SQL. Il linguaggio per le basi di dati CD-ROM PAOLO CAMAGNI MARINO DELLA PUPPA RICCARDO NIKOLASSY

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1 PAOLO CAMAGNI MARINO DELLA PUPPA RICCARDO NIKOLASSY SQL Il linguaggio per le basi di dati CD-ROM

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3 Paolo Camagni Marino Della Puppa Riccardo Nikolassy SQL Il linguaggio per le basi di dati EDITORE ULRICO HOEPLI MILANO

4 UN TESTO PIÙ RICCO E SEMPRE AGGIORNATO Nel sito sono disponibili: materiali didattici integrativi; eventuali aggiornamenti dei contenuti del testo. Copyright Ulrico Hoepli Editore S.p.A Via Hoepli 5, Milano (Italy) tel fax Tutti i diritti sono riservati a norma di legge e a norma delle convenzioni internazionali

5 Indice Presentazione 7 Modulo 1 - Operare con gli archivi 9 U.D. 1 - Archivi Definizione di archivio I dati Definizione di record Operazioni fondamentali sugli archivi I/O standard e su memoria di massa Condivisione Tipi di archivio Tipi di organizzazione Tipi di accesso 23 Esercizi di comprensione 24 Esercizi di applicazione 26 U.D. 2 - Creazione di file di testo Creazione di un file di testo Descrizione delle operazioni Soluzione con Visual Basic Soluzione con C Accodamento Descrizione delle operazioni 36 Esercizi di comprensione 38 Esercizi di applicazione 39 U.D. 3 - Lettura di file di testo Lettura per visualizzazione Descrizione delle operazioni Soluzione con Visual Basic Soluzione con C Lettura per la ricerca di una riga Descrizione delle operazioni Soluzione con Visual Basic Soluzione con C++ 51 Esercizi di comprensione 54 Esercizi di applicazione 55 U.D. 4 - Creazione sequenziale di file di record Creazione Descrizione delle operazioni Soluzione con Visual Basic Soluzione con C Accodamento Descrizione delle operazioni Soluzione con Visual Basic Soluzione con C++ 66 Esercizi di comprensione 70 Esercizi di applicazione 71 U.D. 5 - Lettura sequenziale di file di record Lettura per visualizzazione Descrizione delle operazioni Soluzione con Visual Basic Soluzione con C++ 76 Esercizi di comprensione 80 Esercizi di applicazione 81 Esercizi di fine modulo 82 Modulo 2 - Teoria delle basi di dati 83 U.D. 6 - Introduzione ai database Necessità dei database Funzioni di un DBMS Modellazione dei dati Il modello E-R Istanze e attributi Relazioni Notazione E-R 96 Esercizi 98 U.D. 7 - Progetto di un database Oggetti di un database Entità Attributi Relazioni Nominare gli oggetti La documentazione del progetto Sviluppare lo schema di base Regole di lettura Raffinare lo schema di base 109 Esempi di applicazione 112 Esercizi 114 3

6 Indice U.D. 8 - Chiavi e attributi Chiavi primarie Chiavi esterne Aggiungere attributi al modello Aggiungere le regole di integrità dei dati Regole di inserzione Regole di cancellazione 127 Esercizi di comprensione 131 Esercizi di applicazione 133 U.D. 9 - Database relazionali Struttura dei dati e terminologia Proprietà delle tabelle relazionali Relazioni e chiavi Integrità dei dati Manipolazione di dati relazionali Normalizzazione 149 Esercizi di comprensione 154 Esercizi di applicazione 156 Esercizi di fine modulo 157 Modulo 3 - Il linguaggio SQL 159 U.D I DBMS MySQL e MS Access Caratteristiche delle tabelle di MySQL Architettura di MySQL Tipi di dato L ambiente MySQL Front Creazione di tabelle in modalità grafica con MySQL Front Creazione di tabelle in modalità grafica con MS Access Importare ed esportare tabelle con Front L installazione di MySQL e di Front 173 Esempi di applicazione 176 Esercizi di comprensione 184 Esercizi di applicazione 186 U.D Il linguaggio di definizione dei dati (DDL) Il linguaggio SQL Il formato dei comandi SQL Alcune definizioni La visualizzazione dei database e delle tabelle La definizione dei database La definizione degli indici La definizione delle tabelle I vincoli intra-relazionali I vincoli inter-relazionali Chiavi multiple Eliminazione di record e integrità referenziale La modifica dello schema di una tabella La modifica dei constraints 210 Esempi di applicazione 212 Esercizi di comprensione 224 Esercizi di applicazione 226 U.D Le interrogazioni e la manipolazione dei dati Le interrogazioni Gli operatori di confronto Gli operatori aritmetici Il prodotto cartesiano e l eliminazione delle ripetizioni Il costrutto SELECT e le relazioni Self Join Gli operatori logici Le condizioni complesse L inserimento di nuove righe La sostituzione delle righe L eliminazione di righe L aggiornamento delle righe L aggiunta di record in tabelle esterne 255 Esempi di applicazione 257 Esercizi di comprensione 265 Esercizi di applicazione 268 U.D Le congiunzioni Join Le congiunzioni Natural Join Join esterne Left Join Right Join La congiunzione interna (Inner Join) Le congiunzioni multiple 280 Esempi di applicazione 285 Esercizi di comprensione 292 Esercizi di applicazione 294 4

7 Indice U.D. 5 - I raggruppamenti e gli operatori aggregati Gli operatori aggregati L operatore COUNT Gli operatori MAX e MIN L operatore SUM Gli operatori AVG e STDDEV Le funzioni LOWER, UPPER e LENGTH La clausola GROUP BY Visibilità nei raggruppamenti Condizioni sui gruppi con HAVING I campi nascosti Raggruppamenti e join Distribuzioni di frequenza 316 Esempi di applicazione 318 Esercizi di comprensione 329 Esercizi di applicazione 331 Esempi di fine modulo 333 Esercizi di fine modulo 345 Laboratorio 349 Modulo 4 - Aspetti avanzati di SQL 351 U.D Le query annidate Le operazioni insiemistiche Le query annidate di tipo scalare Query annidate e join Le subquery con operatori aggregati Condizioni su valori non scalari con i quantificatori ALL, ANY e SOME Le query correlate La quantificazione esistenziale 370 Esempi di applicazione 372 Esercizi di comprensione 388 Esercizi di applicazione 390 U.D Caratteristiche delle subquery Alcuni casi particolari La nidificazione su attributi multipli Le query a campi incrociati Le subquery con tabelle derivate Creazione di nuove tabelle con nidificazione Inserimento di nuove righe con nidificazione Aggiornamento dei record con subquery La nidificazione e l eliminazione delle tuple Funzioni matematiche Funzioni stringa Funzioni di manipolazione date Funzioni condizionali 413 Esempi di applicazione 417 Esercizi di comprensione 420 Esercizi di applicazione 422 U.D La sicurezza dei dati La configurazione del server MySQL Le utenze I comandi GRANT e REVOKE Le utenze e i privilegi in MySQL Le utenze e i privilegi in MS Access Le transazioni Le viste 437 Esercizi di comprensione 441 Esercizi di applicazione 443 Esercizi di fine modulo 444 Laboratorio 446 Indice analitico 447 5

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9 Presentazione SQL si è ormai affermato come linguaggio standard per l accesso ai database relazionali non solo per le operazioni di interrogazione, ma anche per quelle di gestione e manutenzione dei dati. La sua sintassi, infatti, da un lato è sufficientemente intuitiva da consentirne l utilizzo da parte di utenti non esperti, per semplici operazioni di consultazione e aggiornamento dei dati; dall altro è abbastanza potente per l impiego in contesti complessi da parte di specialisti e amministratori di basi di dati. La scelta sempre più diffusa di architetture Client/Server, che presuppongono l utilizzo di SQL per l accesso ai dati, sta rapidamente trasformando questo linguaggio nello standard de facto per l interazione con banche dati contenenti qualsiasi tipo di informazioni. Inoltre, è ormai affermato l utilizzo di SQL come mezzo d accesso a database su Internet. Questo testo si propone di illustrare le caratteristiche di SQL, inserendolo nel contesto delle nozioni relative ai database relazionali. Lo studente sarà rapidamente in grado, seguendo gli esempi, di realizzare interrogazioni sempre più complesse, di manipolare dati, di definire strutture proprie. Il volume presenta, in maniera articolata ed esaustiva, le tecniche fondamentali per la definizione e la gestione dei database relazionali. La struttura dell opera è gerarchica: essa è suddivisa in Moduli composti da Unità didattiche; ogni Unità didattica è composta da paragrafi, ciascuno dei quali tratta un solo argomento. Tale struttura aiuta lo studente a concentrarsi, di volta in volta, su un singolo aspetto del discorso. Inoltre, tutti i concetti presentati sono accompagnati da numerosi esempi, che permettono di verificare concretamente quanto esposto. Al termine di ciascuna Unità didattica sono proposti esercizi di comprensione e di applicazione, mentre per ogni Modulo sono presenti sia esercizi di riepilogo sia proposte per il lavoro in laboratorio. Le Unità didattiche e i Moduli relativi specificamente al linguaggio SQL comprendono alcuni esempi riepilogativi, che sintetizzano con applicazioni concrete gli argomenti trattati. Le finalità e i contenuti dei diversi argomenti affrontati sono descritti dalle indicazioni di apertura Obiettivi generali, Che cosa imparerai a fare e Che cosa dovrai studiare. Queste corrispondono alle tre C (capacità, conoscenze e competenze) utilizzate come criteri di valutazione negli esami di Stato. Il volume si articola in quattro Moduli. Il primo modulo descrive alcuni aspetti dell organizzazione convenzionale degli archivi. Il secondo modulo presenta i principi di base della modellazione Entity-Rela- 7

10 Presentazione tionship, e illustra i criteri fondamentali per la definizione di una base di dati relazionale. Il terzo modulo entra nel dettaglio della sintassi e dell utilizzo del linguaggio SQL. Inizialmente vengono descritti gli ambienti di sviluppo di MySQL-Front e di MS Access; successivamente vengono presentati i costrutti e le clausole di SQL orientati alla definizione e all interrogazione dei dati. Ogni costrutto e ogni clausola del linguaggio sono descritti dalla loro funzione, dalla loro sintassi e da uno o più esempi. Il quarto modulo affronta argomenti più specifici, tra cui la nidificazione delle query, il controllo degli accessi e la gestione delle procedure. Il testo non è legato a un particolare software presente sul mercato o a un particolare ambiente di sviluppo, ma presenta le caratteristiche del linguaggio nella sua forma standard. Tutti i codici degli esempi sono testati sia in Front di MySQL sia in MS Access, con la segnalazione puntuale delle eventuali varianti per i due ambienti. Per permettere allo studente di approfondire i concetti appresi, al volume è stato allegato un CD-ROM che contiene gli esempi più significativi presentati nel libro. In questo modo l alunno può verificare direttamente quanto esposto nel testo e può saggiare le proprie ipotesi di modifica. Questa icona contrassegna gli esempi riportati sul CD-ROM. Gli autori 8

11 Obiettivi generali Modulo 1 Operare con gli archivi Riconoscere l importanza dell archiviazione dei dati Saper organizzare l archiviazione dei dati in modo funzionale rispetto al problema affrontato Capire la necessità degli archivi di dati nelle applicazioni gestionali Distinguere e saper scegliere le diverse organizzazioni dei file Distinguere e saper scegliere i diversi tipi di accesso & Questo modulo contiene U.D. 1 Archivi U.D. 2 Creazione di file di testo U.D. 3 Lettura di file di testo U.D. 4 Creazione sequenziale di file di record U.D. 5 Lettura sequenziale di file di record

12 Unità didattica 1 Archivi CHE COSA IMPARERAI A FARE > Riconoscere gli elementi fondamentali della definizione di un archivio > Definire la struttura di un archivio di dati > Descrivere gli aspetti fondamentali delle operazioni di I/O > Distinguere le caratteristiche fondamentali delle diverse organizzazioni dei file > Distinguere le caratteristiche fondamentali dei diversi tipi di accesso CHE COSA DOVRAI STUDIARE > Definizione di record > Operazioni fondamentali sugli archivi > I/O standard e su memoria di massa > Concetto di condivisione > Tipi di archivio > Tipi di organizzazione > Tipi di accesso

13 Unità didattica 1 Archivi I computer sono parte integrante della nostra vita da diversi anni. La loro integrazione con le nostre attività quotidiane è talmente vasta e radicata che ormai non ci rendiamo nemmeno più conto della loro presenza e di come contribuiscano, nel bene e nel male, alla nostra esistenza. Siamo circondati dai computer praticamente in ogni momento della giornata. Infatti, pensare ai computer solo come alle macchine che siamo abituati a vedere sui nostri tavoli al lavoro o nei laboratori delle scuole e delle università, è piuttosto restrittivo: gran parte degli oggetti che ci circondano possiedono al loro interno un piccolo processore. Nella sola automobile sono presenti, per esempio, diversi computer: la centralina del motore, la centralina degli airbag, la centralina del condizionatore, la centralina degli impianti audio ecc. Oltre ai computer come entità fisiche (l hardware) anche i loro programmi (il software) sono parte integrante della nostra vita: la radiosveglia che ogni mattina interrompe i nostri sogni, infatti, è un piccolo computer con un piccolo programma che si occupa di far scattare la suoneria all ora prestabilita. Gran parte dei programmi esistenti non si limitano però alla semplice gestione di una radiosveglia. Pensiamo, per esempio, ai programmi che gestiscono l anagrafe di un Comune, oppure, più semplicemente, a un programma che tenga aggiornato l elenco dei CD e dei DVD in nostro possesso. Una funzione comune a tutti i programmi di gestione consiste nella memorizzazione, e in seguito nell elaborazione, di grandi quantità di dati. Questi dati vengono raggruppati in archivi, che generalmente sono gestiti attraverso un linguaggio sviluppato ad hoc per interagire con essi: il linguaggio SQL. Gli archivi e il loro trattamento sono l argomento di questo volume. 1.1 Definizione di archivio Una delle prime necessità con cui l informatica ha dovuto confrontarsi è stata la memorizzazione dei dati su un supporto da dove fosse possibile recuperarli in un secondo tempo. Si definisce archivio l insieme dei dati che vengono salvati su un supporto. Un archivio viene anche chiamato generalmente file, che è la parola corrispondente in lingua inglese. È stata di proposito fornita una definizione di archivio molto generale, che può dare adito a dubbi e sollevare domande. Vediamo quindi di approfondire il concetto. Nel mondo reale ci è ben chiaro, per esperienza diretta, in che cosa consista un archivio. In qualsiasi ufficio ci sia capitato di passare, per esempio la segreteria della scuola, avremo sicuramente avuto modo di vedere la classica cassettiera in metallo, che contiene le schede personali degli studenti. Pertanto, un archivio può essere visto e pensato come una struttura metallica con i cassetti. 11

14 Modulo 1 - Operare con gli archivi Negli stessi uffici avremmo però potuto osservare, con la stessa probabilità, uno scaffale pieno di grossi raccoglitori ad anelli con delle etichette sul dorso. In questo caso, i raccoglitori sono archivi di documenti. Il concetto di archivio in sé è, pertanto, un concetto astratto, che può essere adattato a una serie di oggetti fisici anche molto diversi l uno dall altro. Ciò che accomuna tutti gli archivi è lo scopo per cui sono creati: mantenere raccolte le informazioni. Da un punto di vista informatico, un archivio può essere semplicemente pensato come un comunissimo file. Un file è l unità logica di memorizzazione dei dati all interno di un supporto informatico. Per supporto si intende un disco fisso, un floppy, un CD-ROM, un DVD e ogni altra forma di memorizzazione possibile, attuale o futura. Come impareremo nel seguito della trattazione, un singolo file non costituisce una raccolta di dati sufficiente per risolvere un problema di tipo gestionale, ma inizieremo da questo concetto per affrontare il tema della definizione e della strutturazione di una base di dati. 1.2 I dati Ora che abbiamo definito un archivio in ambito informatico, possiamo esaminare gli elementi che può contenere. Abbiamo infatti visto come sia possibile, in generale, pensare a un archivio come a un contenitore di dati. Il concetto di dato è un concetto astratto esattamente come quello di archivio. In pratica, in che cosa consistono i dati che salviamo in un archivio? Si può definire dato una qualsiasi informazione che si vuole registrare o memorizzare all interno di un computer. Ancora una volta, la definizione lascia il campo aperto a molte considerazioni, essendo il concetto molto generale. Vediamo quindi qualche esempio. ESEMPIO Data... Si supponga di voler scrivere un programma che si limiti a salvare su un file la data del giorno in cui è stato eseguito l ultima volta. In questo caso, il dato da salvare è la data di sistema e l archivio consiste in un singolo file di testo, dove ci si limita a scrivere la data.... osservazioni L utilità di un tale programma può sembrare piuttosto limitata. Tuttavia non dobbiamo dimenticare che ogni programma, per quanto piccolo e stupido, può essere parte di un sistema che diventa molto complesso se visto nel suo insieme. Quando si accede a una macchina Unix, per esempio, il sistema indica sul terminale quando l utente si è interfacciato con il sistema l ultima volta. 12

15 Unità didattica 1 - Archivi ESEMPIO Diario... Si supponga di voler scrivere un programma per gestire un diario di bordo. È necessario salvare, per ogni annotazione, la data, l ora e il luogo. Il programma deve poter tenere traccia delle ultime n annotazioni. In questo caso il dato da salvare non è più semplice, ma consiste in diversi pezzi di informazione. Anche in questo caso, tuttavia, possiamo limitarci a salvare le varie parti come se si trattasse di comunissimo testo, separandole tra loro con un carattere di separazione (generalmente la virgola). L archivio, ancora una volta, consiste in un singolo file di testo.... ESEMPIO Studenti... Si supponga di voler scrivere un programma per gestire l elenco degli studenti di una scuola. Il programma deve essere in grado di associare un elenco di studenti con la classe e la sezione a cui essi appartengono. A prima vista, questo caso sembra più semplice dei precedenti. In realtà è leggermente più complesso, poiché a una singola informazione (la classe e la sezione, che consideriamo un unico dato), deve venire associato un elenco più o meno numeroso di nomi (in realtà, dinomi e cognomi che, per semplicità, possiamo pensare come un unico dato). La soluzione più semplice, in questo caso, consiste nel salvare più file, uno per ogni classe, nominandoli con il nome della classe e della sezione (per esempio, 3A). All interno di ogni singolo file, i nomi degli alunni saranno scritti in formato testuale separando i nomi dai cognomi con un semplice spazio (o con un carattere separatore). In questo caso, quindi, l archivio è in realtà suddiviso in molti file (uno per ogni classe dell istituto), e i dati in esso contenuti sono banale testo, che eventualmente comprende anche un carattere separatore.... osservazioni Scopriremo, nel corso della trattazione, che questa soluzione, pur essendo piuttosto pratica, rende molto complicate una serie di operazioni che vengono normalmente eseguite sui dati. In questo momento, tuttavia, può essere una soluzione valida. Ora che sappiamo in che cosa consistono i dati, possiamo approfondire ulteriormente il discorso. 1.3 Definizione di record Come abbiamo visto negli esempi del paragrafo precedente, quando il problema da risolvere diventa appena più complesso, aumenta anche la complessità dei dati e dell archivio che li contiene. Spesso le informazioni che devono essere salvate sono suddivise logicamente in più parti. 13

16 Modulo 1 - Operare con gli archivi L unità macroscopica delle informazioni prende il nome di record. Un singolo record può essere suddiviso logicamente in più parti. Nell esempio Diario del paragrafo precedente, il singolo record è costituito dall insieme di informazioni che sono logicamente raggruppate tra loro, ovvero: data ora luogo annotazione Dal punto di vista grafico, un record può essere pensato come la riga di una tabella: Data Ora Luogo Annotazione Chiaramente, anche le singole unità di informazione che formano un record hanno un nome. Le parti logiche in cui viene suddiviso un singolo record prendono il nome di campi. Normalmente, il nome del campo deriva dal tipo di informazione che è associata al campo stesso. Risulta piuttosto comodo poter fare riferimento ai singoli campi assegnando loro un nome: nell esempio Diario, i nomi dei campi potrebbero essere proprio Data, Ora, Luogo e Annotazione. osservazioni Se volessimo scrivere il contenuto di un archivio, per esempio il diario di bordo, in forma tabellare, i campi sarebbero dati dalle colonne della tabella, mentre i record dalle righe. I nomi dei campi, in questo caso, corrispondono alle intestazioni delle colonne. Torneremo su questa corrispondenza più avanti nel corso della trattazione. ESEMPIO Studenti e classi... Alla luce di quanto appreso in questo paragrafo, trovare un altra soluzione per il problema dell esempio Studenti visto nel paragrafo precedente. Poiché ora siamo in grado di gestire singoli record, possiamo riformulare la soluzione nel modo descritto di seguito. Per ogni iscritto all istituto conosciamo il nome, il cognome, la classe e la sezione. Il record in questo caso è (schematicamente) il seguente: Sezione Classe Nome Cognome A questo punto, l archivio potrà consistere in un unico file, che contiene i record sopra descritti, con i singoli campi separati da un carattere separatore, come per esempio il punto e virgola.... Ora che abbiamo imparato un po di teoria, possiamo passare alla pratica per gestire queste strutture di dati. 14

17 Unità didattica 1 - Archivi 1.4 Operazioni fondamentali sugli archivi Finora ci siamo limitati a pensare a come strutturare i nostri archivi e i nostri record. Tuttavia è necessario pensare anche a come gestire gli archivi e i record nella pratica. Esistono diverse operazioni standard che occorre prevedere per poter gestire i dati; esse possono essere riassunte schematicamente in questo modo: apertura dell archivio (potenzialmente formato da più file); lettura dei record; scrittura dei record; modifica dei record (compresa la cancellazione); chiusura dell archivio. Queste operazioni possono sembrare piuttosto banali, ma ancora una volta una riflessione più attenta potrebbe portarci a riclassificare il problema. Consideriamo, per esempio, la semplice apertura dell archivio. L operazione di apertura dell archivio può cambiare a seconda del tipo e del numero di file che si stanno aprendo. In generale, l operazione è abbastanza semplice e consiste in una chiamata alla funzione di sistema di apertura del file. Per completezza, scriviamo una funzione che apre un file il cui nome viene passato come parametro. ESEMPIO Apertura di un file in C++... int ApriArchivio(char *NomeFile) { int irc = 0; fpos_t ipos; // Apro il file in modalità di scrittura fparchivio = fopen(nomefile, "w"); } if (fparchivio == NULL) { cout << "Errore " << errno << " nell apertura del file di archivio." << endl; return -1; }... ESEMPIO Apertura di un file in Visual Basic... Private Sub btnapri_click() Acquisisci nome file NomeFile = txtnomefile.text On Error GoTo Errore Assegno un numero libero al file dell archivio 15

18 Modulo 1 - Operare con gli archivi NumFile = FreeFile Apro il file in modalità Input Open NomeFile For Output As #NumFile Exit Sub Errore: MsgBox "Errore " & Str(Err.Number) & " " & Err.Description, _ vbokonly, "Apertura del file" End Sub... osservazioni In C++, così come in Visual Basic, è possibile modificare la modalità di apertura di un file. Le due funzioni di esempio riportano il codice di apertura di un file adatto per accodare i dati (o per leggerli), ma non per modificare i dati già scritti. Nelle prossime Unità didattiche vedremo come modificare questa funzione per soddisfare via via le nostre esigenze. Anche l operazione di chiusura è abbastanza semplice e consiste in una chiamata alla funzione di sistema di chiusura del file. Ancora una volta, per completezza, scriviamo una funzione che chiude il file dell archivio. ESEMPIO Chiusura di un file in C++... int ChiudiArchivio() { int irc = 0; //Chiudo il file di archivio irc = fclose(fparchivio); if (irc!= 0) { printf("errore nella chiusura del file.\n"); return -1; } return 0; }... ESEMPIO Chiusura di un file in Visual Basic... Function ChiudiArchivio() As Integer On Error GoTo Errore Chiudo il file con numero dato Close #intarchivio ChiudiArchivio = 0 Exit Function Errore: MsgBox "Errore " & Str(Err.Number) & _ " nella chiusura del file di archivio.", vbokonly) 16

19 Unità didattica 1 - Archivi chiudiarchivio = -1 End Function... osservazioni Nei tre esempi che precedono è stato dato per scontato che ci sia un singolo archivio, il cui puntatore (in C++) o il cui numero (in Visual Basic) sia salvato in una variabile globale (presente nel codice prima della definizione della funzione). Nel caso in cui si debbano aprire più file, occorre semplicemente modificare la funzione di apertura e quella di chiusura per includere tutti i riferimenti ai file. Nel caso in cui si debba lavorare con più file, aprire tutti i file all inizio dell elaborazione e poi chiuderli alla fine non è una buona idea: ogni sistema operativo, infatti, pone un limite al numero di file che possono essere aperti contemporaneamente, e mantenere aperti tutti i file, anche quando non servono, determina un utilizzo non ottimale della memoria. Poiché le risorse del computer (per esempio, la memoria RAM) non sono infinite e vanno suddivise tra tutti i programmi e i processi che sono attivi sulla macchina, è bene non consumarle inutilmente. Per questo motivo spesso i file vengono aperti e chiusi dinamicamente durante l elaborazione. 1.5 I/O standard e su memoria di massa Concettualmente, la lettura e la scrittura dei dati in un archivio sono operazioni semplici. Siamo abituati a leggere e a scrivere fin da bambini, e pertanto i meccanismi di astrazione e i processi mentali che mettiamo in atto per leggere e scrivere ci sono naturali. Chiaramente, non è così quando si tratta di insegnare a una macchina a effettuare le stesse operazioni. Come vedremo nel seguito della trattazione, la semplice operazione di lettura presuppone un organizzazione dei dati all interno dell archivio. Per il momento, limitiamoci a considerare le operazioni di lettura e scrittura nella loro forma più generale. Si dice operazione di lettura (o di input) l operazione che permette di trasferire un dato o un insieme di dati da una unità periferica nella memoria RAM; si dice operazione di scrittura (o di output) il trasferimento di un dato o di un insieme di dati dalla memoria RAM alla periferica. L interazione tra utente e calcolatore avviene principalmente attraverso un terminale composto da una tastiera e un video. Queste due periferiche costituiscono le periferiche standard per le operazioni di input e di output: in particolare, la tastiera viene detta unità per lo standard input, mentre il video è l unità di standard output. Ciò significa che le istruzioni di lettura e scrittura dei dati possono avere due formati: uno senza indicazione specifica della periferica usata (e in questo caso si intende che vengono utilizzate le unità standard); l altro con l indicazione della risorsa (nome file e/o periferica) che viene utilizzata. Per documentare le risorse che vengono impiegate all interno di un applicazione informatica si possono usare i simboli descritti nella tabella sottostante. 17

20 Modulo 1 - Operare con gli archivi RISORSA SIMBOLO NOTE Video Vuole rappresentare un tubo catodico visto di profilo. Tastiera Memoria centrale Memoria di massa Vuole rappresentare un diskpack. Stampante Vuole rappresentare un foglio di carta strappato a metà. Programma Flusso dei dati Utilizzando i simboli descritti sopra, lo standard input e lo standard output sono descritti in questo modo: Output Input Le operazioni di scrittura su memoria di massa e di lettura da memoria di massa sono simboleggiate dagli schemi raffigurati di seguito. Output / scrivi Input / leggi 18

21 Unità didattica 1 - Archivi Nella descrizione delle applicazioni normalmente viene indicato anche il programma, e il terminale viene rappresentato con il simbolo raffigurato di seguito. Se, per esempio, si vuole schematizzare un programma che acquisisce dati da tastiera e li registra su un disco magnetico, si scrive: Registra.exe Dati.dat Dove Registra.exe è il nome del programma e Dati.dat è il nome del file creato dal programma. 1.6 Condivisione Possiamo, fin da subito, dare per scontato il fatto che esiste un archivio e che siamo in grado di accedervi. Ugualmente, possiamo pensare che siamo in grado di leggere e scrivere sull archivio. Facciamo quindi un passo ulteriore di astrazione e vediamo che cosa possiamo insegnare a fare alla macchina. Un metodo che risulta molto comodo consiste nel prendere un modello dall ambiente che ci circonda e trasportarlo così com è nel mondo dell informatica. Per esempio, può succedere che due persone leggano insieme lo stesso testo. Quando questa operazione avviene nel mondo reale, abbiamo fisicamente due persone che leggono dal medesimo foglio. Nel mondo dei computer possiamo avere due processi che leggono dallo stesso archivio. Questa operazione potrebbe sembrare semplice, ma non è che l anticamera di uno dei problemi potenzialmente più complessi che dobbiamo affrontare quando abbiamo a che fare con degli archivi: la condivisione. Un archivio si dice condiviso quando è possibile accedervi contemporaneamente da più processi o programmi. Notate che la definizione che abbiamo appena fornito non fa distinzione tra operazioni di lettura e operazioni di scrittura, bensì considera tutte le operazioni come accessi all archivio. Il problema, nella condivisione delle informazioni racchiuse nell archivio, consiste nella scrittura. Se condividiamo un dato tra più utenti (siano essi programmi, processi, o esseri umani che si interfacciano in qualche modo con l archivio) dobbiamo assicurare che non ci siano errori nella sua condivisione. Facciamo un esempio. Supponiamo che in un magazzino siano presenti 200 pezzi di un determinato articolo e che due rappresentanti ricevano contemporaneamente un ordine per 150 pezzi. Entram- 19

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