Database. Informatica Dott. Muzzioli Valerio. 1 di 1. Argomenti trattati: Nozioni di base: i database, i modelli di dati, DBMS

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1 Database Argomenti trattati: Nozioni di base: i database, i modelli di dati, DBMS Database relazionali: tabelle, campi, record; indici di taballa Chiavi primarie ed esterne Relazioni tra tabelle: definizione e tipologie, integrità referenziale Home

2 DATI ED INFORMAZIONI La raccolta, l archiviazione e la manipolazione di dati sono operazioni ricorrenti in molte attività (conti bancari, elenchi telefonici, elenchi degli iscritti ad un corso di laurea ecc.). DATI: raccolta di fatti che porta ad una una descrizione elementare, spesso codificata, di una cosa, di una transazione, di un avvenimento o di altro. INFORMAZIONI: dati organizzati o presentati in modi utili per prendere delle decisioni, in base al il contesto in cui i dati sono raccolti, la loro codifica in forma intelligibile ed in definitiva il significato attribuito a tali dati. Un dato in sé NON costituisce una informazione in quanto consiste semplicemente di un insieme di caratteri e simboli; ad esempio la sequenza di caratteri "Mario Rossi" e le cifre " " non hanno un significato specifico. Quando un dato viene interpretato come risultato di una interrogazione ( chi è il direttore della banca e qual è il suo numero telefonico? ) e pertanto ad esso viene attribuito un SIGNIFICATO, allora diventa una INFORMAZIONE. SISTEMA INFORMATIVO e SISTEMA INFORMATICO Il SISTEMA INFORMATIVOè costituito dall'insieme delle informazioni utilizzate, prodotte e trasformate da un'azienda durante l'esecuzione dei processi aziendali, dalle modalità in cui esse sono gestite e dalle risorse, sia umane, sia tecnologiche, coinvolte. I concetti fondamentali alla base di un sistema informativo sono dati, informazioni e processi. Nell'azienda il sistema informativo ha il compito di: raccogliere i dati; conservare i dati raccolti, archiviandoli; elaborare i dati (tramite opportuni processi), trasformandoli in informazioni; distribuire l'informazione agli organi aziendali utilizzatori. La parte del sistema informativo composta dai calcolatori, dalle reti informatiche, dalle procedure per la memorizzazione e la trasmissione elettronica delle informazioni prende il nome di SISTEMA INFORMATICO. Anche se l'esistenza del sistema informativo è indipendente dalla sua automazione, il relativo sistema informatico ricorre quasi sempre all'utilizzo di uno o più database per l'archiviazione e il reperimento delle informazioni, e ad appositi moduli software per l'inserimento e la gestione.

3 nformatica Dott. Muzzioli Valerio di 1 I DATABASE Un DATABASE (o banca dati) è la versione digitale di un archivio dati e, pertanto, può essere considerato come un INSIEME INTEGRATO DI INFORMAZIONI OMOGENEE, che fornisce una rappresentazione semplificata di una realtà in evoluzione. Semplificando un po' potremmo pensare ad un database come ad una specie di "contenitore" che ci permette di gestire grossi quantitativi di informazioni simili in maniera ordinata, semplice, veloce e sicura, più di quanto non sia possibile farlo manipolando grossi archivi cartacei o fogli elettronici di Excel. Un semplice esempio: la rubrica telefonica le informazioni sono organizzate tramite un indice le informazioni sono organizzate in una apposita "struttura dati" le informazioni sono omogenee tra loro Perchè usare i database per gestire grossi quantitativi di informazioni? Perchè i database sono in grado gestire in maniera ottimale (cosa non possibile con un archivio cartaceo): - La RIDONDANZA DEI DATI: "ma non esiste proprio un modo per evitare di rimettere nel mio database delle lauree, duemila volte il nome del corso di laurea in Scienze e tecniche dell'attività motoria preventiva ed adattata??" - L' UNIFORMITA' DEI DATI: "oddio, come ho chiamato la Johns Coopers and Lybrand Incorporated l'ultima volta? JCL? J.C.L.? J.C.L Inc.? J.C.& L. Inc?" - L'INDIPENDENZA DALLA PIATTAFORMA DI LAVORO: "scusa, ti ricordi sul tuo sistema come devo fare per vedere il contenuto di una tabella? perché su quello di Tizio devo fare così, su quello di Caio cosà e sul mio in un modo completamente diverso" - La SICUREZZA DELLE TRANSAZIONI: "ARGH! stavo mettendo dentro al database tutti i voti dell'ultimo semestre quando è andata via la corrente ed adesso non so se l'ultimo esame me l'ha preso o no! cosa faccio, devo ricostruire l'intera tabella degli esami per essere certo che non ci siano valori doppi o inseriti a metà??" - La POSSIBILITA' DI LAVORO IN AMBIENTE MULTIUTENTE: "Mi spieghi perché io sono certo di avere inserito un 28 nell'esame di Informatica dello studente Gigi Rossi e non c'è più?! eppure sono sicuro... secondo me qualcun'altro ci ha messo la mani..." INTERAZIONI CON I DATABASE Acquisti ai supermercati Acquisti con carta di credito Bancomat Agenzie di viaggi Biblioteche Il sito dell'università (iscrizione agli esami) WEB Aspetto comune: organizzazione di grandi quantità di dati permanenti da rendere accessibili in modo interattivo o da programmi.

4 nformatica Dott. Muzzioli Valerio di 1 I MODELLI DI DATI L organizzazione delle informazioni all'interno di un database è definita tramite il MODELLO DI DATI utilizzato. Questo modello definisce l insieme dei concetti e degli strumenti utilizzati, necessari per organizzare i dati di interesse e descriverne la struttura; è composto da tre elementi essenziali: 1. Insieme di strutture dati, con gli operatori opportuni 2. Notazione per specificare i dati tramite le struttura dati del modello 3. Insieme delle operazioni disponibili per manipolare i dati Qualsiasi modello dei dati deve risolvere due principali quesiti: 1. Come rappresentare le entità e i loro attributi. 2. Come rappresentare le associazioni. Nel primo caso la maggioranza dei modelli usa strutture come i record, in cui ogni componente rappresenta un attributo. Nel secondo caso i modelli differiscono notevolmente nella ricerca di una rappresentazione, pertanto si possono proporre diversi esempi come le strutture, i valori, i puntatori ecc. I modelli di dati più utilizzati sono i seguenti: MODELLO GERARCHICO MODELLO RETICOLARE MODELLO RELAZIONALE Sulla base del modello di dati utilizzato per la gestione ed organizzazione delle informazioni, occorre utilizzare il software di gestione del database più opportuno. Ad esempio, con un modello di dati relazionale, occorre un software di gestione per Database relazionali (es, Microsoft Access)

5 I DATABASE RELAZIONALI Un DATABASE RELAZIONALE è un particolare tipo di database che, riferendosi al modello di dati relazionale, organizza le informazioni utilizzando particolari strutture dati, chiamate TABELLE. Creando tante tabelle quante sono le tipologie di informazioni da gestire, e METTENDO IN RELAZIONE TRA LORO LE TABELLE, si viene a costruire quella che è la base di dati, ovvero il database. Così facendo, invece di conservare in una unica tabelle tutte le informazioni che costituiscono il Database con una conseguente replicazioni delle stesse, le informazioni vengono suddivise per tipologie e memorizzate in tabelle diverse, che sono però unite tra loro attraverso un "legale logico", ovvero una RELAZIONE.

6 LE TABELLE Una TABELLA di un database relazionale non è altro che una particolare STRUTTURA DATI le cui COLONNE prendono il nome di CAMPI, le cui RIGHE prendono il nome di RECORD. REGOLE FONDAMENTALI DA RISPETTARE: Nell'intersezione tra una riga e una colonna può esserci un solo valore, che può essere significativo o nullo Un campo deve contenere valori omogenei Non possono esistere due righe uguali Non ci possono essere nomi di colonna duplicati, ovvero campi duplicati L'ordine nel quale le righe sono contenute nella tabella non ha importanza L'ordine nel quale le colonne sono contenute nella tabella non ha importanza

7 INDICIZZARE UNA TABELLA INDICIZZARE una tabella significa individuare tra i campi appartenenti alla tabella stessa, un particolare campo ed ordinare secondo i valori di quel campo, i record presenti nella tabella. Ad esempio, indicizzare per il campo COGNOME, significa ordinare i record per cognome L'indicizzazione può essere fatta su più livelli; ad esempio 1) Laurea 2) Cognome. CHIAVE PRIMARIA DI UNA TABELLA Poichè non possono esistere due record uguali, bisogna prestare attenzione nella memorizzazione dei dati. Consideriamo la tabella sottostante: il solo campo "COGNOME" non permette di distinguere in maniera univoca un record da un altro (poichè sono due record con lo stesso valore di campo). Occore quindi scegliere un altro campo che permetta questa distinzione. Una CHIAVE PRIMARIA è un particolare campo della tabella che assume valori univoci per ogni record presente nella tabella, e quindi consente di identificare in maniera univoca i record presenti. Ad esempio, il campo MATRICOLA è può essere considerato un chiave primaria per la tabella considerata.

8 1 di 2 GESTIRE LE TABELLE La tabella sottostante contiene informazioni che diverse tra loro; possiamo infatti distinguere: dati anagrafici degli studenti dati di carriera universitaria degli studenti Memorizzare nella stessa tabella informazioni non omogenee, non è funzionale dal punto di vista della gestione del DB, poichè questo richiede la replicazione delle informazioni: per tal motivo, si creano quindi diverse tabelle per ogni tipologia di informazione per poi relazionarle tra loro. ANAGRAFE STUDENTI (Matricola, Cognome, Nome, Data_Nascita, Luogo, Indirizzo, Comune, Provincia, Telefono) CORSI DI LAUREA (Codice_laurea, descrizione) ESAMI (Codice_esame, descrizione, docente) Le informazioni riportate nelle tabella sopra indicate, ci consentono ora di andare a creare una NUOVA TABELLA che nasce dalle relazioni che si vengono a creare tra le tabelle esistenti. Pertanto le informazioni che verranno inserite nella nuova tabella-figlia, derivano da quelle riportate nelle tabelle-padre. CARRIERA STUDENTE (Matricola, codice_laurea, codice_esame, voto, data_esame)

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10 1 di 2 RELAZIONI TRA TABELLE Le relazioni tra le tabelle possono essere create solo se per ogni tabella è definita una CHIAVE PRIMARIA. Unendo tra loro 2 o più tabelle, la chiave primaria di una tabella diventa CHIAVE ESTERNA per la tabella con la quale questa è in relazione. ANAGRAFE_STUDENTI (Matricola, Cognome, Nome, Data_Nascita, Luogo, Indirizzo, Comune, Provincia, Telefono) CORSI_LAUREA (Codice_laurea, descrizione) ESAMI (Codice_esame, descrizione, docente) CARRIERA_STUDENTI (Matricola, codice_laurea, codice_esame, voto, data_esame) Attenzione: secondo la definizione data precedentemente, ecco il nostro database non è altro che insieme di tabelle legate tra loro da relazioni, che consentono di memorizzare l'evolversi di una situazione in continuo aggiornamento: un database così creato si definisce DATABASE RELAZIONALE. TIPI DI RELAZIONI Le RELAZIONI che possono nascere tra tabelle, sono di 3 tipi: 1 A 1 1 A MOLTI MOLTI A MOLTI Consideriamo il Database "OSPEDALE" composto dalle seguenti tabelle: LETTO (cod_letto, reparto) PAZIENTE (SSN, nome_paziente, data di nascita,...) FARMACI (cod_farmaco, descrizione, posologia,...) MEDICO (matricola, nome_medico, specialità,...) Relazioni possibili:

11 nformatica Dott. Muzzioli Valerio di 2 1 A 1: ad ogni record della tabella A è associato un solo record della tabella B. Questo tipo di relazione serve per collegare tra loro dati omogenei e pertanto non viene utilizzata con frequnza. E' utile quando si vuole suddivire in 2 tabelle, una tabella molto grande. RELAZIONE UNO A UNO (LETTO PAZIENTE) LETTO (cod_letto, reparto) PAZIENTE (SSN, nome_paziente, data di nascita,...) Paziente - Letto: un paziente occupa un solo letto. dall associazione uno a uno viene derivata un unica tabella che contiene gli attributi della prima e della seconda tabella. ANAGRAFE_SANITARIA (SSN, nome_paziente, data di nascita, cod_letto) 1 A MOLTI: un record della tabella A si collega a più record della tabella B; ma i record della tabella B si collegano ad 1 solo record della tabella A. RELAZIONE UNO A MOLTI (FARMACI - PAZIENTE) FARMACI (cod_farmaco, descrizione, posologia,...) PAZIENTE (SSN, nome_paziente, data di nascita,...) Farmaci - Paziente: lo stesso farmaco viene somministrato a più pazienti l'associazione 1 a molti viene tradotta aggiungendo agli attributi della tabella a molti la chiave primaria della tabella 1 (chiave esterna). PAZIENTE (SSN, nome_paziente, data di nascita, cod_farmaco) [cod_farmaco è chiave esterna] MOLTI A MOLTI: più record della tabella A sono collegati a diversi record della tabella B. Questo tipo di relazione è possibile solo definendo una terza tabella, chiamata tabella di congiunzione, che dispone di due chiavi esterne, una che punta alla chiave primaria della tabella A, l altra che punta alla chiave primaria della tabella B. Una relazione molti a molti è quindi in realtà composta da due relazioni uno a molti con una terza tabella. Tale terza tabella può anche essere composta da due soli campi (le due chiavi esterne), se il suo scopo è solo quello di legare le due tabelle primarie. RELAZIONE MOLTI A MOLTI (PAZIENTE MEDICO) PAZIENTE (SSN, nome_paziente, data di nascita,...) MEDICO (matricola, nome_medico, specialità,...) Paziente medici: un paziente può essere curato da più medici; lo stesso medico cura più pazienti l'associazione molti e molti viene tradotta con una terza relazione ( tabella di congiunzione ) contenente le chiavi delle due entità e gli eventuali attributi dell'associazione VISITE_MEDICHE (SSN, matricola, nome_paziente, nome_medico,...)

12 INTEGRITA' REFERENZIALE L'integrità referenziale è un insieme di regole del modello relazionale che garantiscono l'integrità dei dati quando si hanno tabelle associate tra loro attraverso la chiave esterna, cioè tramite relazioni: queste regole servono per rendere valide le associazioni tra le tabelle e per eliminare gli errori di inserimento, cancellazione o modifica di dati collegati tra loro. L'integrità referenziale viene rispettata quando per ogni valore non nullo della chiave esterna, esiste un valore corrispondente della chiave primaria nella tabella associata. tabella primaria : ESAMI (Codice_esame, descrizione, docente) tabella associata: CARRIERA_STUDENTE (Matricola, codice_laurea, codice_esame, voto, data_esame) Codice_esame è chiave primaria nella tabella ESAMI e chiave esterna nella tabella CARRIERA_STUDENTE Quando viene applicata l'integrità referenziale, è necessario osservare le seguenti REGOLE PRATICHE: non è possibile immettere un valore nella chiave esterna (Codice_esame) della tabella associata, se tale valore non esiste tra le chiavi della tabella primaria (ESAMI); non è possibile eliminare una riga della tabella primaria (ESAMI), se esistono righe legate ad essa attraverso la chiave esterna nella tabella correlata (CARRIERA STUDENTI); inoltre non si può modificare il valore alla chiave (Codice_esame) nella tabella primaria (ESAMI) se ad essa corrispondono righe nella tabella correlata.

13 DBMS Un DBMS (DataBase Management System) è costituito da un insieme assai complesso di programmi software che controllano l'organizzazione, la memorizzazione e il reperimento dei dati in un database, interponendosi tra l'utente ed i dati. Un DBMS si occupa anche del controllo di sicurezza ed integrità del database, accettando richieste da parte del programma applicativo e "istruisce" il sistema operativo per il trasferimento dei dati appropriati. Questo strato intermedio fornisce una rappresentazione logica dei dati all'utente, e le applicazioni non accedono direttamente ai dati così come sono effettivamente memorizzati, (rappresentazione fisica). Ciò permette un elevato grado di indipendenza fra le applicazioni e la memorizzazione fisica dei dati. Si realizza l'indipendenza logica, cioè la possibilità di modificare le strutture dati senza dover modificare i programmi (software di gestione) necessari al management dei dati stessi. Un DBMS è differente dal concetto generale di applicazione sui database, in quanto è progettato per sistemi multi-utente. A tale scopo, i DBMS si appoggiano a sistemi che supportano il multitasking e il collegamento in rete. Una tipica applicazione per la gestione dei database non includerebbe, infatti, tali funzionalità, ma si appoggerebbe al sistema operativo per consentire all'utente di fruirne dei vantaggi. Integrità Il DBMS può mantenere l'integrità del database non consentendo a più utenti di modificare lo stesso record contemporaneamente (blocco del record). Il database può impedire l'immissione di due record duplicati;l'insieme di regole che determinano l'integrità e la consistenza di una base di dati prendono il nome di Vincoli di integrità referenziale. Interrogazioni e modifiche I linguaggi di interrogazione del database mediante query (interrogazioni) e i generatori di report permettono agli utenti di interrogare in maniera interattiva il database e di analizzarne i dati.