Informatica Industriale

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1 DIIGA - Università Politecnica delle Marche A.A. 2006/2007 Informatica Industriale Modello informatico: Applicativo Progettazione logica Luca Spalazzi spalazzi@diiga.univpm.it Informatica Industriale A.A. 2006/2007 1

2 Modello dei Sistemi Informativi Modello dei sistemi informativi Modello informatico Modello funzionale Modello organizzativo Modello applicativo Modello del flusso Sistemi informativi operativi Modello tecnologico Modello dei casi d uso Sistemi informativi direzionali Modello delle informazioni Sistemi informativi analitici Informatica Industriale A.A. 2006/2007 2

3 Ciclo di vita dei sistemi informativi Studio di fattibilità Raccolta e analisi dei requisiti Progettazione Modello funzionale Modello informatico Realizzazione Insieme e sequenzializzazione delle attività svolte da analisti, progettisti, utenti, nello sviluppo e nell uso dei sistemi informativi attività iterativa, quindi ciclo Validazione e collaudo Funzionamento Informatica Industriale A.A. 2006/2007 3

4 Raccolta e analisi dei requisiti Progettazione logica Progettazione Progettazione fisica Schema concettuale Schema logico Schema fisico attività iterativa, quindi ciclo COME : progettazione Progettazione presentazione Progettazione regole Progetto GUI Progettazione tecnologica Progetto applicazioni Modello tecnologico Realizzazione Informatica Industriale A.A. 2006/2007 4

5 Progettazione logica Obiettivo "tradurre" lo schema concettuale in uno schema logico che rappresenti gli stessi dati in maniera corretta ed efficiente Informatica Industriale A.A. 2006/2007 5

6 Progettazione logica Non si tratta di una pura e semplice traduzione alcuni aspetti non sono direttamente rappresentabili è necessario considerare le prestazioni Informatica Industriale A.A. 2006/2007 6

7 Carico applicativo Modello logico Progettazione logica Ristrutturazione dello schema E-R Traduzione nel modello logico Schema E-R Schema E-R ristrutturato - Schema logico - Documentazione associata Informatica Industriale A.A. 2006/2007 7

8 Carico applicativo Modello logico Progettazione logica Ristrutturazione dello schema E-R Traduzione nel modello logico Schema E-R Schema E-R ristrutturato Schema logico Informatica Industriale A.A. 2006/2007 8

9 Ristrutturazione schema E-R Motivazioni: semplificare la traduzione "ottimizzare" le prestazioni Osservazione: uno schema E-R ristrutturato non è (più) uno schema concettuale nel senso stretto del termine Per ottimizzare il risultato abbiamo bisogno di analizzare le prestazioni a questo livello > ma le prestazioni non sono valutabili con precisione su uno schema concettuale! Informatica Industriale A.A. 2006/2007 9

10 Ristrutturazione schema E-R Indici delle prestazioni spazio: numero di occorrenze previste tempo: numero di occorrenze (di entità e relationship) visitate durante un operazione Informatica Industriale A.A. 2006/

11 Ristrutturazione schema E-R (0,N) prestito interno data ora (0,N) (0,N) prestito esterno (0,N) data inizio data nascita cognome nome matricola Studenti Uomo Utenti (0,N) via città telefono collocazione posizione Personale Donna autore (1,N) data fine copie disponibili Uomo Libri struttura corso Libri di testo (1,N) Pubblicazioni Riviste Donna Riviste elettroniche titolo editore anno volume numero Riviste via web Informatica Industriale A.A. 2006/ indirizzo

12 Concetto Ristrutturazione schema E-R Tavola dei volumi Utenti Studenti Personale Pubblicazioni Libri Libri di testo Riviste Riviste elettroniche Riviste via web Prestito interno Prestito esterno Tipo E E E E E E E E E R R Volume Informatica Industriale A.A. 2006/

13 Operazione: Ristrutturazione schema E-R Esempio di valutazione di costo trova tutti i dati di un utente e delle pubblicazioni che ha preso in prestito interno Si costruisce una tavola degli accessi basata su uno schema di navigazione Informatica Industriale A.A. 2006/

14 Ristrutturazione schema E-R data ora (0,N) prestito interno (0,N) Utente (0,N) prestito esterno (0,N) Pubblicazione data inizio data fine Informatica Industriale A.A. 2006/

15 Concetto Ristrutturazione schema E-R Tavola degli accessi Utenti Prestito interno Pubblicazioni Tipo E E R Accessi 1 n n Lettura/ Scrittura L L L Informatica Industriale A.A. 2006/

16 Ristrutturazione schema E-R Attività della ristrutturazione Analisi delle ridondanze Eliminazione delle generalizzazioni Partizionamento/accorpamento di entità e relazioni Scelta degli identificatori primari Informatica Industriale A.A. 2006/

17 Ristrutturazione schema E-R Attività della ristrutturazione Analisi delle ridondanze Eliminazione delle generalizzazioni Partizionamento/accorpamento di entità e relazioni Scelta degli identificatori primari Informatica Industriale A.A. 2006/

18 Analisi delle ridondanze Una ridondanza in uno schema E-R è una informazione significativa ma derivabile da altre in questa fase si decide se eliminare le ridondanze eventualmente presenti o mantenerle Informatica Industriale A.A. 2006/

19 Vantaggi Ridondanze semplificazione delle interrogazioni Svantaggi appesantimento degli aggiornamenti maggiore occupazione di spazio Informatica Industriale A.A. 2006/

20 Forme di ridondanza in uno schema E-R attributi derivabili: da altri attributi della stessa entità (o relazione) da attributi di altre entità (o relazioni) relazioni derivabili dalla composizione di altre relazioni in presenza di cicli Informatica Industriale A.A. 2006/

21 Attributo derivabile Prezzo netto Prodotto IVA Prezzo lordo Informatica Industriale A.A. 2006/

22 Attributo derivabile da altra entità Importo totale Prezzo lordo (1,N) (1,N) Acquisto Composizione Prodotto Informatica Industriale A.A. 2006/

23 Relazione derivabile Studente (0,N) Frequenza (1,N) Corso (1,1) Insegnamento (1,1) (0,N) Docenza (1,N) Professore Informatica Industriale A.A. 2006/

24 Analisi di una ridondanza Numero abitanti Persona Residenza Città Informatica Industriale A.A. 2006/

25 Analisi di una ridondanza Concetto Tipo Volume Città E 200 Persona E Residenza R Operazione 1: memorizza una nuova persona con la relativa città di residenza (500 volte al giorno) Operazione 2: stampa tutti i dati di una città (incluso il numero di abitanti) (2 volte al giorno) Informatica Industriale A.A. 2006/

26 Presenza di ridondanza Aggiungi la nuova persona Aggiungi la nuova residenza Numero abitanti Modifica il numero degli abitanti Persona Residenza Città Leggi dati della città Informatica Industriale A.A. 2006/

27 Presenza di ridondanza Operazione 1 Concetto Tipo Accessi L/S Persona Entità 1 S Residenza Relazione 1 S Città Entità 1 L Città Entità 1 S Operazione 2 Concetto Tipo Accessi L/S Città Entità 1 L Informatica Industriale A.A. 2006/

28 Costi: Presenza di ridondanza Operazione 1: 1500 accessi in scrittura e 500 accessi in lettura al giorno Operazione 2: 2 accessi in lettura (trascurabile). Contiamo doppi gli accessi in scrittura Totale di 3500 accessi al giorno Informatica Industriale A.A. 2006/

29 Assenza di ridondanza Aggiungi la nuova persona Aggiungi la nuova residenza Numero abitanti Persona Residenza Città Leggi le residenze per calcolare gli abitanti Leggi dati della città Informatica Industriale A.A. 2006/

30 Assenza di ridondanza Operazione 1 Concetto Costrutto Accessi Tipo Persona Entità 1 S Residenza Relazione 1 S Operazione 2 Concetto Costrutto Accessi Tipo Città Entità 1 L Residenza Relazione 5000 L Numero persone = Numero città 200 Informatica Industriale A.A. 2006/

31 Costi: Assenza di ridondanza Operazione 1: 1000 accessi in scrittura Operazione 2: accessi in lettura al giorno Contiamo doppi gli accessi in scrittura Totale di accessi al giorno Informatica Industriale A.A. 2006/

32 Ristrutturazione schema E-R Attività della ristrutturazione Analisi delle ridondanze Eliminazione delle generalizzazioni Partizionamento/accorpamento di entità e relazioni Scelta degli identificatori primari Informatica Industriale A.A. 2006/

33 Eliminazione delle gerarchie il modello relazionale non può rappresentare direttamente le generalizzazioni entità e relazioni sono invece direttamente rappresentabili si eliminano perciò le gerarchie, sostituendole con entità e relazioni Informatica Industriale A.A. 2006/

34 Tre possibilità 1. accorpamento delle figlie della generalizzazione nel genitore 2. accorpamento del genitore della generalizzazione nelle figlie 3. sostituzione della generalizzazione con relazioni Informatica Industriale A.A. 2006/

35 A01 Opzione 1: prima A02 E0 R1 E3 E1 E2 R2 A11 A21 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

36 A11 A21 (0,1) (0,1) A01 E0 TIPO Opzione 1: dopo A02 R1 E3 (0,..) R2 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

37 A01 Opzione 2: prima A02 E0 R1 E3 E1 E2 R2 A11 A21 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

38 Opzione 2: dopo R11 R12 E3 E1 E2 R2 A01 A11 A02 A01 A21 A02 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

39 A01 Opzione 3: prima A02 E0 R1 E3 E1 E2 R2 A11 A21 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

40 A01 Opzione 3: dopo A02 E0 R1 E3 RG1 (0,1) (1,1) (0,1) (1,1) RG2 E1 E2 R2 A11 A21 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

41 Eliminazione delle gerarchie Osservazioni la scelta fra le alternative si può fare con metodo simile a quello visto per l'analisi delle ridondanze (però non basato solo sul numero degli accessi) è possibile seguire alcune semplici regole generali 1. conviene se gli accessi al padre e alle figlie non sono distinti 2. conviene se gli accessi alle figlie sono distinti 3. conviene se gli accessi alle entità figlie sono separati dagli accessi al padre sono anche possibili soluzioni ibride, soprattutto in gerarchie a più livelli Informatica Industriale A.A. 2006/

42 Opzione ibrida: prima A01 A02 E0 R1 E3 E1 E2 R2 A11 A21 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

43 Opzione ibrida: dopo A01 A02 A11 (0,1) E0 R1 E3 TIPO (0,1) (1,1) RG2 E2 R2 A21 E4 Informatica Industriale A.A. 2006/

44 Ristrutturazione schema E-R Attività della ristrutturazione Analisi delle ridondanze Eliminazione delle generalizzazioni Partizionamento/accorpamento di entità e relazioni Scelta degli identificatori primari Informatica Industriale A.A. 2006/

45 Partizionamenti/Accorpamenti Ristrutturazioni effettuate per rendere più efficienti le operazioni in base a un semplice principio Gli accessi si riducono: separando attributi di un concetto che vengono acceduti separatamente raggruppando attributi di concetti diversi acceduti insieme Informatica Industriale A.A. 2006/

46 Partizionamenti/Accorpamenti partizionamento verticale di entità partizionamento orizzontale di relationship eliminazione di attributi multivalore accorpamento di entità/ relationship Informatica Industriale A.A. 2006/

47 Partizionamento Verticale prima Cognome Indirizzo Data nascita Codice Impiegato Livello Stipendio Ritenute Informatica Industriale A.A. 2006/

48 Partizionamento Verticale dopo Cognome Codice Stipendio Livello Dati anagrafici (1,1) (1,1) R Dati lavorativi Indirizzo Data nascita Ritenute Informatica Industriale A.A. 2006/

49 Partizionamento Orizzontale prima Ruolo Cognome Città Nome Giocatore (1,N) (1,N) Composizione Squadra Data acquisto (0,1) Data cessione Informatica Industriale A.A. 2006/

50 Ruolo Partizionamento Orizzontale dopo Data acquisto (1,1) Comp. (1,N) attuale Nome Giocatore Squadra Cognome (1,N) Comp. passata (1,N) Città Data acquisto Data cessione Informatica Industriale A.A. 2006/

51 Eliminazione Attributi Multivalore prima Nome Indirizzo Agenzia (1,N) Città Telefono Informatica Industriale A.A. 2006/

52 Eliminazione Attributi Multivalore prima Città Nome Numero Agenzia (1,N) (1,1) Utenza Telefono Indirizzo Informatica Industriale A.A. 2006/

53 Cognome Codice fiscale Accorpamento prima Interno Indirizzo Persona (0,1) (1,1) Intestazione Appartamento Indirizzo Data nascita Informatica Industriale A.A. 2006/

54 Cognome Indirizzo Data nascita Accorpamento dopo Codice fiscale Persona Interno (0,1) Indirizzo (0,1) N.B. abbiamo due identificatori per l entità Persona: codice fiscale e indirizzo+interno Informatica Industriale A.A. 2006/

55 Ristrutturazione schema E-R Attività della ristrutturazione Analisi delle ridondanze Eliminazione delle generalizzazioni Partizionamento/accorpamento di entità e relazioni Scelta degli identificatori primari Informatica Industriale A.A. 2006/

56 Scelta degli identificatori principali operazione indispensabile per la traduzione nel modello relazionale Criteri assenza di opzionalità semplicità utilizzo nelle operazioni più frequenti o importanti Informatica Industriale A.A. 2006/

57 Scelta degli identificatori principali Se nessuno degli identificatori soddisfa i requisiti visti? Si introducono nuovi attributi (codici) contenenti valori speciali generati appositamente per questo scopo Informatica Industriale A.A. 2006/

58 Ristrutturazione schema E-R data Prima ora (0,N) prestito interno (0,N) (0,N) prestito esterno (0,N) data inizio data nascita cognome nome matricola Studenti Uomo Utenti (0,N) via città telefono collocazione posizione Personale Donna autore (1,N) data fine copie disponibili Uomo Libri struttura corso Libri di testo (1,N) Pubblicazioni Riviste Donna Riviste elettroniche titolo editore anno volume numero Riviste via web Informatica Industriale A.A. 2006/ indirizzo

59 Ristrutturazione schema E-R data Dopo ora (0,N) prestito interno (0,N) (0,N) prestito esterno (0,N) data inizio matricola data nascita cognome nome posizione struttura Utenti (0,N) utenza data fine via collocazione corso città (1,N) autore (1,N) copie disponibili Pubblicazioni titolo volume editore anno numero (1,1) Telefono (1,1) numero Informatica Industriale A.A. 2006/

60 Carico applicativo Modello logico Progettazione logica Ristrutturazione dello schema E-R Traduzione nel modello logico Schema E-R Schema E-R ristrutturato Schema logico Informatica Industriale A.A. 2006/

61 Traduzione verso il modello relazionale idea di base: le entità diventano relazioni sugli stessi attributi le associazioni (ovvero le relazioni E-R) diventano relazioni sugli identificatori delle entità coinvolte (più gli attributi propri) Informatica Industriale A.A. 2006/

62 Entità e relationship molti a molti (0,N) prestito esterno (0,N) data inizio matricola data nascita cognome nome posizione struttura Utenti data fine via collocazione città corso (1,N) autore (1,N) copie disponibili Pubblicazioni titolo volume editore anno numero Utenti(Matricola, Cognome, Nome, Nascita, Posizione, Struttura) Pubblicazioni(Collocazione, Autore, Titolo, Volume, Numero, Editore, Anno, CopieDisponibili) PrestitoEsterno(Matricola, Collocazione, DataInizio, DataFine) Informatica Industriale A.A. 2006/

63 Entità e relationship molti a molti Utenti(Matricola, Cognome, Nome, Nascita, Posizione, Struttura) Pubblicazioni(Collocazione, Autore, Titolo, Volume, Numero, Editore, Anno, CopieDisponibili) PrestitoEsterno(Matricola, Collocazione, DataInizio, DataFine) con vincoli di integrità referenziale fra Matricola in PrestitoEsterno è (la chiave di) Utenti Collocazione in PrestitoEsterno è (la chiave di) Pubblicazioni Informatica Industriale A.A. 2006/

64 Entità e relationship molti a molti Nomi più espressivi per gli attributi della chiave della relazione che rappresenta la relationship Utenti(Matricola, Cognome, Nome, Nascita, Posizione, Struttura) Pubblicazioni(Collocazione, Autore, Titolo, Volume, Numero, Editore, Anno, CopieDisponibili) PrestitoEsterno(Matricola, Collocazione, DataInizio, DataFine) PrestitoEsterno(Utente, Pubblicazione, DataInizio, DataFine) Informatica Industriale A.A. 2006/

65 Relationship ricorsive Quantità (0,N) (0,N) Composizione Composto Prodotto Componente Costo Nome Codice Prodotto(Codice, Nome, Costo) Composizione(Composto, Componente, Quantità) Informatica Industriale A.A. 2006/

66 Relationship n-arie Nome Partita IVA Quantità Genere Codice Fornitore (0,N) Fornitura (1,N) Prodotto (1,N) Dipartimento Nome Telefono Fornitore(PartitaIVA, Nome) Prodotto(Codice, Genere) Dipartimento(Nome, Telefono) Fornitura(Fornitore, Prodotto, Dipartimento, Quantità) Informatica Industriale A.A. 2006/

67 Relationship uno a molti primo esempio Cognome Data Ingaggio nascita Città Nome (1,1) (0,N) Giocatore Contratto Squadra Ruolo Colori sociali Giocatore(Cognome, DataNascita, Ruolo) Contratto(CognGiocatore, DataNascG, Squadra, Ingaggio) Squadra(Nome, Città, ColoriSociali) corretto? Informatica Industriale A.A. 2006/

68 Relationship uno a molti primo esempio Soluzione più compatta Giocatore(Cognome, DataNascita, Ruolo) Contratto(CognGiocatore, DataNascG, Squadra, Ingaggio) Squadra(Nome, Città, ColoriSociali) Giocatore(Cognome, DataNasc, Ruolo, Squadra, Ingaggio) Squadra(Nome, Città, ColoriSociali) con vincolo di integrità referenziale fra Squadra in Giocatore e la chiave di Squadra se la cardinalità minima della relationship è 0, allora Squadra in Giocatore deve ammettere valore nullo Informatica Industriale A.A. 2006/

69 Relationship uno a molti secondo esempio matricola data nascita cognome nome posizione struttura Utenti utenza Telefono (0,N) (1,1) via città numero Utenti(Matricola, Cognome, Nome, Nascita, Posizione, Struttura) Utenza(Utente, Telefono,) Telefono(Numero) Utenti(Matricola, Cognome, Nome, Nascita, Posizione, Struttura) Telefono(Utente, Numero,) con vincolo di integrità referenziale fra Utente in Telefono e la chiave di Utenti (1,1) Informatica Industriale A.A. 2006/

70 Entità con identificazione esterna Cognome Matricola Nome Città Studente (1,1) (1,N) Iscrizione Università AnnoDiCorso Indirizzo Studente(Matricola, Università, Cognome, AnnoDiCorso) Università(Nome, Città, Indirizzo) con vincolo Informatica Industriale A.A. 2006/

71 Relationship uno a uno Data inizio Cognome Codice Sede Nome (1,1) (1,1) Direttore Direzione Dipartimento Stipendio Telefono varie possibilità: fondere da una parte o dall'altra fondere tutto? Informatica Industriale A.A. 2006/

72 Una possibilità privilegiata Data inizio Cognome Codice Sede Nome (0,1) (1,1) Impiegato Direzione Dipartimento Stipendio Impiegato (Codice, Cognome, Stipendio) Telefono Dipartimento (Nome, Sede, Telefono, Direttore, InizioD) con vincolo di integrità referenziale tra Direttore della relazione Dipartimento e la chiave di Impiegato, senza valori nulli Informatica Industriale A.A. 2006/

73 Un altro caso Data inizio Cognome Codice Sede Nome (0,1) (0,1) Impiegato Direzione Dipartimento Stipendio Impiegato (Codice, Cognome, Stipendio) Telefono Dipartimento (Nome, Sede, Telefono, Direttore, InizioD) con vincolo di integrità referenziale tra Direttore della relazione Dipartimento e la chiave di Impiegato, con possibilità di valori nulli Informatica Industriale A.A. 2006/

74 Traduzione nello schema relazionale data Schema E-R ora (0,N) prestito interno (0,N) (0,N) prestito esterno (0,N) data inizio matricola data nascita cognome nome posizione struttura Utenti (0,N) utenza data fine via collocazione corso città (1,N) autore (1,N) copie disponibili Pubblicazioni titolo volume editore anno numero (1,1) Telefono (1,1) numero Informatica Industriale A.A. 2006/

75 Traduzione nello schema relazionale Schema relazionale finale Utenti(Matricola, Cognome, Nome, Nascita, Posizione, Struttura) Telefono(Utente, Numero,) Pubblicazioni(Collocazione, Autore, Titolo, Volume, Numero,Editore, Anno, CopieDisponibili) PrestitoEsterno(Utente, Pubblicazione, DataInizio, DataFine) PrestitoInterno(Utente, Pubblicazione, Data, Ora) vincoli di integrità referenziale: -tra Utente di Telefono e la chiave di Utenti, -tra Utente di PrestitoEsterno e la chiave di Utenti, -tra Pubblicazione di PrestitoEsterno e la chiave di Pubblicazioni, -tra Utente di PrestitoInterno e la chiave di Utenti, -tra Pubblicazione di PrestitoInterno e la chiave di Pubblicazioni, Informatica Industriale A.A. 2006/

76 Strumenti di supporto Esistono sul mercato prodotti CASE che forniscono un supporto a tutte le fasi della progettazione di basi di dati Informatica Industriale A.A. 2006/