Fasi del ciclo di vita una possibile articolazione æ Attivitça preliminari æ Analisi æ Progettazione æ Realizzazione æ Installazione, transizione, ges

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1 PROGETTAZIONE DI BASI DI DATI: METODOLOGIE E MODELLI 5í0 Progettazione di basi di dati æ çe una delle attivitça del processo di sviluppo dei sistemi informatici æ va quindi inquadrata in un contesto piçu generale: il ciclo di vita dei sistemi informatici: í Insieme e sequenzializzazione delle attivitça svolte da analisti, progettisti, utenti, nello sviluppo e nell'utilizzazione dei sistemi informatici. í Si tratta di una attivitça iterativa èperciço ëciclo"è 5í1

2 Fasi del ciclo di vita una possibile articolazione æ Attivitça preliminari æ Analisi æ Progettazione æ Realizzazione æ Installazione, transizione, gestione, manutenzione Al termine èe non soloè di ciascuna fase, deve essere svolta una attivitça di veriæca èvalidazioneè della qualitça dei prodotti. Anche in caso di aædamento all'esterno delle attivitça di sviluppo, buona parte delle fasi del ciclo di vita rimangono di interesse. 5í2 Analisi Attivitça volta alla individuazione dei requisiti dell'applicazione, in tutti i dettagli signiæcativi. Le informazioni vengono acquisite attraverso æ interazione con gli utenti èa diversi livelliè æ studio delle realizzazioni esistenti æ studio della normativa 5í3

3 Progettazione Attivitça volta alla individuazione delle modalitça secondo cui l'applicazione risponderça ai requisiti. In questa fase vengono deæniti æ i dati di ingresso e uscita e la loro organizzazione æ l'architettura hardware e software æ la organizzazione dei moduli software 5í4 Analisi e progettazione Analisi deænizione di un problema; ëche cosa" esame delle procedure aziendali scopo dell'analisi çe la modellazione, la costruzione di un modello preciso, ma astratto rispetto alle realizzazioni Progettazione risoluzione di un problema; ëcome" automatizzazione delle procedure 5í5

4 æ prodotti fondamentali della fase di analisi sono le rappresentazioni del sistema secondo opportuni formalismi æ poichçe in un sistema abbiamo processi èfunzioniè e dati, l'analisi deve riguardare entrambi gli aspetti í analisi dei dati í analisi delle funzioni æ l'analisi delle funzioni puço apparire piçu ënaturale" perchçe fa riferimento alle attivitça che vengono svolte æ l'analisi dei dati çe perço essenziale per studiare i æussi informativi èsoprattutto interprocessoè ed çe per certi aspetti piçu semplice perchçe i dati sono piçu stabili e piçu facilmente analizzabili in dettaglio 5í6 æ lo studio di metodologie complete per lo sviluppo di sistemi informativi èe informaticiè çe oltre gli obiettivi di un corso di basi di dati æ il ruolo centrale dei dati èe quindi delle basi di datiè giustiæca uno studio autonomo della progettazione di basi di dati 5í7

5 Metodologia æ articolazione delle attivitça in fasi, con input e prodotti æ strategie per i vari passi e criteri di scelta æ modelli per la rappresentazione dei prodotti delle varie fasi Proprietça: æ generalitça èrispetto alle applicazioni e ai sistemiè æ qualitça del prodotto ècorrettezza, completezza, eæcienza,...è æ facilitça d'uso 5í8 Fasi del processo di progettazione di basi di dati Analisi dei requisiti e progettazione concettuale: raccolta ed esame delle speciæche; costruzione di uno schema concettuale èdescrizione dei dati in un modello astrattoè e di un glossario Progettazione logica: deænizione dello schema logico della base di dati èdescrizione utilizzata dagli utenti e dai programmiè Progettazione æsica: deænizione dei parametri realizzativi di livello piçu basso La progettazione di basi di dati segue l'articolazione in livelli dei sistemi, aggiungendo anzi un livello piçu astratto 5í9

6 æ il prodotto fondamentale della prima fase èanalisi e progettazione concettualeè çe lo schema concettuale ècon la documentazione associataè, cioçe uno schema dei dati secondo un modello concettuale æ i modelli concettuali vengono spesso utilizzati æn dall'inizio dell'ativitça di analisi e sono molto utili anche per la comunicazione fra specialisti e non specialisti èanalisti e committentiè æ vediamo in dettaglio un modello concettuale 5í10 Modello dei dati æ costrutti utilizzati per organizzare i dati di interesse æ componente fondamentale: meccanismi di strutturazione èo costruttori di tipoè æ ad esempio, il modello relazionale prevede il costruttore relazione, che permette di deænire insiemi di record omogenei 5í11

7 Le relazioni possono essere rappresentate per mezzo di tabelle docenza Corso Docente Basi di dati Rossi Impianti Neri Linguaggi Verdi ::: ::: manifesto CdL Materia Anno II Basi di dati 5 II Impianti 5 II Linguaggi 4 IE Linguaggi 5 IE Impianti 5 ::: ::: ::: 5í12 In ogni base di dati esistono: æ lo schema, sostanzialmente invariante nel tempo, che ne descrive la struttura èaspetto intensionaleè; nell'esempio, le intestazioni delle tabelle æ l'istanza, costituita dai valori attuali, che possono cambiare molto e molto rapidamente èaspetto estensionaleè; 5í13

8 Due tipi èprincipaliè di modelli: æ modelli logici: utilizzati nei DBMS esistenti per l'organizzazione dei dati; ad essi fanno riferimento i programmi; sono indipendenti dalle strutture æsiche; æ modelli concettuali: peremettono di rappresentare i dati in modo indipendente da ogni sistema, cercando di descrivere i concetti del mondo reale; sono utilizzati nelle fasi preliminari di progettazione; il piçu noto çe il modello Entity-Relationship 5í14 æ i modelli concettuali vengono spesso utilizzati æn dall'inizio dell'attivitça di analisi e sono molto utili anche per la comunicazione fra specialisti e non specialisti èanalisti e committentiè æ i modelli concettuali sono stati introdotti per ovviare al limitato potere espressivo e alla ërigiditça" dei modelli logici 5í15

9 æ in un modello concettuale ècome in ogni modello dei datiè, i dati possono essere descritti a due livelli: estensionale, relativo ai dati veri e propri, fortemente variabile nel tempo intensionale, o dello schema relativo alla struttura dei dati, molto piçu stabile æ in sede di progettazione, interessa èsoloè lo schema, in quanto astrazione del livello estensionale 5í16 æ lo schema concettuale çe una rappresentazione delle classi dei dati di interesse e delle loro correlazioni, in modo indipendente da ogni aspetto realizzativo èpoi, la realizzazione sarça basata sullo schema concettuale, ma non viceversaè æ si utilizzano rappresentazioni graæche degli schemi concettuali èche hanno un signiæcato ben preciso, non solo ëscatole e frecce"è 5í17

10 Il modello E-R èentity-relationshipè æ il piçu diæuso modello concettuale æ attenzione: ne esistono molte versioni, èpiçu o menoè diverse l'una dall'altra 5í18 I costrutti del modello E-R æ entitça æ relationship æ attributi æ identiæcatori æ generalizzazioni e sottoinsiemi 5í19

11 entitça: classe di oggetti èfatti, personeè del frammento di interesse del mondo reale, con proprietça omogenee e con esistenza ëautonoma"; es. persone, cittça, aziende, fatture, ordini relationship: legame logico fra due o piçu entitça, di interesse per l'applicazione; classe di fatti di interesse 5í20 entitça: la classe di oggetti omogenei èe il loro tipoè occorrenza èo istanzaè di entitça: ciascun elemento della classe æ nello schema concettuale rappresentiamo le entitça, non le singole istanze èëastrazione"è 5í21

12 æ ogni entitça ha un nome che la identiæca univocamente nello schema í nomi espressivi í opportune convenzioni èad esempio, sempre singolareè 5í22 Entitça: rappresentazione graæca Impiegato Regione Cittça Azienda 5í23

13 relationship legame logico fra due o piçu entitça, di interesse per l'applicazione; classe di fatti di interesse æ spesso non tradotto per evitare la confusione con relazione ètraduzione di relationè æ anche tradotto con correlazione o associazione 5í24 occorrenza èo istanzaè di relationship: n-upla ècoppia, terna,...è di istanze di entitça, una per ciascuna entitça coinvolta relationship: insieme di n-uple omogenee per æ tipo èentitça di provenienzaè æ signiæcato èrispetto all'applicazioneè 5í25

14 Relationship: rappresentazione graæca Studente Esame æææææ æ Corso Persona Residenza æææææ æ Cittça 5í26 æ due entitça possono essere coinvolte in piçu relationship Nascita æææææ æ Persona Residenza æææææ æ Cittça 5í27

15 un dettaglio formale: æ le istanze di una relationship formano un insieme: non ci possono essere elementi ripetuti æ si tratta di una relazione nel senso matematico del termine: èsottoinsieme del prodotto cartesiano degli insiemi di istanze coinvolteè Paziente Visita ææææ æ æ? Medico 5í28 æ le relationship possono coinvolgere piçu di due entitça æ Dipartimento æææ Fornitura æ æ æ æ æ æ Prodotto Venditore A fornisce stampanti al Dip Personale B ë fotocopiatrici ë ë Personale A ë calcolatori ë ë Ricerca C ë calcolatori ë ë Personale 5í29

16 æ una relationship puço coinvolgere ëdue volte" la stessa entitça èrelationship ricorsivaè æ puço essere necessario distinguere ëruoli" Conoscenza ææææ æ æ Predecessore Successione ææææ æ æ Successore Persona Sovrano 5í30 æ possono esistere relationship ternarie ricorsive Superæcie Peggiore Confronto æææææ æ Migliore Migliore Peggiore Superæcie Sanchez Navratilova Terra Navratilova Sanchez Erba Graf Sanchez Erba Tennista 5í31

17 attributo: proprietça elementare di un'entitça o una relationship, di interesse ai æni dell'applicazione æ un attributo associa un valore a ciascuna occorrenza dell'entitça èo relationshipè su cui çe deænito Voto e Matricola Nome e e Studente æ æææ Esame æ æ æ æ æ æ Corso e Codice e Denominazione e Professore 5í32 Uno schema E-R Cognome Codice DIREZIONE Telefono Stipendio Età IMPIEGATO AFFERENZA Data afferenza DIPARTIMENTO Nome PARTECIPAZIONE COMPOSIZIONE Nome Budget PROGETTO Data consegna Data inizio SEDE Città Numero civico Indirizzo Via CAP 5í33

18 Altri costrutti e dettagli del modello: æ cardinalitça delle relationship æ identiæcatori æ gerarchie 5í34 Cardinalitça delle relationship æ permettono di speciæcare il numero minimo e massimo di occorrenze della relationship cui ciascuna occorrenza di una entitça deveèpuço partecipare æ per semplicitça usiamo: í 0 e 1 per la cardinalitça minima: 0 = ëçe opzionale"; 1 = ëçe obbligatoria" í 1 e ën" per la massima: ën" non pone alcun limite æ con riferimento alle cardinalitça massime, abbiamo relationship: uno a uno, uno a molti, molti a molti 5í35

19 æ le cardinalitça vanno speciæcate per ciascuna entitça che partecipa alla relationship E1 èm, Mè æ æææ R æ æ æ æ æ æ èp,pè E2 æ ogni occorrenza di E1 partecipa ad almeno m e al piçu M occorrenze di R æ ogni occorrenza di E2 partecipa ad almeno p e al piçu P occorrenze di R 5í36 Relationship ëmolti a molti" Persona è0,nè Amicizia æææææ æ è0,nè Animale Montagna è0,nè Scalata æææææ æ è1,nè Alpinista Macchinista è1,nè Abilitazione æææææ æ è1,nè Locomotore 5í37

20 Relationship ëuno a molti" Persona è0,1è Impiego æææææ æ è0,nè Societça Cinema è0,1è Ubicazione ææææ æ æ è1,nè Localitça Comune è1,1è Ubicazione ææææ æ æ è1,nè Provincia 5í38 Relationship ëuno a uno" Professore è0,1è Titolaritça æææææ æ è0,1è Cattedra Professore di ruolo è1,1è Titolaritça æææææ æ è0,1è Cattedra Professore di ruolo è1,1è Titolaritça æææææ æ è1,1è Cattedra coperta 5í39

21 Due avvertenze: æ attenzione al ëverso" nelle relationship uno a molti æ le relationship obbligatorie-obbligatorie spesso hanno poco senso 5í40 Cardinalitça di attributi Possono essere usate per: æ indicare opzionalitça èmolto utili, corrispondono ai valori nulliè æ per indicare attributi multivalore ènon sempre utilizzatiè (0,N) Targa automobile PERSONA Nome (0,1) Numero patente 5í41

22 Identiæcatore di una entitça æ ëstrumento" per l'identiæcazione univoca delle occorrenze æ çe costituito da í attributi èuno o piçuè dell'entitça: identiæcatore interno í èda attributi eè entitça esterne èattraverso relationshipè: identiæcatore esterno æ ogni entitça deve avere èalmenoè un identiæcatore 5í42 Identiæcatori interni Targa Data di nascita AUTOMOBILE Modello PERSONA Cognome Nome Colore Indirizzo 5í43

23 Identiæcatore esterno Matricola Nome Anno Iscrizione STUDENTE (1,1) (1,N) ISCRIZIONE UNIVERSITÀ Città Cognome Indirizzo 5í44 æ perchçe non parliamo degli identiæcatori delle relationship? 5í45

24 Uno schema con attributi e identiæcatori Codice (0,1) (1,1) DIREZIONE Cognome Stipendio Età IMPIEGATO (0,N) (0,1) (1,N) AFFERENZA Data afferenza DIPARTIMENTO (1,1) (1,N) Telefono Nome PARTECIPAZIONE COMPOSIZIONE Nome Budget (0,1) Data consegna (1,N) PROGETTO Data inizio (1,N) SEDE Città Numero civico Indirizzo Via CAP 5í46 Generalizzazione æ uomo e donna sono i due casi particolari di persona æ dipendente çe un concetto che generalizza i concetti di funzionario, impiegato, dirigente 5í47

25 Generalizzazione æ mette in relazione una o piçu entitça E 1, E 2, :::, E n con un'altra entitça E, di esse piçu generale, nel senso che le comprende come caso particolare æ ogni proprietça di E çe signiæcativa per E 1, E 2, :::, E n æ ogni occorrenza di E i çe occorrenza anche di E æ ogni occorrenza di E çe occorrenza di al piçu una E i 5í48 æ E 1, E 2, :::, E n sono specializzazioni èsottotipi, sottoinsiemiè die æ le proprietça èattributi, relationship, altre generalizzazioniè di E vengono ereditate da E 1, E 2, :::, E n èe non rappresentate esplicitamenteè 5í49

26 Dipendente,, Impiegato Funzionario Dirigente 5í50 Cittça æ æææ Nascita æ æ æ æ Persona,@ dcognome d Nome Dipartimento d Professore Studente æ ogni professore çe una persona æ ogni studente çe una persona æ nessun professore çe studente e viceversa æ esistono persone che non sono nçe studenti nçe professori æ ogni studente ha nome, cognome e cittça di nascita èereditatiè 5í51

27 æ una generalizzazione çe completa se ogni occorrenza del ëgenitore" çe occorrenza di uno dei ægli Persona ecodice Fiscale ecognome e Uomo Donna e Pos Militare 5í52 æ nel caso di generalizzazione con un solo æglio si parla di sottoinsieme èo gerarchia is-aè æ ovviamente, non si puço avere Studente 5í53

28 æ possono esistere gerarchie a piçu livelli e multiple gerarchie allo stesso livello æ un'entitça puço essere inclusa in piçu gerarchie, come genitore eèo come æglio æ alcune conægurazioni non hanno senso æ il genitore di una gerarchia completa puço non avere identiæcatore èpurchçe ce l'abbiano tutte le entitça æglieè 5í54 Codice Fiscale Cognome Età PERSONA Stipendio Matricola UOMO DONNA IMPIEGATO STUDENTE Situazione militare SEGRETARIO DIRETTORE PROGETTISTA Orario RESPONSABILE DI PROGETTO 5í55

29 Documentazione associata æ dizionario dei dati èentitça, relationship, attributi, gerarchieè æ vincoli non esprimibili 5í56 Entitça Descrizione Attributi Identiæcatore Impiegato Impiegato che lavora nella azienda Progetto Progetti ai quali lavorano gli impiegati della azienda Dipartimento Dipartimenti delle sedi della azienda Sede Sede della azienda in una certa cittça Codice, Cognome, Stipendio, Etça Nome, Budget, Data consegna Telefono, Nome Codice Nome Cittça, Indirizzo Cittça Nome, Sede 5í57

30 Relationship Descrizione Entitça Coinvolte Attributi Direzione Aæerenza Partecipazione Composizione Associa un dipartimento al suo direttore Associa un impiegato al suo dipartimento Associa agli impiegati iprogetti sui quali lavorano Associa una sede ai dipartimenti di cui çe composta Impiegato, Dipartimento Impiegato, Dipartimento Impiegato, Progetto Dipartimento, Sede Data aæerenza Data inizio 5í58 è1è è2è è3è è4è Vincoli di integritça sui dati Un impiegato puço essere direttore solo del dipartimento a cui aæerisce. Un impiegato non puço avere uno stipendio maggiore del direttore del dipartimento al quale aæerisce. Un impiegato non puço partecipare a un progetto se non aæerisce a nessun dipartimento. Il budget di un progetto deve essere superiore alla somma degli stipendi degli impiegati che vi partecipano. 5í59