi dominio di un attributo attributi semplici e composti identificatori Relazioni (associazioni) grado vincoli di cardinalità Entità deboli

30 Entità Insiemi di individui o di oggetti (concreti o astratti). Si indicano con rettangoli, identificati da un nome. Esempi: l'insieme degli impiegati dell'azienda l'insieme dei dipartimenti dell'azienda Attributi Sono caratteristiche possedute da ciascun elemento di un'entità. Ogni attributo può assumere un solo valore (per ogni elemento dell'entità), appartenente a un dato dominio. Esempio di possibili attributi dell'entità Impiegato: Impiegato Dipartimento CF Impiegato Data_nascita Sesso Stipendio Nome_batt Cognome Città Via N_civico Attributi Più attributi legati da un nesso logico possono essere rappresentati come un singolo attributo composto. Esempio: nome di un impiegato (inteso come insieme di nome di battesimo e cognome), e indirizzo di residenza (nome della città, nome della via e numero civico). Attributi Un sottoinsieme minimale di attributi i cui valori distinguono univocamente gli elementi di un'entità è detto identificatore. Esempio: per l'entità Impigato l'identificatore è CF. Gli identificatori si rappresentano come indicato in figura. Un'entità può avere più di un identificatore. Impiegato Data_nascita Impiegato Data_nascita CF Sesso Stipendio CF Sesso Stipendio Nome Indirizzo Nome Indirizzo Nome_batt Cognome Nome_batt Cognome Città Via N_civico 119 Città Via N_civico 120

31 Altre entità e attributi dell'esempio Relazioni Nome Numero Progetto Persona_a_carico Sesso Nome Data_nascita Nome_batt Cognome Dipartimento Parentela Nome Numero Sede Nome_città Note: per le entità Progetto e Dipartimento esistono due identificatori distinti. L'entità Persona_a_carico non ha invece un identificatore. 121 Alcune informazioni coinvolgono elementi di entità diverse. Esempi: l'afferenza di un impiegato a un dipartimento, il direttore di un dipartimento (uno degli impiegati), la città in cui un dipartimento ha sede. Queste informazioni devono essere rappresentate da una relazione (o associazione) tra le entità coinvolte. Di norma le relazioni coinvolgono solo due entità, e per questo sono dette binarie. In casi particolari può essere necessario usare relazioni ternarie. Relazioni di grado superiore sono molto rare. Esempio: il dipartimento di afferenza di ogni impiegato può essere rappresentato come l'insieme delle coppie di elementi (i,d), tali che i Impiegato, d Dipartimento, e d corrisponde al dipartimento di afferenza di i. Questa relazione binaria è un sottoinsieme del prodotto cartesiano Impiegato Dipartimento. 122 Relazioni Relazioni Rappresentazione grafica (diagramma di Venn) della relazione che indica l'afferenza degli impiegati ai vari dipartimenti, denominata Lavora_per, come insieme di coppie (impiegato, dipartimento). In questo esempio si assume che gli impiegati i 1 e i 2 lavorino nel dipartimento d 1, i 3 nel dipartimento d 2, i 4 e i 5 nel dipartimento d 3 Rappresentazione di una relazione tra due entità (relazione binaria) nello schema E-R. Impiegato Lavora_per Dipartimento Impiegato Dipartimento i 1 i 2 i 3 i 4 i 5 d 1 d 2 d 3 Lavora_per i 2 d 1 i 1 d 1 i 4 d 3 i 3 d i 5 d

32 Relazioni Altre relazioni nell'esempio considerato: il direttore di ogni dipartimento il supervisore di ogni impiegato (che è a sua volta un impiegato): esempio di relazione binaria tra coppie di elementi di una stessa entità i familiari a carico di un impiegato... (si veda di seguito lo schema E-R completo) Relazioni Anche le relazioni (intese come insiemi di oggetti) possono avere attributi. Esempio: la data nella quale il direttore di un dipartimento ha preso servizio può essere considerata un attributo di ciascuna coppia (direttore, dipartimento), cioè di ciascun elemento della relazione corrispondente. Data_inizio_direzione Impiegato Dirige Dipartimento Relazioni (associazioni) Vincoli di cardinalità Una relazione può anche sussistere tra elementi di una stessa entità. Tali relazioni si dicono ricorsive. Esempio: il supervisore di un impiegato è anch'esso un impiegato dell'azienda. Per chiarezza, nelle relazioni ricorsive è utile indicare esplicitamente il ruolo di ogni elemento dell'entità corrispondente (per es., usando frecce per legare la relazione alle entità). Impiegato Impiegato i 1 i 2 i 3 i 4 i 5 è supervisionato da è supervisore di Supervisore In questo esempio si usa la convenzione che la freccia vada dal supervisore all'impiegato sottoposto 127 Indicano eventuali vincoli (ricavati dall'analisi dei requisiti) sul numero di elementi di ciascuna delle entità che partecipano a una data relazione. Sono utili per la definizione dello schema logico relazionale della BD Nel caso di una relazione binaria R, per ogni entità X coinvolta è necessario indicare il numero minimo e massimo di elementi dell'altra entità con i quali un elemento di X può trovarsi nella relazione R I valori di interesse sono: zero, uno, o più di uno (indicato con il simbolo N) 128

33 Vincoli di cardinalità Esempio: relazione Lavora_per tra Impiegato e Dipartimento: Un dato impiegato con quanti dipartimenti può trovarsi nella relazione Lavora_per? Cioè, in quanti dipartimenti può lavorare un impiegato? Minimo: 1; massimo: 1 Un dato dipartimento con quanti impiegati può trovarsi nella relazione Lavora_per? Cioè, quanti impiegati possono lavorare in un dipartimento? Minimo: 1; massimo: N Cardinalità delle relazioni ricorsive Può essere indicata in modo non ambiguo riferendosi al ruolo degli elementi in relazione tra loro, sfruttando la notazione suggerita in precedenza. Esempio: la relazione Supervisore tra coppie di elementi di Impiegato: Un dato impiegato di quanti impiegati può essere il supervisore? Minimo: 0; massimo: N Un dato impiegato quanti supervisori può avere? Minimo: 0 (per es., il direttore dell'azienda); massimo: 1 Impiegato Lavora_per (1,1) (1,N) Dipartimento Impiegato è supervisore di (0,N) (0,1) è supervisionato da Supervisore Entità deboli Un'entità X può non avere un identificatore tra i propri attributi (esempio: l'entità Persona_a_carico). Ciò è ammissibile, purché esista una relazione R tra X e un'altra entità Y, Y sia dotata di un identificatore, e la cardinalità minima e massima di X rispetto a R sia 1 (nell'esempio, Y è l'entità Impiegato). In questo caso ogni elemento di X può essere identificato univocamente dall'unione dell'identificatore di Y (cioè, dall'unico elemento di Y ad esso associato: nell'esempio, il CF dell'impiegato) e di alcuni dei suoi attributi (nell'esempio: nome e data di nascita del familiare a carico). X è detta entità debole Y è detta entità proprietaria R è detta relazione identificante Impiegato Entità deboli Esempio: Persona_a_carico è un'entità debole, Familiare è la relazione identificante e Impiegato è l'entità proprietaria. L'identificatore dell'entità debole si indica come in figura. Nota: ogni entità non debole è detta forte Nome_batt Cognome CF (0,N) Nome Familiare Persona_a_carico Data_nascita (1,1) Sesso Parentela

34 Esempio Di seguito si mostrano gli schemi E-R completi per gli esempi dell'azienda e del corso di laurea 133 (0,1) Nome Supervisore Nome_batt CF Cognome Ore (0,N) Lavora su Impiegato (0,N) Familiare (1,N) Via Stipendio (1,1) (1,N) (0,1) Sesso Parentela Data_nascita Indirizzo Progetto Nome Direzione Data Codice (1,1) (1,N) Afferenza Città N_civico Nome_batt Data_nascita Persona_a_carico (1,1) (1,1) Nome Gestione (1,N) Dipartimento Cognome Nome Codice Sesso (1,N) (1,N) Città Sede (1,N) Sedi 134 Matricola (N,N) Studente Nome (0,N) CF Voto Data_nascita Piano di studi Esame Data (0,N) (0,N) Insegnamento Titolo Codice CFU Traduzione dal modello E-R al modello relazionale La traduzione può essere eseguita in tre passi, nell'ordine seguente: 1.traduzione delle entità forti 2.traduzione delle entità deboli 3.traduzione delle relazioni Il passo 3 dipende dal tipo di ciascuna relazione Nome_batt Cognome