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1 Prefazione Autori Ringraziamenti dell Editore XVII XXI XXIII 1 Introduzione Sistemi informativi, informazioni e dati Basi di dati e sistemi di gestione di basi di dati Modelli dei dati Schemi e istanze Livelli di astrazione nei DBMS Indipendenza dei dati Linguaggi e utenti delle basi di dati Linguaggi per basi di dati Utenti e progettisti Vantaggi e svantaggi dei DBMS 13 Note bibliografiche 13 Parte prima Basi di dati relazionali: modello e linguaggi 15 2 Il modello relazionale Il modello relazionale: strutture Modelli logici nei sistemi di basi di dati Relazioni e tabelle Relazioni con attributi Relazioni e basi di dati Informazione incompleta e valori nulli Vincoli di integrità Vincoli di tupla Chiavi Chiavi e valori nulli Vincoli di integrità referenziale Conclusioni 38 Note bibliografiche 39 Esercizi 39

2 VIII Indice 3 Algebra e calcolo relazionale Algebra relazionale Unione, intersezione, differenza Ridenominazione Selezione Proiezione Join Interrogazioni in algebra relazionale Equivalenza di espressioni algebriche Algebra con valori nulli Viste Calcolo relazionale Calcolo relazionale su domini Pregi e difetti del calcolo su domini Calcolo su tuple con dichiarazioni di range Datalog 79 Note bibliografiche 83 Esercizi 83 4 SQL: concetti base Il linguaggio SQL e gli standard Definizione dei dati in SQL I domini elementari Definizione di schema Definizione delle tabelle Definizione dei domini Specifica di valori di default Vincoli intrarelazionali Vincoli interrelazionali Modifica degli schemi Cataloghi relazionali Interrogazioni in SQL Dichiaratività di SQL Interrogazioni semplici Operatori aggregati Interrogazioni con raggruppamento Interrogazioni di tipo insiemistico Interrogazioni nidificate Modifica dei dati in SQL Inserimento Cancellazione Modifica Esempi riepilogativi 141 Note bibliografiche 143 Esercizi 143

3 IX 5 SQL: caratteristiche evolute Caratteristiche evolute di definizione dei dati Vincoli di integrità generici Asserzioni Viste Le viste per la scrittura di interrogazioni Esempi riepilogativi d uso delle viste Viste ricorsive in SQL Funzioni scalari Famiglie di funzioni Funzioni condizionali Procedure Trigger e basi di dati attive Definizione e uso dei trigger in SQL Definizione e uso dei trigger in DB Definizione e uso dei trigger in Oracle Caratteristiche evolute e proprietà delle regole attive Applicazioni delle basi di dati attive Controllo dell accesso Risorse e privilegi Comandi per concedere e revocare privilegi I ruoli in SQL Transazioni Specifica delle transazioni: commit e rollback Proprietà acide delle transazioni 183 Note bibliografiche 185 Esercizi 186 Parte seconda Progettazione di basi di dati e delle applicazioni Metodologie e modelli per il progetto Introduzione alla progettazione Il ciclo di vita dei sistemi informativi Metodologie di progettazione e basi di dati Il modello Entità-Relazione I costrutti principali del modello Altri costrutti del modello Panoramica finale sul Modello E-R Documentazione di schemi E-R Regole aziendali Tecniche di documentazione Modellazione dei dati in UML Panoramica su UML Rappresentazione di dati con i diagrammi delle classi 220 Note bibliografiche 227 Esercizi 228

4 X Indice 7 La progettazione concettuale La raccolta e l analisi dei requisiti Rappresentazione concettuale di dati Criteri generali di rappresentazione Pattern di progetto Strategie di progetto Strategia top-down Strategia bottom-up Strategia inside-out Strategia mista Qualità di uno schema concettuale Una metodologia generale Un esempio di progettazione concettuale Strumenti CASE per la progettazione di basi di dati 262 Note bibliografiche 265 Esercizi La progettazione logica Fasi della progettazione logica Analisi delle prestazioni su schemi E-R Ristrutturazione di schemi E-R Analisi delle ridondanze Eliminazione delle generalizzazioni Partizionamento/accorpamento di concetti Scelta degli identificatori principali Traduzione verso il modello relazionale Entità e associazioni molti a molti Associazioni uno a molti Entità con identificatore esterno Associazioni uno a uno Traduzioni di schemi complessi Tabelle riassuntive Documentazione di schemi logici Un esempio di progettazione logica Fase di ristrutturazione Traduzione verso il relazionale Progettazione logica con gli strumenti CASE 312 Note bibliografiche 314 Esercizi La normalizzazione Ridondanze e anomalie Dipendenze funzionali Forma normale di Boyce e Codd Definizione di forma normale di Boyce e Codd Decomposizione in forma normale di Boyce e Codd Proprietà delle decomposizioni Decomposizione senza perdita Conservazione delle dipendenze Qualità delle decomposizioni 333

5 XI 9.5 Terza forma normale Limitazioni della forma normale di Boyce e Codd Definizione di terza forma normale Decomposizione in terza forma normale Altre forme normali Normalizzazione e scelta degli attributi Teoria delle dipendenze e normalizzazione Implicazione di dipendenze funzionali Coperture di insiemi di dipendenze funzionali Sintesi di schemi in terza forma normale Progettazione di basi di dati e normalizzazione Verifiche di normalizzazione su entità Verifiche di normalizzazione su associazioni Ulteriori decomposizioni di associazioni Ulteriori decomposizioni di schemi concettuali 349 Note bibliografiche 350 Esercizi Sviluppo di applicazioni per basi di dati SQL Embedded Cursori SQL dinamico Call Level Interface (CLI) ODBC e soluzioni proprietarie Microsoft Java Database Connectivity (JDBC) Il controllo delle transazioni nelle applicazioni Il controllo della concorrenza e delle transazioni in JDBC Mappatura relazionale degli oggetti e sistemi ORM Java Persistence API (JPA) Mappatura tra classi e tabelle Architettura e utilizzo di JPA Interrogazioni in JPA 393 Note bibliografiche 397 Esercizi 398 Parte terza Tecnologie delle basi di dati Organizzazione fisica e gestione delle interrogazioni Memoria principale, memoria secondaria e gestione dei buffer Memoria secondaria: caratteristiche Gestione dei buffer DBMS e file system Gestione delle tuple nelle pagine Strutture primarie per l organizzazione di file Strutture sequenziali Strutture con accesso calcolato (hash) Strutture ad albero Indici primari e secondari Strutture ad albero dinamiche 418

6 XII Indice 11.5 Strutture fisiche e indici nei DBMS relazionali Gestore delle interrogazioni: esecuzione e ottimizzazione Profili delle relazioni Rappresentazione interna delle interrogazioni Ottimizzazione basata sui costi Progettazione fisica di una base di dati 436 Note bibliografiche 440 Esercizi Gestione delle transazioni Controllo di affidabilità Architettura del controllore dell affidabilità Organizzazione del log Esecuzione delle transazioni e scrittura del log Gestione dei guasti Controllo di concorrenza Architettura Anomalie delle transazioni concorrenti Gestione della concorrenza in SQL e in JDBC Teoria del controllo di concorrenza Meccanismi per la gestione dei lock Blocco critico 475 Note bibliografiche 477 Esercizi 477 Parte quarta Evoluzione dei modelli e dei linguaggi per basi di dati Basi di dati a oggetti, multimediali e NoSQL Basi di dati a oggetti Tipi Classi Metodi Gerarchie di generalizzazione Persistenza Ridefinizioni dei metodi Ridefinizione con raffinamenti di tipo Basi di dati relazionali a oggetti Modello dei dati di SQL Linguaggio di interrogazione di SQL Estensioni tecnologiche per le basi di dati a oggetti Rappresentazione dei dati e degli identificatori Indici complessi Architettura client-server Transazioni Basi di dati multimediali Tipi di dati multimediali Interrogazioni su dati multimediali Ricerca di documenti Rappresentazione dei dati spaziali 513

7 XIII 13.5 NoSQL Diversificazione dei sistemi Modelli dei dati nei sistemi NoSQL Gestione delle transazioni 518 Note bibliografiche 518 Esercizi Basi di dati per XML HTML Definizione di dati semistrutturati in XML Interrogazione di dati XML XPath XSL XQuery Gestione di dati XML con DBMS relazionali Le basi di dati XML native 549 Note bibliografiche 551 Esercizi Basi di dati semantiche, SPARQL e linked open data Il modello dei dati RDF RDF Schema e OWL Il linguaggio SPARQL Triple e Graph Patterns Clausole FILTER, UNION, OPTIONAL Negazione e modificatori Forme CONSTRUCT, ASK e DESCRIBE Aggregazione, negazione e sotto-query in SPARQL Aspetti avanzati di SPARQL SPARQL e interoperabilità Linked e open data 574 Note bibliografiche 576 Esercizi 576 Parte quinta Architetture evolute per basi di dati Architetture distribuite Architettura client-server Basi di dati distribuite Applicazioni delle basi di dati distribuite Autonomia locale e cooperazione Frammentazione e allocazione dei dati Livelli di trasparenza Classificazione delle transazioni Tecnologia delle basi di dati distribuite Ottimizzazione di interrogazioni distribuite Controllo di concorrenza Atomicità di transazioni distribuite Protocollo di commit a due fasi 597

8 XIV Indice Nuovi record nel log Protocollo in assenza di guasti Protocolli di ripristino Ottimizzazioni del commit a due fasi Altri protocolli di commit Interoperabilità del commit a due fasi: X-Open DTP Basi di dati replicate Nuove funzionalità dei gestori della replicazione Cooperazione di basi di dati eterogenee e autonome 611 Note bibliografiche 615 Esercizi Basi di dati parallele e architetture per il cloud Parallelismo Parallelismo e frammentazione dei dati Speed-up e scale-up Benchmark delle transazioni Le architetture per il cloud computing Programmazione distribuita per il cloud con Hadoop e MapReduce Pig e Pig Latin Caratteristiche di base Modello dei dati Query semplici Query con ordinamenti e raggruppamenti Integrazione con MapReduce Apache Hive 637 Note bibliografiche 638 Esercizi Architetture dei sistemi informativi su Web Tecnologie di base Internet Il World Wide Web Il protocollo HTTP Architetture a tre livelli Common Gateway Interface L architettura Java Servlet Template di pagina e server side scripting Model-View-Controller Architetture multi-livello Il concetto di application server Enterprise Java Bean Architetture a servizi Il concetto di Web Service Il protocollo SOAP Il linguaggio WSDL I Web Service con REST Un confronto tra EJB e Web Service Le architetture per Rich Internet Application 671

9 XV Tecnologie per le RIA DOM JavaScript AJAX JavaScript Object Notation (JSON) HTML 5 e la persistenza a lato client Progettazione delle applicazioni Web Analisi dei requisiti Progettazione concettuale della base di dati Progettazione dell ipertesto Realizzazione dell applicazione 692 Note bibliografiche 694 Esercizi Architetture per l analisi dei dati Architettura di un data warehouse Rappresentazione multidimensionale dei dati Il modello multidimensionale Operazioni nel modello multidimensionale Realizzazione di un data warehouse Rappresentazione relazionale di un data warehouse Operazioni su data mart relazionali Indici bitmap e indici di join Materializzazione delle viste Progettazione di un data warehouse Una metodologia generale Raccolta e analisi dei requisiti Progettazione dei dati Un esempio di progettazione Data mining Il processo di data mining Problemi di data mining Big data 733 Note bibliografiche 737 Esercizi 737 Bibliografia 741 Indice analitico 749 Appendici disponibili sul sito A B C Microsoft Access DB2 Universal Database DBMS open source: Postgres

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