LABORATORIO. 2 Lezioni su Basi di Dati Contatti:

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1 PRINCIPI DI INFORMATICA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE Gennaro Cordasco e Rosario De Chiara {cordasco,dechiara}@dia.unisa.it Dipartimento di Informatica ed Applicazioni R.M. Capocelli Laboratorio ISISLab2

2 LABORATORIO 2 Lezioni su Basi di Dati Contatti: 2

3 OUTLINE DELLA LEZIONE Concetti di base Informazione e dato DB e DBMS Progettazione Schema ER 3

4 INFORMAZIONI E DATI I dati sono fatti elementari, informazioni codificate, che hanno bisogno di essere interpretate per fornire conoscenza (cioè informazioni). Esempio: Si consideri un dato rappresentato dal numero : tale dato non fornisce alcuna informazione, Viceversa, dire che è l orario di partenza di un treno fornisce informazione 4

5 INFORMAZIONI E DATI Nei sistemi informatici le informazioni sono rappresentate attraverso dati. Informazione: tutto ciò che produce variazioni nel patrimonio conoscitivo di un soggetto Dato: una registrazione della descrizione di una qualsiasi caratteristica della realtà su un supporto che ne garantisca la conservazione e, mediante un insieme di simboli, ne garantisca la comprensibilità e la reperibilità. 5

6 INFORMAZIONI E DATI La rappresentazione dei dati consiste in: Organizzazione logica: blocchi di dati di varia natura (record), tabelle, grafici, ecc. Codifica delle singole componenti: testo, numeri, pixel, ecc. Formato fisico: celle di memoria, file su disco. 6

7 INFORMAZIONI E DATI Esempio: nella tavola periodica, ogni elemento è rappresentato da: Record: simbolo, numero atomico, peso atomico, distribuzione degli elettroni nelle orbite degli atomi (campi del record) Codifica: testuale, numerica Formato fisico: scritte su foglio cartaceo o file su disco. 7

8 INFORMAZIONI E DATI Esempio: Name: String(30) Symbol: String(2) Atomic number: Integer Atomic weight: Real Standard state: String(20) Group in periodic table: Integer Period in periodic table: Integer Colour: String(30) Classification: Integer Record Codifica Formato fisico 8

9 DATA BASE Definizione: Un Data Base è una collezione strutturata di record o dati Intuitivamente: Collezione di dati, utilizzati per rappresentare le informazioni da utilizzare per qualche scopo La raccolta dei dati anagrafici degli abitanti La raccolta dei dati sulle sequenze di DNA La raccolta dei dati relativi al curriculum scolastico degli studenti 9

10 DBMS Un DBMS (Data Base Management System) è un programma che gestisce raccolte di dati: Immissione, memorizzazione, cancellazione; Accesso, elaborazione, trasferimento; Presentazione e visualizzazione dell informazione; Agevola il passaggio dai dati all informazione. Dati Dati Dati 10 Informazione

11 DBMS I compiti di un DBMS sono: Gestire collezioni di dati che siano: Grandi Persistenti Condivise Garantendo: Affidabilità Riservatezza Efficienza 11

12 DBMS In particolare: Nasconde il formato fisico dei dati Esempio: se nel nostro DB abbiamo stringhe in caratteri latini allora ogni carattere può essere rappresentato da 1 byte. Nel caso dobbiamo gestire caratteri giapponesi allora abbiamo bisogno di 2 byte per carattere. Fornisce una visione astratta dei dati Permette di condividere i dati Senza gestire manualmente copie Più utenti possono accedere simultaneamente 12

13 DBMS Garantisce l integrità dei dati I dati rappresentano informazioni corrette (cioè affidabili) Garantisce la riservatezza Controlla gli accessi secondo le credenziali degli utenti 13

14 DBMS DBMS commerciali Oracle IBM DB2 Microsoft Access DBMS open source OpenOffice Base MySQL PostgresSQL 14

15 PUNTI DI VISTA Amministratore del DB Definisce la struttura del DB Esempio: definisce le strutture dati per descrivere uno studente e gli esami che ha sostenuto Usa il Data Definition Language (DDL) per definire lo schema logico della base di dati 15

16 PUNTI DI VISTA Programmatore applicativo Scrive l applicazione che manipola i dati di un DB Esempio: fa in modo che l applicazione verifichi che non ci siano due esami con lo stesso nome Programma le applicazioni usando il Data Manipulation Language (DML) per definire le operazioni sui dati 16

17 PUNTI DI VISTA Utente dell applicazione Usa l applicativo per inserire, cancellare e ricercare i dati Esempio: l operatore nella segreteria studenti che registra le matricole durante le iscrizioni Esegue le applicazioni (transazioni) usando il Query Language (QL) (es. SQL) per interrogare la base di dati ed eseguire operazioni sui dati 17

18 CREARE UN DB Definizione della struttura generale dei dati, o schema Caratteristiche invarianti nel tempo Definizione delle operazioni possibili sui dati Immissione dei dati (istanze) Valori attuali Esecuzione di transazioni/interrogazioni 18

19 SCHEMI Esistono 3 tipi di schema, di solito sviluppati in sequenza: 1. Schema concettuale: una mappa concettuale 2. Schema logico: una mappa delle entità, dei loro attributi e delle relazioni fra entità 3. Schema fisico: una specifica implementazione di uno schema logico 19

20 SCHEMI Analisi dei requisiti Progettazione concettuale Progettazione fisica Progettazione logica 20

21 ANALISI DEI REQUISITI Raccolta delle specifiche dell utente (interviste, schede di raccolta dati) Requisiti informativi (caratteristiche dati) Requisiti sui processi (operazioni sui dati) Requisiti sugli eventi (condizionano i processi) Requisiti sui vincoli d integrità (proprietà di dati e processi) Analisi dei requisiti Progettazione concettuale 21 Progettazione fisica Progettazione logica

22 PROGETTAZIONE CONCETTUALE Modello unico (indipendente dal database) che descrive formalmente tutte le informazioni che conterrà il database. Diagramma E/R Analisi dei requisiti Progettazione concettuale 22 Progettazione fisica Progettazione logica

23 PROGETTAZIONE CONCETTUALE Entità Attributi Relazioni Schema E/R 23

24 PROGETTAZIONE CONCETTUALE Per individuare le entità bisogna trovare le componenti omogenee di informazioni all interno che intendiamo gestire: Esempio: Anagrafica Studenti: Gli studenti, gli esami sono ottimi candidati ad essere entità Sistema di Gestione di un Laboratorio di Analisi: La singola analisi è un entità? Ad esempio: tutte le Elettroforesi sieroproteiche O Il singolo risultato di un esame è un entità? Ad esempio: colesterolo HDL, Albumina etc Entità 24

25 PROGETTAZIONE CONCETTUALE Gli attributi sono quei pezzi di informazione che rendono differenti fra loro gli elementi delle entità Esempio: Anagrafica Studenti: In cosa differiscono i 2 elementi appartenenti all entità studenti fra di loro? Hobby, altezza, colore dei capelli, numero di matricola, numero di scarpe, punti sulla patente etc Attributi 25

26 PROGETTAZIONE CONCETTUALE La realtà che vogliamo rappresentare è complessa e le entità sono sempre in relazione fra loro Esempio: Anagrafica Studenti: Gli studenti sono un entità così pure i corsi: qual è la relazione fra studenti ed i corsi? Relazioni 26

27 PROGETTAZIONE CONCETTUALE: TIPI DI RELAZIONE Supponiamo due entità A e B in relazione Relazione Uno a Uno (1 : 1) 1 elemento di A 1 elemento di B 1 elemento di B 1 elemento di A Relazione Uno a Molti (1 : n) 1 elemento di A più elementi di B 1 elemento di B 1 elemento di A Relazione Molti a Molti (n : m) 1 elemento di A più elementi di B 1 elemento di B più elementi di A Relazioni 27

28 PROGETTAZIONE CONCETTUALE: SCHEMA E/R Schema E/R Entità Nome dell entità Relazione Nome della relazione Arco di relazione Collega un entità ad una relazione Attributo Dati interessanti per l entità, da includere nel database 28

29 PROGETTAZIONE CONCETTUALE: TIPI DI RELAZIONE A B Schema E/R Regioni 1 1 Capoluoghi Relazione Uno a Uno Esame di laboratorio 1 n Risultato Relazione Uno a Molti Studenti n m Corsi Relazione Molti a Molti 29

30 PROGETTAZIONE CONCETTUALE: SCHEMA E/R Entità: ente o avvenimento Ha un insieme di attributi Attributo: proprietà di una entità, che ne descrive una qualità Relazione: collegamento tra entità Schema E/R 30

31 PROGETTAZIONE CONCETTUALE: INTEGRITÀ E CHIAVE PRIMARIE Regole di integrità: indicazioni riguardanti l obbligo della presenza di elementi in entità distinte Esempio: Un elemento dell entità Prodotti deve essere sempre in relazione con un elemento dell entità CategorieProdotti Schema E/R 31

32 PROGETTAZIONE CONCETTUALE: INTEGRITÀ E CHIAVE PRIMARIE Chiave primaria: attributo (o insieme di attributi) dell entità che identifica univocamente un elemento dell entità stessa Esempio: L attributo CodiceFiscale dell entità Clienti L attributo Matricola dell entità Studenti Schema E/R 32

33 PROGETTAZIONE LOGICA Traduzione del modello concettuale in uno schema logico di dati e sottoschemi in linguaggio DBMS Tabelle Relazioni Vincoli Analisi dei requisiti Progettazione concettuale 33 Progettazione fisica Progettazione logica

34 PROGETTAZIONE LOGICA Una entità identifica un insieme di elementi distinti omogenei Esempio: Clienti è un entità, mentre Mario Rossi, Luigi Bianchi sono gli elementi Elementi è un entità, mentre H, Po sono gli elementi (!) Nel database le entità diventeranno le tabelle Analisi dei requisiti Progettazione concettuale 34 Progettazione fisica Progettazione logica

35 PROGETTAZIONE LOGICA Gli attributi servono a distinguere fra elementi appartenenti ad un entità: Esempio: La tabella clienti avrà i campi: nome, partita iva, indirizzo, numero di telefono Gli attributi di un entità diventano campi (field) della tabella Analisi dei requisiti Progettazione concettuale 35 Progettazione fisica Progettazione logica

36 PROGETTAZIONE FISICA Scelta delle caratteristiche fisiche effettive del database (strutture d accesso, organizzazione dei file) Database Analisi dei requisiti Progettazione concettuale 36 Progettazione fisica Progettazione logica

37 ESEMPIO 1 37 Anagrafica Clienti e Fatturazione

38 FASE 1: ANALISI DEI REQUISITI Scenario Vogliamo gestire clienti Per ogni cliente vogliamo gestire i dati anagrafici (Codice fiscale, Nome, Cognome, Indirizzo) Vogliamo gestire le fatture (Numero Fattura, Data, Descrizione, Importo) Legenda Entità Relazione Attributo Ciascun cliente possiede un certo numero di fatture. Non esistono fatture senza cliente. Esistono clienti senza fatture. 38

39 FASE 1: ANALISI DEI REQUISITI Scenario Vogliamo gestire clienti Per ogni cliente vogliamo gestire i dati anagrafici (Codice fiscale, Nome, Cognome, Indirizzo) Vogliamo gestire le fatture (Numero Fattura, Data, Descrizione, Importo) Legenda Entità Relazione Attributo Ciascun cliente possiede un certo numero di fatture. Non esistono fatture senza cliente. Esistono clienti senza fatture. 39

40 FASE 2: SCHEMA E/R Clienti 1 n possiede Fatture Nome Cognome Indirizzo Data Descrizione Importo Codice Fiscale Numero Fattura Chiavi primarie: Codice Fiscale per Clienti. Numero Fattura per Fatture 40

41 ESEMPIO 2 41 Laboratorio di analisi

42 FASE 1: ANALISI DEI REQUISITI Scenario Vogliamo realizzare un sistema di gestione per un laboratorio di analisi cliniche: Legenda Entità Relazione Attributo Ogni paziente presenta una impegnativa del medico di base che contiene una lista di esami da eseguire. Ogni esame è identificato da un nome e richiede un certo tipo di prelievo ed è composto da un certo numero di risultati Ogni prelievo è identificato da un nome e fornisce un certo numero di risultati. I risultati hanno un nome ed un valore e essere usati per più esami. 42

43 FASE 1: ANALISI DEI REQUISITI Scenario Vogliamo realizzare un sistema di gestione per un laboratorio di analisi cliniche: Legenda Entità Relazione Attributo Ogni paziente presenta una impegnativa del medico di base che contiene una lista di esami da eseguire. Ogni esame è identificato da un nome e richiede un certo tipo di prelievo ed è composto da un certo numero di risultati Ogni prelievo è identificato da un nome e fornisce un certo numero di risultati. I risultati hanno un nome ed un valore e essere usati per più esami. 43

44 FASE 2: SCHEMA E/R presenta contiene 1 n 1 n 1 paziente impegnativa esame m è composto compone richiede n risultato n 1 1 prelievo fornisce 44

45 45 FINE