SQL. Storia un po piu in dettaglio. SQL: "storia" Tre livelli per SQL-2. Standard, dialetti, mercato

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1 Trasparenze rielaborate da Atzeni, Ceri, Paraboschi, Torlone Basi di dati: modelli e linguaggi di programmazione McGraw-Hill, 2003 Capitolo 4: SQL-1, prima parte 11/03/2005 SQL Structured Query Language è un linguaggio con varie funzionalità: contiene sia il Data Definition Language sia il Data Manipulation Language ne esistono varie versioni vediamo gli aspetti essenziali, non i dettagli 2 SQL: "storia" prima proposta SEQUEL (1974); prime implementazioni in SQL/DS e Oracle (1981) dal 1983 ca. "standard di fatto" Nuovi standard (1986, poi 1989 e infine 1992, 1999) recepiti in parte 3 Storia un po piu in dettaglio 1986 prevalementemente linguaggio di interrogazione 1989 aggiunta della integrita referenziale 1992 (SQL-2) molto piu ricca, cui faremo riferimento nel seguito 1999 (SQL-3) compatibile con SQL-2 + trigger (regole attive), nuovi tipi, supporto modelli a oggetti. In realta anche SQL-2 non e stato recepito completamente 4 Tre livelli per SQL-2 Entry SQL, corregge imprecisioni di SQL 1989 Intermediate SQL, nucleo adottato dal mercato Full SQL, funzioni avanzate che si stanno via via adottando Standard, dialetti, mercato In realta ogni sistema commerciale adotta un suo dialetto, con diverse intepretazioni semantiche per stesse funzionalita Questoe un problema: Gli standard richiedono accordi tra produttori, e con i grandi utenti Standard a posteriori, costosi per quelli che perdono E lento il processo di standardizzazione 5 6 1

2 Introduzione informale alla sintassi di SQL Una istruzione SQL e un insieme di termini, composti tramie regole sintattiche in cui: TERMINI DEL LINGUAGGIO sono maiuscoli termini variabili sono in minuscolo [termine] indicano termine opzionale puo comparire o meno {termine} il termine contenuto puo non comparire o essere ripetuto un numero arbitrario di volte Alcune volte daremo esempi, non sintassi Attenzione: convenzioni un po diverse sul libro! Esempio di sintassi di istruzione SQL Termine del linguaggio SELECT ListaAttributi FROM ListaTabelle [WHERE Condizione] Termine variabile Puo comparire o meno 7 8 SQL Data Definition Language Definizione di schemi, tabelle, domini in SQL 9 10 Ci servono istruzioni per descrivere i seguenti aspetti di uno schema relazionale Schema (Schema) Vincoli Relazione (Table) Dominio di Attributo (Domain) Schemi

3 Definizione di schemi CREATE SCHEMA nomeschema [AUTHORIZATION nomeutenteproprietario] AUTHORIZATION definisce il proprietario dello schema, colui che lo ha definito Relazioni (Table) E seguita dalle definizioni delle tabelle, domini, vincoli interschema. Non e necessario che siano specificati tutti insieme alla CREATE SCHEMA, si possono aggiungere con il comando ALTER e togliere con la DROP Definizione delle Tabelle in SQL Istruzione CREATE TABLE: definisce uno schema di relazione e ne crea un istanza vuota, cioe senza ennuple specifica attributi, domini e vincoli CREATE TABLE, esempio CREATE TABLE Impiegato( Matricola CHAR(6) PRIMARY KEY, Nome CHAR(20) NOT NULL, Cognome CHAR(20) NOT NULL, Dipart CHAR(15), Stipendio NUMERIC(9) DEFAULT 0, FOREIGN KEY(Dipart) REFERENCES Dipartimento(NomeDip), UNIQUE (Cognome,Nome) ) Attributi (Domini) Vincoli Domini (o data types) Domini di attributi (Domain) Domini elementari (predefiniti) Domini definiti dall'utente (semplici, ma riutilizzabili)

4 Domini elementari CHARACTER (n): singoli caratteri o stringhe di n caratteri, anche di lunghezza variabile (VARCHAR(n)) Es. CHARACTER (20) Es. VARCHAR (30) BIT (n): singoli booleani o stringhe di booleani Usato nei flag, attributi che specificano se la generica nupla rispetta o meno una o piu proprieta Es BIT (2) per rappresentare se una persona e donna o uomo, lavoratore o nonlavoratore Domini numerici, data e ora Numerici, esatti e approssimati Numerici esatti Interi INTEGER, SMALLINT Decimali DECIMAL (i,j) o NUMERIC(i,j) dove i e la precisione, numero di cifre significative j e la scala, numero di cifre dopo la virgola Es. DECIMAL (5,1) > 3453, Continua Domini introdotti in SQL-2 Numerici approssimati (per grandezze fisiche) FLOAT, DOUBLE PRECISION, REAL Mantissa + esponente, come in altri linguaggi Data e ora Date, strutturata in YEAR, MONTH, DAY Time, strutturato in HOUR, MINUTE, SECOND TIMESTAMP, tutti i campi. BOOLEAN, con dominio 0,1 Per rappresentare singoli valori booleani, restrizione di Bit Bit per stringhe di booleani BLOB, CLOB: oggetti (costituiti da binari, Blob o caratteri, Clob) di grandi dimensioni. Memorizzati e trattati diversamente dagli altri valori Usati per informazioni non strutturate (testi) o multimediali (immagini, video) Domini semplici e domini definiti dall utente I domini si possono definire esplicitamente LNAME VARCHAR(15), SEX CHAR, In alternativa si puo dichiarare a parte un dominio e poi citare il nome. La dichiarazione si puo fare con la istruzione CREATE DOMAIN. Domini definiti dall utente Istruzione CREATE DOMAIN: definisce un dominio (semplice), utilizzabile in definizioni di relazioni, anche con vincoli e valori di default CREATE DOMAIN nomedominio AS tipodidato [valore di default] [vincolo] Es. CREATE DOMAIN LNAME_TYPE AS CHAR(9) E poi LNAME LNAME_TYPE

5 Domini definiti dall utente Istruzione CREATE DOMAIN: definisce un dominio (semplice), utilizzabile in definizioni di relazioni, anche con vincoli e valori di default CREATE DOMAIN nomedominio AS tipodidato [valore di default] {vincolo} L insieme dei costrutti di SQL e molto piu limitato di quellitipicideilinguaggiprogrammativi. Es. Non e possibile definire array Questa scelta anche perche e intrinseco al modello relazionale che gli attributi abbiano domini elementari CREATE DOMAIN, esempio CREATE DOMAIN Voto AS SMALLINT DEFAULT NULL CHECK (value >=18 AND value <= 30) Il comando crea flessibilita rispetto al solo utilizzo dei domini elementari. Se cambia qualche caratteristica di un dominio definito dall utente, basta modificarla nella definizione ed e propagata a tutti i riferimenti Es. Se cambia la convenzione sui voti Valore di DEFAULT CREATE TABLE, esempio Es. DEFAULT 0 Se non e specificato, nella definizione si assume NULL come default. Significato: quando in una operazione di inserimento il valore di un attributo non e specificato, si assume il valore di default. 27 CREATE TABLE Impiegato( Matricola CHAR(6) PRIMARY KEY, Nome CHAR(20) NOT NULL, Cognome CHAR(20) NOT NULL, Dipart CHAR(15), Stipendio NUMERIC(9) DEFAULT 0, FOREIGN KEY(Dipart) REFERENCES Dipartimento(NomeDip), UNIQUE (Cognome,Nome) ) 28 Vincoli Cosa e un vincolo E una proprieta sempre valida per le tuple di una o piu relazioni

6 Tipi di vincoli Intrarelazionali proprieta valida all interno di una relazione Interrelazionali proprieta relativa a piu relazioni Vincoli intrarelazionali Vincoli intrarelazionali Vincolo NOT NULL 1. NOT NULL 2. UNIQUE definisce chiavi 3. PRIMARY KEY: chiave primaria (una sola) 4. CHECK, permette di definire sia vincoli intra che inter relazionali, vedremo più avanti Indica che il valore nullo non e ammesso per quel dominio Regola: Quando in un inserimento non e specificato il valore, allora il valore di default deve essere non nullo Vincolo UNIQUE Si applica a uno (A) o un insieme di attributi (I) Impone che i valori dell attributo A o dell insieme I siano una chiave, cioe che tuple diverse abbiano valori diversi su A o I. Fa eccezione il valore nullo, che si assume sempre diverso nelle diverse occorrenze Due forme: nella definizione di un attributo, se forma da solo la chiave Es. Cognome CHAR(20) UNIQUE come elemento separato, se definito su piu attributi Es. Nome CHAR(20) NOT NULL, Cognome CHAR(20) NOT NULL, UNIQUE (Cognome,Nome) Chiavi su più attributi, attenzione Nome CHAR(20) NOT NULL, Cognome CHAR(20) NOT NULL, UNIQUE (Cognome,Nome), Nome CHAR(20) NOT NULL UNIQUE, Cognome CHAR(20) NOT NULL UNIQUE, Non è la stessa cosa!

7 CREATE TABLE, esempio CREATE TABLE Impiegato( Matricola CHAR(6) PRIMARY KEY, Nome CHAR(20) NOT NULL, Cognome CHAR(20) NOT NULL, Dipart CHAR(15), Stipendio NUMERIC(9) DEFAULT 0, FOREIGN KEY(Dipart) REFERENCES Dipartimento(NomeDip), UNIQUE (Cognome,Nome) ) 37 Clausola PRIMARY KEY Serve per specificare la chiave primaria Puo essere usata una sola volta Due forme (come per unique) per un attributo o piu attributi Gli attributi della chiave primaria non possono assumere valori nulli Matricola CHAR(6) PRIMARY KEY Matricola CHAR(6),, PRIMARY KEY (Matricola) 38 CREATE TABLE, esempio CREATE TABLE Impiegato( Matricola CHAR(6) PRIMARY KEY, Nome CHAR(20) NOT NULL, Cognome CHAR(20) NOT NULL, Dipart CHAR(15), Stipendio NUMERIC(9) DEFAULT 0, FOREIGN KEY(Dipart) REFERENCES Dipartimento(NomeDip), UNIQUE (Cognome,Nome) ) 39 Vincoli interrelazionali 40 Vincoli interrelazionali Vincoli di integrita referenziale (IR) REFERENCES e FOREIGN KEY CHECK, vedremo più avanti VincolidiIR Creano un legame tra i valori di n attributi della tabella corrente (detta interna) e i valori di n attributi di una seconda tabella (detta esterna o master, cioe principale) che tipicamente ne costituiscono una chiave di nuovo due sintassi (come in precedenza) per singoli attributi su più attributi E' possibile definire politiche di reazione alla violazione

8 Infrazioni (tabella interna) Codice Data Vigile Prov Numero /2/95 4/3/95 5/4/96 5/2/ MI TO PR PR 39548K E Infrazioni (interna) Codice Data 1/2/95 4/3/95 5/4/96 5/2/98 Vigile Prov Numero MI 39548K TO E39548 PR PR Vigili (esterna o master) Matricola Cognome 3987 Rossi 3295 Neri 9345 Neri 7543 Mori Nome Luca Piero Mario Gino 43 Auto (esterna o master) Prov Numero Cognome MI TO PR 39548K E Rossi Rossi Neri Nome Mario Mario Luca 44 CREATE TABLE, esempio con le due sintassi CREATE TABLE Infrazioni( Codice CHAR(6) NOT NULL PRIMARY KEY, Data DATE NOT NULL, Vigile INTEGER NOT NULL REFERENCES Vigili(Matricola), Provincia CHAR(2), Numero CHAR(6), FOREIGN KEY(Provincia, Numero) REFERENCES Auto(Provincia, Numero) ) Politiche di reazione alle violazioni o referential triggered action Cause di violazione: 1. Si opera sulla tabella interna (TI) inserimento di tupla nella TI modifica di valore di attributo nella TI In entrambi i casi il comando non viene eseguito 2. Si opera sulla tabella esterna/master (TE) Quattro politiche possibili (vedi ) Motivo della asimmetria: la TE e la tabella master Politiche per comando su TE: modifica/cancellazione 1. Cascade: Modifica valore modificato anche nella TI Cancellazione la cancellazione viene propagata alla TI 2. Set null: NULL nella TI 3. Set default: default nella TI 4. No action: rifiutata Politiche per comando su TE: modifica/cancellazione Le due politiche possono essere differenti per modifica/cancellazione Es. DipartCHARACTER (15) REFERENCES Dipartimento (NomeDip) ON DELETE SET NULL ON UPDATE CASCADE

9 Modifiche degli schemi: ALTER Istruzioni SQL di modifica di schema ALTER DOMAIN, modifica domini (default, vincoli) ALTER TABLE, modifica tabelle. Attenzione: Quando si definisce un nuovo vincolo, deve essere soddisafatto dai dati presenti, altrimenti viene rifiutato Modifiche degli schemi: DROP In pratica DROP DOMAIN, cancellazione del dominio (attributo) DROP TABLE, cancellazione della tabella Due opzioni: RESTRICT, un oggetto (dominio, tabella) non e rimosso se non e vuoto CASCADE, viene rimosso l oggetto e tutto cio che e coinvolto nella definizione dell oggetto In molti sistemi si utilizzano strumenti diversi dal codice SQL per definire lo schema della base di dati Es. Form in Access SQL, operazioni sui dati Data Manipulation Language: operazioni sui dati interrogazione: SELECT modifica: INSERT, DELETE, UPDATE

10 Operazioni di interrogazione L operazione SELECT Due forme per la SELECT SQL interrogazioni SELECT non nidificata: usata in interrogazioni semplici SELECT nidificata: usata in interrogazioni complesse Al contrario dell algebra relazionale, SQL e un linguaggio dichiarativo: specificacosasivuole, non come lo si vuole. E l ottimizzatore del DBMS che sceglie la implementazione ottima dal punto di vista dei costi Poiche tuttavia esistono molte espressioni diverse per la stessa interrogazione in SQL, occorre privilegiare nella scelta non la efficienza ma la leggibilita e comprensibilita Istruzione SELECT: sintassi Interrogazioni semplici: istruzione SELECT non nidificata SELECT ListaAttributi FROM ListaTabelle [WHERE Condizione] Lista attributi e la "target list, lista obiettivo, che si vuole riprodurre come esito della interrogazione clausolafrom clausolawhere

11 Istruzione SELECT: semantica SELECT ListaAttributi FROM ListaTabelle [WHERE Condizione] Seleziona tra le righe del prodotto cartesiano delle tabelle citate nella FROM, quelle che soddisfano le condizioni presenti nella WHERE, e di esse ne rappresenta solo gli attributi nella target list Un primo insieme di esercizi Maternità Legami Logici Chiavi Paternità Madre Luisa Luisa Anna Anna Maria Maria Padre Sergio Figlio Maria Olga Filippo Figlio Olga Filippo Persone Nome Età Reddito Maria Anna Filippo Olga Sergio Luisa Maternità Madre Figlio Luisa Maria Paternità Luisa Anna Anna Maria Maria Olga Filippo Padre Figlio Sergio Olga Filippo Persone Nome Età Reddito Maria 55 Anna 50 Filippo Olga 30 Sergio 85 Luisa Trova a mente: - I figli di Luisa - Le nonne - I genitori di Olga -I genitori con piu di un figlio 64 Selezione e proiezione Nome e reddito delle persone con meno di trenta anni PROJ Nome, Reddito (SEL Eta<30 (Persone)) select nome, reddito from persone where eta < 30 Maternità Madre Figlio Luisa Maria Luisa Anna Olga Anna Filippo Maria Maria Paternità Padre Figlio Sergio Olga Filippo Persone Nome Età Reddito Maria Anna Filippo Olga Sergio Luisa Persone Nome Reddito Età Reddito Filippo Maria Anna Filippo Olga Sergio Luisa

12 Ridenominazione SELECT, abbreviazioni Si possono fare ridenominazioni su attributi e relazioni con la clausola AS select nome, reddito from persone where eta < 30 Esempio: Impiegato as I Si puo anche omettere AS Esempio: ImpiegatoI Puo scriversi, per ragioni di leggibilita, come select nome, reddito from persone as personegiovani where eta < Selezione, senza proiezione SELECT, abbreviazioni Nome, età e reddito delle persone con meno di trenta anni SEL Eta<30 (Persone) select * from persone where eta < 30 select * from persone where eta < 30 E EQUIVALENTE A select nome, età, reddito from persone where eta < Proiezione, senza selezione SELECT, abbreviazioni Nome e reddito di tutte le persone R(A,B) PROJ Nome, Reddito (Persone) select nome, reddito from persone select * from R equivale a select X.A as A, X.B as B from R X where true

13 Espressioni nella target list Maria Anna Filippo Olga Sergio Luisa Trova il reddito di, e lo divide per due, trovando quindi il reddito semestrale Select Reddito/2 as redditosemestrale from Persone where Nome = ' Condizione complessa Trova tutti gli attributi delle persone per le quali il reddito e >25 e l eta e compresa tra 30 e 60 select * from persone where reddito > 25 and (eta >= 30 and eta <= 60) Maternità Madre Figlio Persone Luisa Maria Nome Età Reddito Luisa Anna Olga Anna Filippo Maria Maria Anna Maria Filippo Paternità Padre Figlio Sergio Olga Olga Sergio Filippo Luisa Condizione LIKE Gestione dei valori nulli Seleziona stringhe di caratteri - indica carattere arbitrario % indica stringa con un numero arbitrario di caratteri Esempio: Le persone che hanno un nome che inizia per 'A' e ha una 'd' come terza lettera select * from persone where nome like 'A_d%' 75 Stesso significato dell algebra relazionale Impiegati Matricola Cognome Filiale Età Rossi Neri Milano Roma Bruni Neri Milano NULL Bruni Milano NULL Gli impiegati la cui età è o potrebbe essere maggiore di 40 SEL Età > 40 OR Età IS NULL (Impiegati) 76 Gli impiegati la cui età è o potrebbe essere maggiore di 40 SEL Età > 40 OR Età IS NULL (Impiegati) select * from impiegati where eta > 40 or eta is null Ricordiamo ancora il significato della SELECT SELECT ListaAttributi FROM ListaTabelle [WHERE Condizione] Seleziona tra le righe del prodotto cartesiano delle tabelle citate nella FROM, quelle che soddisfano le condizioni presenti nella WHERE, e di esse ne rappresenta solo gli attributi nella target list

14 Relazione tra SQL e algebra relazionale Date due schemi relazionali R1(A1,A2), R2(A3,A4) Select A1, A4 From R1, R2 Where A2 = A3 prodotto cartesiano (FROM) selezione (WHERE) proiezione (SELECT) SQL e algebra relazionale R1(A1,A2) R2(A3,A4) Select A1, A4 From R1, R2 Where A2 = A3 PROJ A1,A4 (SEL A2=A3 (R1 PROD CART R2)) Clausola PUNTO (.) Esempio Vi puo essere ambiguita nel riferire un attributo attraverso il nome, es. quando piu tabelle hanno lo stesso attributo Es. R1(A1, A2), R2 (A2, A3) In questi casi occorre usare la notazione nometabella.nomeattributo Schema Impiegato (Nome, Cognome, Citta, Dipartimento, Ufficio) Dipartimento (Nome, Citta ) Seleziona Nome (degli impiegati), Cognome, Citta (del dipartimento) degli impiegati Dove sono gli attributi nello schema? Esempio Esempio Schema Impiegato (Nome, Cognome, Citta, Dipartimento, Ufficio) Dipartimento (Nome, Citta ) Schema Impiegato (Nome, Cognome, Citta, Dipartimento, Ufficio) Dipartimento (Nome, Citta ) Seleziona Nome (degli impiegati), Cognome, Citta (del dipartimento) degli impiegati Vogliamo trovare Nome, Cognome e Citta del Dipartimento di tutti gli impiegati

15 Esempio Utilita delle ridenominazioni Schema Impiegato (Nome, Cognome, Citta, Dipartimento, Ufficio, Dipartimento (Nome, Citta ) Per Dipartimento Select I.Nome, Non Cognome, e necessario D.Citta usare la clausola. From Impiegato as I, Dipartimento as D Where Dipartimento = D.Nome Possono essere necessarie ridenominazioni nella selezione nella target list Select I.Nome, Cognome, D.Citta From Impiegato as I, Dipartimento as D Where Dipartimento = D.Nome select X.A1 AS B1,... from R1 X, R2 Y, R1 Z where X.A2 = Y.A3 AND Utilita delle ridenominazioni Ridenominazioni e variabili Schema R1(A1,A2), R2 (A3,A4) REN B1,B2 A1,A4 ( PROJ A1,A4 (SEL A2 = A3 AND A4 = C1 ( R1 JOIN R2 JOIN REN C1,C2 A1,A2 (R1)))) Si puo tradurre in select X.A1 AS B1, Y.A4 AS B2 from R1 X, R2 Y, R1 Z where X.A2 = Y.A3 AND Y.A4 = Z.A1 In effetti una ridenominazione svolge in SQL il ruolo che le variabili svolgono nei linguaggi programmativi. Es.... From Impiegato I1, Impiegato I2... E come se fossero create due versioni diverse della stessa tabella Impiegato Per questa ragione useremo nel seguito per le ridenominazioni anche il termine variabili Gestione duplicati in SQL In SQL, al contrario dell algebra relzionale, la tabella finale mantiene eventuali tuple distinte duplicate. Quindi per eliminarle, occorre utilizzare la clausola DISTINC cognome e filiale di tutti gli impiegati Matricola Cognome Filiale Stipendio 7309 Neri Napoli Neri Milano Rossi Roma Rossi Roma 64 PROJ Cognome, Filiale (Impiegati)

16 select cognome, filiale from impiegati Cognome Neri Neri Rossi Rossi Filiale Napoli Milano Roma Roma Cognome Neri Neri Rossi select distinct cognome, filiale from impiegati Filiale Napoli Milano Roma 91 Maternità Paternità Madre Luisa Luisa Anna Anna Maria Maria Padre Sergio Figlio Maria Olga Filippo Figlio Olga Filippo Persone Nome Età Reddito Maria Anna Filippo Olga Sergio Luisa Selezione, proiezione e join I padri di persone che guadagnano più di venti mila PROJ Padre (Paternita JOIN Figlio =Nome SEL Reddito>20 (persone)) Maternità Madre Figlio Persone Luisa Maria Nome Età Reddito Luisa Anna Olga Anna Filippo Maria Maria Anna Maria Filippo Paternità Padre Figlio Sergio Olga Olga Sergio Filippo Luisa Selezione, proiezione e join I padri di persone che guadagnano più di venti mila select distinct padre from persone, paternita where figlio = nome and reddito > 20 Risultato Maternità Madre Figlio Persone Luisa Maria Nome Età Reddito Luisa Anna Olga Anna Filippo Maria Maria Anna Maria Filippo Paternità Padre Figlio Sergio Olga Olga Sergio Filippo Luisa Join naturale Padre e madre di ogni persona Algebra: Paternita JOIN Maternita SQL select Paternita.figlio, padre, madre from Maternita, Paternita where Paternita.figlio = Maternita.figlio Maternità Madre Figlio Persone Luisa Maria Nome Età Reddito Luisa Anna Olga Anna Filippo Maria Maria Anna Maria Filippo Paternità Padre Figlio Sergio Olga Olga Sergio Filippo Luisa Le persone che guadagnano più dei rispettivi padri; mostrare nome, reddito e reddito del padre PROJ Nome, Reddito, RP (SEL Reddito>RP (REN NP,EP,RP Nome,Eta,Reddito (Persone) JOIN NP=Padre (paternita JOIN Figlio =Nome persone))) Maternità Madre Figlio Luisa Maria Luisa Anna Olga Anna Filippo Maria Maria Paternità Padre Figlio Sergio Olga Filippo Persone Nome Età Reddito Maria Anna Filippo Olga Sergio Luisa

17 Le persone che guadagnano più dei rispettivi padri; mostrare nome, reddito e reddito del padre select f.nome, f.reddito, p.reddito from persone p, paternita, persone f wherep.nome= padre and figlio = f.nome and f.reddito > p.reddito Maternità Madre Figlio Luisa Maria Luisa Anna Olga Anna Filippo Maria Maria Paternità Padre Figlio Sergio Olga Filippo Persone Nome Età Reddito Maria Anna Filippo Olga Sergio Luisa SELECT, con ridenominazione del risultato select figlio, f.reddito as reddito, p.reddito as redditopadre from persone p, paternita, persone f where p.nome = padre and figlio = f.nome and f.reddito > p.reddito 98 17