Informatica I per la. Fisica

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1 Corso di Laurea in Fisica Informatica I per la Fisica Lezione: Software applicativo II Fogli elettronici e Data Base

2 Software: software di sistema (BIOS) sistema operativo software applicativo ROM Dischi Dischi, CDRom, DVD wordprocessor (programmi che permettono di elaborare testi), programmi di fotoritocco per la elaborazione delle immagini digitali programmi per la elaborazione dei suoni e dei prodotti multimediali spreadsheet (o fogli elettronici per la elaborazione dei dati), data base (programmi per la gestione di archivi di dati)

3 Data Base (base di dati) Nel suo significato generale un database (in italiano base di dati) è un insieme di informazioni ordinate secondo una struttura comune. Con il nome generico di database si tende ad indicare anche il programma, ovvero il software, che serve a gestire l insieme dei dati. Quest ultima funzione in realtà oggi viene eseguita da una classe di programmi che vanno sotto il nome di Data Base Management System (DBMS)

4 Data Base (base di dati) Il ruolo del DBMS è quello di frapporsi tra le applicazioni che necessitano dei dati e il database, per fornire servizi finalizzati alla corretta gestione della base dei dati (sicurezza nell accesso, recupero dei dati in caso di guasto, riduzione delle ridondanze, ) in una parola per fornire una interfacccia efficiente alle applicazioni

5 Esistono sul mercato diversi DBMS che si distinguono in base alle prestazioni in termini di capacità di gestione di grandi database ed ai costi: DBMS Commerciali, Fascia alta: IBM DB2, Oracle, Microsoft SQL Server, Sybase DBMS Commerciali, Fascia bassa: Microsoft Access, FileMaker DBMS Open Source: MySQL, PostgreSQL

6 Affinché utenti ed applicazioni possano interagire con il DBMS è necessario che siano noti: il modo in cui i dati sono ordinati (modello dei dati) le regole per comunicare (linguaggio del DBMS) Cominciamo con il modello dei dati

7 Modello dei dati Il modello dei dati rappresenta l insieme delle strutture e delle regole di un DBMS ed è composto da due parti: Modello logico dei dati (struttura logica di come i dati sono organizzati) Modello fisico dei dati (struttura fisica della memorizzazione dei dati)

8 Modello dei dati Esistono diversi Modelli logici che si sono andati evolvendo nel tempo, dal modello cosiddetto Piatto (flat o a tabella) al modello a Rete (network) al modello Gerarchico. Un modello paricolarmente importante è il cosiddetto modello Relazionale. Nel modello Relazionale: i dati sono organizzati in tabelle la tabella è un insieme di record ogni record ha un insieme di campi i dati in tabelle diverse sono correlati sulla base dei valori. Vediamo un esempio di database relazionale.

9 Vediamo un esempio di database relazionale. Modello dei dati Supponiamo di avere un data base contenente i dati degli studenti di una università. Allora i dati possono essere organizzati in tabelle, come segue:

10 Modello dei dati Le righe di una tabella sono record e le colonne sono campi (fields in inglese). Ogni campo è individuato da un nome (esempio Voto, o Cognome, ed ogni record da uno o piu' campi particolari che fanno da identificatore o chiave primaria dello stesso.

11 Modello dei dati Oltre al modello Relazionale in tempi recenti si sono affacciati DBMS che utilizzano un nuovo modello logico: il modello ad Oggetti: i dati sono organizzati in classi ogni classe genera un insieme di oggetti con un insieme di proprietà e di metodi. Oggetti diversi sono correlati sulla base di identificatori A volte vengono utilizzati in una versione ibrida che fonde insieme il modello Relazionale ed il modello ad Oggetti.

12 Modello dei dati Resistono anche modelli logici tipici del passato quale ad esempio il modello Gerarchico in applicazione XML - i dati sono organizzati in strutture gerarchiche (alberi) - ogni albero ha un insieme di nodi (elementi) - oggetti diversi sono correlati sulla base di relazioni di appartenenza

13 Modello dei dati Esistono tre parti dello schema di un modello di DBMS: Schema logico: che fornisce la descrizione delle strutture secondo cui i dati sono organizzati nel modello logico. Esempio: se il modello del DBMS è il modello Relazionale, allora lo schema logico è dato dalla struttura delle tabelle e dalle relazioni tra queste. Schema fisico: che fornisce la descrizione delle strutture secondo cui i dati sono memorizzati su disco. Esempio: dischi, i file, il tracciato record, Schema esterno: che fornisce la descrizione delle viste, ovvero delle modalità di accesso e dei privilegi. Definisce chi è autorizzato a visualizzare quali viste in quali condizioni. Esempio: in un DBMS che si occupa della gestione dell anagrafica di un comune, sono possibili più viste. Data la tabella cittadino, attributo imponibile a fini fiscali si ha vista cittadinosenzadatifiscali o vista cittadinocondatifiscali.

14 Esistono tre parti dello schema di un modello di DBMS:

15 Affinché utenti ed applicazioni possano interagire con il DBMS è necessario che siano noti: il modo in cui i dati sono ordinati (modello dei dati) le regole per comunicare (linguaggio del DBMS) Vediamo ora il linguaggio del DBMS

16 linguaggio del DBMS Un linguaggio richiede la definizione di sintassi e semantica per formulare le richieste di servizi al DBMS. Per i data base Relazionali esiste un linguaggio standard di creazione e interrogazione di database che permette la comunicazione con il DBMS, anche su computer remoti. Il linguaggio si chiama SQL (Structured Query Language). Ogni modello ha i suoi linguaggi. Di seguito riassumiamo quelli più comuni: DBMS relazionali: SQL-92, QBE DBMS a oggetti: OQL DBMS relazionali a oggetti: SQL-99 XML: XPath, XQuery

17 Fogli elettronici (spreadsheet)

18 Fogli elettronici (spreadsheet) Il foglio elettronico (spreadsheet in inglese) è uno strumento di calcolo che si ispira al libro mastro o a simili documenti utilizzati in contabilità e ragioneria. Si tratta di una griglia bidimensionale che riproduce una matrice di dati.

19 Fogli elettronici (spreadsheet) Ciascuna cella della griglia è una variabile e può contenere tanto un dato numerico che alfanumerico.

20 Fogli elettronici (spreadsheet) Ogni cella è individuata da una lettera che ne definisce la colonna di appartenenza e da un numero che ne definisce la riga di appartenenza. Grazie alla possibilità di stabilire relazioni tra le celle, un foglio elettronico può essere utilizzato come strumento per realizzare un programma per computer dove le istruzioni anziché essere collegate da una relazione temporalmente sequenziale sono legate da una relazione di tipo spaziale. Esempio: A1 = B2 x 3

21 Esempio di funzionamento di uno S.S. Supponiamo di voler calcolare la media dei voti ottenuti agli esami da uno studente Inseriamo i voti degli esami nel foglio elettronico, immettendo un voto per ogni casella, sulle caselle contigue di una colonna (a mo di vettore), come indicato in figura:

22 Calcolo della media dei voti Il primo voto è stato inserito nella cella B7, l ultimo voto nella cella B14. Per chiarezza di visualizzazione nella cella B5 possiamo inserire la scritta VOTI. Nella cella D7 vogliamo inserire il risultato della media dei sette voti inseriti. Per far questo, nella cella D7 inseriamo non un dato numerico ma il risultato di una operazione sui dati. Definiamo cioè la relazione: D7 = (E7+E8+E9+E10+E11+E12+E13+E14)/7 Il risultato è illustrato nella figura seguente, dove nella cella D5, è inserita la scritta MEDIA.

23 Calcolo della media dei voti L operazione di media può essere realizzata anche mediante l uso di una funzione predefinita nel foglio elttronico. Questa funzione si chiama per l appunto MEDIA oppure in inglese AVERAGE. È una funzione che assume come argomento una o più celle del foglio elettronico, secondo una sintassi che varia a seconda del programma. D7 = AVERAGE(B7:B14) Che significa che si sta calcolando il valore della media del contenuto delle celle che vanno da B7 a B14 consecutivamente lungo la colonna. Esistono numerose funzioni PRE-DEFINITE che possono essere utilizzate dall utente.

24 Simulazione sulla media dei voti Supponiamo ora di dover sostenere l ottavo esame e di essere incerti su qual è il voto minimo che ci possiamo permettere di accettare per non rovinare la nostra media del 26. Per scoprirlo possiamo inserire un ottavo voto di prova e vedere come cambia la nostra media. Supponiamo di inserire nella cella B15 il voto 25 e di modificare la formula nella cella D7 per includere anche la cella B15 D7 = AVERAGE(B7:B15) Otteniamo la situazione illustrata nella figura seguente, dove il risultato della media è ora cambiato da 26 a

25 Simulazione sulla media dei voti Se ora proviamo a cambiare il voto della cella B15 in 22 otteniamo che il valore della media in D7 cambia (quasi) istantaneamente in 25.56, mentre se lo cambiamo in 21 il valore della cella D7 cambia in Questa proprietà del foglio elettronico di aggiornare il valore di tutte le celle in relazione ad un cambiamento del valore di una cella qualsiasi risulta di grande utilità quando si vogliono effettuare simulazioni di situazioni numeriche complesse. Per avere sotto controllo la situazione del nostro ottavo esame possiamo modificare il nostro foglio elettronico come segue D7 = AVERAGE(B7:B15;C7) e, analogamente per le altre celle D8 = AVERAGE(B7:B15;C8) D9 = AVERAGE(B7:B15;C9) D10 = AVERAGE(B7:B15;C10).

26 Simulazione sulla media dei voti Un foglio elettronico in genere fornisce anche strumenti per la rappresentazione grafica dei dati. Permette cioè di realizzare grafici di vario tipo atti a rappresentare visivamente valori di tipo numerico.

27 Esercitazione..

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