Il Modello Relazionale e le operazioni

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1 Il Modello Relazionale e le operazioni Prof. Giuseppe Di Capua UD 5

2 Modello Logico Nello sviluppo della teoria dei database sono emersi quattro tipi diversi di modelli per le basi di dati: 1. Modello gerarchico 2. Modello reticolare 3. Modello relazionale 4. Modello ad Oggetti

3 Modello relazionale Rappresenta il database come un insieme di tabelle. E considerato attualmente il modello più semplice ed efficace, perché: è più vicino al modo consueto di pensare i dati; si adatta in modo naturale alla classificazione e alla strutturazione dei dati. AGENTE CLIENTE ORDINI RIGHE ARTICOLI

4 Modello relazionale: concetti di base Il modello relazionale si basa sul concetto matematico di relazione tra insiemi di oggetti. Cos è una relazione? Definizione matematica Dati n insiemi A 1, A 2,, A n, si dice relazione un sottoinsieme dell insieme di tutte le n-uple a 1, a 2,, a n che si possono costruire prendendo nell ordine un elemento a 1 dal primo insieme A 1, a 2 dal secondo insieme A 2, e così via. n = grado della relazione A i = dominio i-esimo della relazione a 1, a n = tupla L insieme delle tuple si chiama cardinalità della relazione.

5 Modello relazionale: concetti di base La relazione è rappresentata con una tabella, avente tante colonne quanti sono i domini (grado) e tante righe quante sono le n-uple (cardinalità). A 1 A 2 A N a 1 a 2 a n Domini I nomi dei domini sono i nomi delle colonne, i valori che compaiono in una colonna sono omogenei tra loro (appartengono allo stesso dominio). tupla grado cardinalità La relazione (collezione di tuple) è un entità, ogni tupla è un istanza dell entità, le colonne sono gli attributi dell entità, il dominio è l insieme dei possibili valori di un attributo.

6 Modello relazionale: concetti di base La chiave della relazione è un attributo o una combinazione di attributi che identificano univocamente le tuple: ogni riga della tabella possiede valori diversi per l attributo (o gli attributi) chiave. CLIENTI PAGAMENTI FATTURE RIGHE FATTURE Il modello relazionale di un database è un insieme di tabelle, sulle quali si possono effettuare operazioni e tra le quali possono essere stabilite delle associazioni.

7 Chiave primaria Chiave su cui non sono ammessi nulli Notazione: sottolineatura Matricola Cognome Nome Corso Nascita NULL Mario Ing Inf 5/12/ Rossi Mario Ing Civile 3/11/ Neri Piero Ing Mecc 10/7/ Neri Mario Ing Inf NULL Neri Mario NULL 5/12/78

8 Modello relazionale: requisiti a. tutte le righe della tabella contengono lo stesso numero di colonne; b. gli attributi rappresentano informazioni elementari (atomiche), ovvero non scomponibili ulteriormente; c. i valori assunti da un campo appartengono al dominio dei valori possibili per quel campo, ovvero sono omogenei tra loro; d. in una relazione, ogni riga è diversa da tutte le altre, ovvero esiste un attributo o una combinazione di attributi che identificano univocamente la n-upla; e. le n-uple compaiono nella tabella secondo un ordine non prefissato, ovvero non è rilevante il criterio con il quale le righe sono sistemate nella tabella.

9 Modello relazionale: requisiti f. Ogni campo ha un suo nome univoco; g. Ogni colonna ha un formato che rappresenta il tipo di dato rappresentato (testo, numero, data, ecc ); h. Ogni colonna ha una dimensione che rappresenta la lunghezza del dato; i. In ogni colonna i dati possono essere obbligatori o meno.

10 Esempio Archivio Campo Chiave Formato Dimensione Docenti Codice primaria carattere 5 Nome carattere 40 Qualifica carattere 7 Materia carattere 3 Classi Sigla primaria carattere 3 NumeroAlunni numerico 2 Aula numerico 3 Insegna CodiceDocente primaria carattere 5 SiglaClasse primaria carattere 3 NumeroOre numerico 2

11 L integrità referenziale Nella definizione dei concetti fondamentali del modello relazionale, oltre alla regola di integrità sull'entità, che non consente valori nulli per la chiave, esiste una seconda regola di integrità, detta di integrità referenziale. L integrità referenziale è un insieme di regole del modello relazionale che garantiscono l'integrità dei dati quando si hanno relazioni associate tra loro attraverso la chiave esterna: queste regole servono per rendere valide le associazioni tra le tabelle e per eliminare gli errori di inserimento, cancellazione o modifica di dati collegati tra loro. L integrità referenziale viene rispettata quando per ogni valore non nullo della chiave esterna, esiste un valore corrispondente della chiave primaria nella tabella associata.

12 Integrità referenziale informazioni in relazioni diverse sono correlate attraverso valori comuni le correlazioni debbono essere "coerenti Le correlazioni avviene tra chiavi primarie e chiavi esterne

13 Es: si consideri un database relazionale che contiene una tabella dei clienti e una tabella degli ordini, in cui il codice del cliente della tabella Ordini è associato alla chiave della tabella Clienti: Clienti Ordini Codice Nome Indirizzo NumOrdine Data CodCliente Applicare l'integrità referenziale al database significa garantire che un valore presente nella tabella Ordini per la chiave esterna CodCliente abbia un corrispondente valore di Codice in una delle righe della tabella Clienti. Inoltre non si deve consentire la cancellazione di un cliente dalla tabella Clienti se ci sono righe nella tabella Ordini che si riferiscono ad esso.

14 Matricola Vigili Cognome Rossi Neri Neri Nome Luca Piero Mario Mori Gino 7543 Infrazioni Codice Data 1/2/95 4/3/95 5/4/96 5/2/98 Vigile Prov Numero MI TO PR PR 39548K E

15 Formulazione generale del concetto di integrità referenziale In generale data una tabella R1 avente come chiave l'attributo Kl e una tabella R2 avente come chiave esterna KE2 associata a Kl, le regole dell'integrità referenziale impongono che ogni valore di KE2 deve avere un valore uguale di Kl in una delle righe della tabella Rl, oppure il valore di KE2 deve essere nullo. K1 A1 A2 A3 K2 B1 B2 B3 KE2

16 Quando viene applicata l'integrità referenziale, è necessario osservare le seguenti regole pratiche: non è possibile immettere un valore nella chiave esterna della tabella associata, se tale valore non esiste tra le chiavi della tabella primaria. È possibile, comunque, immettere un valore nullo nella chiave esterna, per rappresentare il fatto che le righe non sono correlate. Per esempio un ordine non può essere assegnato ad un cliente che non esiste nella tabella Clienti. non è possibile eliminare una riga dalla tabella primaria, se esistono righe legate ad essa attraverso la chiave esterna nella tabella correlata. Per esempio non è possibile eliminare un cliente dalla tabella Clienti se ci sono ordini assegnati a quel cliente nella tabella Ordini. inoltre non si può modificare, come è ovvio, il valore alla chiave nella tabella primaria, se ad essa corrispondono righe nella tabella correlata. Per esempio non è possibile modificare il valore alla chiave di un cliente se ci sono ordini per quel cliente già registrati nella tabella Ordini.

17 Operazioni relazionali Agiscono su una relazione (tabella) per ottenere una nuova relazione (tabella). Effettuano le interrogazioni alle basi di dati per ottenere le informazioni desiderate, estraendo da una tabella una sottotabella o combinando tra loro due o più tabelle.

18 Operazioni relazionali Selezione Proiezione Congiunzione o Join Unione Intersezione Differenza

19 Selezione La selezione genera una nuova tabella costituita solo dalle n-uple della tabella di partenza che soddisfano una determinata condizione: vengono selezionate le righe con i valori degli attributi corrispondenti alla condizione prefissata. La tabella ottenuta possiede tutte le colonne della tabella di partenza e quindi ha lo stesso grado; la cardinalità della nuova tabella può essere minore o uguale alla tabella di partenza (solitamente è minore).

20 Selezione: esempio Se si vuole l'elenco dei clienti della provincia di Milano, si effettua sulla relazione Clienti una selezione per Provincia = MI estraendo dalla tabella tutte le righe che hanno quel valore per la colonna provincia, ottenendo così una nuova tabella.

21 Selezione: esempio Codice Cliente Ragione Sociale Codice Attività Partita IVA Indirizzo Cliente Prov 1 Ditta xx Via.. MI 2 Ditta Y Via.. NA 3 Pizza Via.. MI 4 Ditta Z Piazza FI Codice Cliente Ragione Sociale Codice Attività Partita IVA Indirizzo Cliente 1 Ditta xx Via.. MI Prov 3 Pizza Via.. MI

22 Proiezione La proiezione genera una nuova tabella estraendo dalla tabella iniziale una o più colonne corrispondenti agli attributi prefissati. La tabella ottenuta potrebbe avere più righe uguali: in questo caso occorre richiedere che ne venga conservata solo una. La tabella risultante ha grado minore o uguale al grado della tabella di partenza; la cardinalità è uguale a quella di partenza.

23 Proiezione: esempio Se si vuole l'elenco delle ditte e degli indirizzi, occorre applicare alla relazione (tabella) Clienti l operazione di proiezione secondo gli attributi Ragione Sociale e Indirizzo.

24 Proiezione: esempio Codice Cliente Ragione Sociale Codice Attività Partita IVA Indirizzo Cliente Prov 1 Ditta xx Via.. MI 2 Ditta Y Via.. NA 3 Pizza Via.. MI 4 Ditta Z Piazza FI Ragione Sociale Indirizzo Cliente Ditta xx Via.. Ditta Y Pizza.. Ditta Z Via.. Via.. Piazza

25 Congiunzione La congiunzione (join) serve a combinare due tabella aventi uno o più attributi in comune, generando una nuova tabella contenente le righe della prima e della seconda tabella, che possono essere combinate secondo i valori uguali dell attributo comune. a 1 b 1 a 2 b 2 a 3 b 3 b 1 c 1 b 2 c 2 b 3 c 3 a 1 b 1 c 1 a 2 b 2 c 2 a 3 b 3 c 3 Il grado della tabella generata è uguale a N 1 +N 2 1, dove N 1 e N 2 sono i gradi delle tabelle di partenza; la cardinalità non è prevedibile a priori.

26 Congiunzione: esempio L elenco dei clienti e dei relativi agenti si ottiene applicando l operazione di congiunzione tra la relazione Clienti e la relazione Agenti secondo l attributo comune CodiceAgente.

27 Congiunzione (Join): esempio AGENTI Codice Agente Nome Agente Indirizzo Agente 1 Mario Via Ugo P.Zza Franco Via.. 3 Codice Zona Codice Cliente CLIENTI Ragione Sociale Cod Atti Partit a IVA 1 Ditta xx Indirio Cliente Prov Via.. MI 1 2 Ditta Y Via.. NA 1 3 Pizza Via.. MI 3 4 Ditta Z P.zza FI 2 Cod Ag Codice Cliente Ragione Sociale Cod Att Partit a IVA 1 Ditta xx Indir Cliente Prov Cod Ag Nome Agent Indir Via.. MI 1 Mario Via Ditta Y Via.. NA 1 Mario Via Pizza Via.. MI 3 Ugo P.Zza.. 4 Ditta Z P.zza FI 2 Franc o Cod zona 1 Via.. 3

28 Combinazioni di operazioni Gli operatori possono essere applicati alle tabelle anche in successione, combinandoli tra loro in vario modo. Vengono così effettuate interrogazioni sulle tabelle ottenute come risultato di un interrogazione precedente. Quesito Ottenere l elenco delle ragioni sociali e degli agenti per i clienti che hanno il codice di attività pari a 2. Occorre applicare la seguente sequenza di operazioni: Selezione di Clienti per CodiceAttività = 2 Congiunzione della relazione ottenuta su CodiceAgente e di Agenti su CodiceAgente Proiezione della relazione ottenuta su RagioneSociale, NomeAgente

29 Operazioni tra tabelle con struttura omogenea Due tabelle hanno struttura omogenea se hanno colonne con lo stesso numero di attributi, dello stesso tipo e nello stesso ordine. In questo caso si possono applicare le usuali operazioni sugli insiemi. Unione Genera una nuova tabella che contiene le righe della prima e della seconda tabella con riduzione a una di quelle ripetute.

30 Operazioni tra tabelle con struttura omogenea Intersezione Genera, a partire da due tabelle omogenee, una nuova tabella che contiene soltanto le righe comuni. Differenza Genera una nuova tabella che contiene soltanto le righe della prima tabella che non sono contenute nella seconda.