Basi di Dati. Prof.ssa Rosalba Giugno

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1 Basi di Dati Prof.ssa Rosalba Giugno

2 Recapiti Prof. Rosalba Giugno Tel Uff. 1 blocco, secondo piano, stanza n giugno dmi unict it Oggetto: databasect home page:

3 Basi di Dati: programma Introduzione alle basi di dati: modelli dei dati, generalità sui DBMS. Il modelli dei dati: Il modello Relazionale relazioni, attributi, istanze di relazione, tuple. Vincoli di integrità, concetto di chiave. Algebra relazionale: operatori fondamentali e derivati

4 Basi di Dati : programma Il linguaggio SQL (Structured Query Language) Il linguaggio di definizione dei dati: definizione di tabelle, domini, indici. Specifica di semplici vincoli di integrità. Il linguaggio di interrogazione: operatori di join-selezione-proiezione, operatori aggregati, operatore di raggruppamento. Interrogazioni nidificate e correlate, operatori insiemistici. Il linguaggio di manipolazione dei dati: inserimento, eliminazione e modifica di tuple. Definizione di viste, vincoli di integrità generici. Controllo dell'accesso ad una base di dati.

5 Basi di Dati : programma Progettazione delle basi di dati: Progettazione concettuale Progettazione logica Progettazione fisica Normalizzazione delle basi di dati: Anomalie Dipendenze Funzionali Decomposizioni di Schemi : che conservano i dati, che conservano le dipendenze funzionali Forme Normali: di Boyce-Codd e 3NF

6 Basi di Dati : programma Cenni su Data Mining Apriori Ambienti di sviluppo: MySQL

7 Bibliografia Atzeni,Ceri,Paraboschi,Torlone, Basi di Dati, Modelli e linguaggi di Interrogazione, McGraw-Hill. Albano-Ghelli-Orsini, Fondamenti di basi di dati, Zanichelli. Garcia-Molina, Ullman, Widow Database Systems: The Complete Book, Prentice Hall. Ullman, Basi di Dati e Basi di Conoscenza, Gruppo Editoriale Jackson. Converse, Park, Morgan, PHP5 & MySQL La Guida, McGraw Hill.

8 Informazioni Orario delle lezioni Mar/Giov 8:30-11:30 Ricevimento: Martedì dalle 11:45-13:45 opp. via ..oggetto database-ct: Materiale delle lezioni : click on teaching, click on link

9 Esami Scritto: Domande teoriche ed esercizi su tutto il rogramma Progetto (max 2 punti) Implementazione di una base di dati. Gli studenti che potranno richiedere il progetto durante il ricevimento o per in qualsiasi momento. Il progetto ha validità un anno. Il progetto deve essere consegnato una settimana dopo la notifica del superamento dello scritto, esattamente nel giorno che vi verra' comunicato come scadenza. Per chi supererà tutte e tre le prove intermedie che si svolgeranno durante il corso, il progetto dovrà essere consegnato una settimana dopo la notifica del risultato dello scritto del primo appello di Giugno.

10 ...Esami La presentazione del progetto consiste nello stilare una relazione (consegnare un solo file in pdf) contenente la progettazione concettuale, logica, la normalizzazione dello schema, la lista in sql delle query effettuate sullo schema. Il numero di tabelle e di query da inserire nel progetto e' a vostra descrizione. La relazione deve essere consegnata solo via (oggetto databasect: numeromatricola).

11 ...Esami Seminari (valutazione da 1-3) (max due persone) Elenco Seminari dello scorso anno, gli argomenti vengono concordati con me personalmente durante i ricevimenti. I seminari vanno richiesti entro verso la seconda e terza settimana di Aprile: Data Warehouse, PreparedStatement SQLite DB2 Organizzazione Fisica Java e MySQL Perl, DBI Esempio Progettazione: Gioco di ruolo Univercity SemanticWeb Oracle Normalizzazione Database Multidimensionali Tuning Datalog

12 ...Esami Tre prove in itinire. Gli studenti che hanno superato la prima prova con una valutazione minima, potranno partecipare alla seconda prova e cosi anche per la terza prova. La valutazione vi sara comunicata alla fine delle tre prove. DAL 11/03/10 AL 01/04/10 Modello Relazionale 08/04/10 PRIMA PROVA DAL 13/04/2010 AL 29/04/10 SQL 04/05/10 SECONDA PROVA DAL 06/05/10 AL 01/06/10 Progettazione di basi di dati 03/06/10 TERZA PROVA

13 Progetti Sono disponibili diversi progetti che dovranno essere realizzati per alcuni enti che li hanno richiesti con cui noi collaboriamo. Chi volesse realizzare questi progetti vi prego di venire al ricevimento o ne parliamo a lezione.

14 Obbligatorio : Esame scritto + Progetto. Chi sceglie di fare l'eserciziario e/o il seminario può scegliere di non fare il progetto. Progetto, seminario, eserciziario NON SONO ESCLUSIVI. Eserciziario e/o seminario possono essere fatti solo da chi segue il corso.

15 Introduzione alle basi di dati Prof.ssa Rosalba Giugno

16 Basi di dati Un insieme organizzato di dati, che esistono e si evolvono nel tempo, disponibili in una certa struttura (impresa, banca, ospedale, ) per lo svolgimento della propria attività.

17 Le basi di dati al giorno d oggi sono essenziali in ogni tipologia di attività. Es. usate per mantenere record interni ad una struttura; per offrire servizi attraverso il World-Wide-Web; per supportare diversi altri processi (commerciali). Spesso alla base di ricerche scientifiche, utilizzate per memorizzare e rappresentare dati (collezionati in una qualche maniera).

18 Sistema organizzativo e sistema Informativo Insieme di risorse (le risorse di una azienda:!persone, denaro, materiali e beni,!informazioni ) e regole per lo svolgimento coordinato delle attività al fine del perseguimento degli scopi il sistema informativo è parte del sistema organizzativo il sistema informativo esegue/gestisce processi informativi (cioè i processi che coinvolgono informazioni)

19 Sistemi informativi e automazione Il concetto di sistema informativo è indipendente da qualsiasi automazione: esistono organizzazioni la cui ragion d essere è la gestione di informazioni (p. es. servizi anagrafici e banche) e che operano da secoli

20 Sistemi informativi, informazioni e dati! porzione automatizzata del sistema informativo: la parte del sistema informativo che gestisce informazioni con tecnologia informatica Sistema azienda Sistema organizzativo Risorse (persone, materiali, informazioni) e Regole Sistema informativo Gestisce le informazioni Sistema informatico

21 Gestione delle informazioni Aspetto fondamentale: Razionalizzazione e standardizzazione dell organizzazione delle informazioni e delle procedure. Anche prima di essere informatizzati, molti sistemi informativi si sono evoluti in questa direzione; Esempio: uffici anagrafe di Catania pochi anni fa In qualsiasi attività le informazioni vengono gestite (registrate e scambiate) in diversi modi: idee informali linguaggio naturale (scritto o parlato, formale o colloquiale, in una lingua o in un altra) disegni, grafici, schemi numeri e codici e su vari supporti memoria umana, carta, dispositivi elettronici

22 Informazioni e dati Nei sistemi informatici (e non solo), le informazioni vengono rappresentate in modo essenziale e spartano attraverso i dati Dal Vocabolario della lingua italiana (1987) distinguiamo: informazione: notizia, dato o elemento che consente di avere conoscenza più o meno esatta di fatti, situazioni, modi di essere. dato: ciò che è immediatamente presente alla conoscenza, prima di ogni elaborazione; (in informatica) elementi di informazione costituiti da simboli che debbono essere elaborati.

23 Dati e informazioni I dati hanno bisogno di essere interpretati Esempio Mario 2075 su un foglio di carta sono due dati. Se il foglio di carta viene fornito in risposta alla domanda A chi mi devo rivolgere per il problema X; qual è il suo interno? allora i dati possono essere interpretati per fornire informazione e arricchire la conoscenza.

24 Perché i dati? La rappresentazione precisa di forme più ricche di informazione e conoscenza è difficile I dati costituiscono spesso una risorsa strategica, perché più stabili nel tempo di altre componenti (processi, tecnologie, ruoli umani)

25 Basi di dati La potenza delle basi di dati deriva da un bagaglio di conoscenze e tecnologie che sono state sviluppate in diverse decadi che hanno dato luogo a software specializzati chiamati: Sistema di gestione di basi di dati DataBase Management System, o DBMS Un DBMS è uno strumento particolarmente potente per la creazione e la gestione efficiente ed efficace di grandi quantità di dati. Basi di dati: un insieme organizzato di dati, che esistono e si evolvono nel tempo, disponibili in una certa struttura (impresa, banca, ospedale, ) per lo svolgimento della propria attività.

26 Sistema di gestione di basi di dati DataBase Management System DBMS Sistema (prodotto software) in grado di gestire collezioni di dati che siano (anche): grandi (di dimensioni (molto) maggiori della memoria centrale dei sistemi di calcolo utilizzati) persistenti (con un periodo di vita indipendente dalle singole esecuzioni dei programmi che le utilizzano) condivise ( utilizzate da applicazioni diverse) Ambiente di programmazione: Un DBMS consente all utente o ad un applicazione di accedere e modificare i dati attraverso un potente linguaggio di interrogazione. garantendo affidabilità (resistenza a malfunzionamenti hardware e software) e privatezza (con una disciplina e un controllo degli accessi). Come ogni prodotto informatico, un DBMS deve essere efficiente (utilizzando al meglio le risorse di spazio e tempo del sistema) ed efficace (rendendo produttive le attività dei suoi utilizzatori).

27 Condivisione Ogni organizzazione (specie se grande) è divisa in settori o comunque svolge diverse attività A ciascun settore o attività corrisponde un (sotto)sistema informativo Possono esistere sovrapposizioni fra i dati di interesse dei vari settori Una base di dati è una risorsa integrata, condivisa fra i vari settori Problemi relativi alla condivisione Ridondanza: informazioni ripetute Rischio di incoerenza: le versioni possono non coincidere

28 Le basi di dati sono condivise Una base di dati e' una risorsa integrata, condivisa fra le varie applicazioni conseguenze Attivita' diverse su dati in parte condivisi: meccanismi di autorizzazione Attivita' multi-utente su dati condivisi: controllo della concorrenza

29 Descrizione dei dati : Modello dei Modello dei dati, formalismo (matematico) composto da due parti: Una notazione per descrivere i dati; Un insieme di operatori per manipolare tali dati. dati componente fondamentale: meccanismi di strutturazione (o costruttori di tipo) come nei linguaggi di programmazione esistono meccanismi che permettono di definire nuovi tipi, così ogni modello dei dati prevede alcuni costruttori

30 Descrizioni dei dati nei DBMS Descrizioni e rappresentazioni dei dati a livelli diversi permettono l indipendenza dei dati dalla rappresentazione fisica: i programmi fanno riferimento alla struttura a livello più alto, e le rappresentazioni sottostanti possono essere modificate senza necessità di modifica dei programmi Precisiamo attraverso il concetto di modello dei dati

31 Due tipi (principali) di modelli modelli logici: utilizzati nei DBMS esistenti per l organizzazione dei dati Si chiama logico per sottolineare il fatto che le strutture utilizzate da questi modelli, pure essendo astratte, riflettono una particolare organizzazione utilizzati dai programmi indipendenti dalle strutture fisiche esempi: relazionale, reticolare, gerarchico, a oggetti modelli concettuali: permettono di rappresentare i dati in modo indipendente da ogni sistema cercano di descrivere i concetti del mondo reale piuttosto che i dati utili a rappresentarli sono utilizzati nelle fasi preliminari di progettazione il più noto è il modello Entity-Relationship

32 Esempi Modello relazionale: prevede il costruttore relazione, che permette di definire insiemi di record omogenei; Usa un insieme di nomi (detti attributi) per descrivere i dati, che individuano le colonne delle tabelle.

33 Organizzazione dei dati in una base di dati Orario Insegnamento Docente Aula Ora Analisi matem. I Luigi Neri N1 8:00 Basi di dati Piero Rossi N2 9:45 Chimica Nicola Mori N1 9:45 Fisica I Mario Bruni N1 11:45 Fisica II Mario Bruni N3 9:45 Sistemi inform. Piero Rossi N3 8:00

34 Architettura (semplificata) di un DBMS utente Schema logico Schema interno BD schema logico! descrizione della base di dati nel modello logico (ad esempio, la struttura della tabella) schema fisico! rappresentazione dello schema logico per mezzo di strutture memorizzazione (file) Indipendenza dei dati il livello logico è indipendente da quello fisico: una tabella è utilizzata nello stesso modo qualunque sia la sua realizzazione fisica (che può anche cambiare nel tempo)

35 Modello Dati Utente Modello concettuale Modello logico Server Schema interno Tabelle sul disco

36 Schemi e istanze In ogni base di dati esistono: lo schema, sostanzialmente invariante nel tempo, che ne descrive la struttura (aspetto intensionale) raccolta di definizioni che descrivono i dati, le restrizioni sui valori (vincoli di integrità), le relazioni fra essi ed eventualmente alcune operazioni disponibili nell esempio, le intestazioni delle tabelle l istanza, i valori attuali, che possono cambiare anche molto rapidamente (aspetto estensionale) nell esempio, il corpo di ciascuna tabella

37 Orario Lo schema della base di dati Insegnamento Docente Aula Ora Analisi matem. I Luigi Neri N1 8:00 Basi di dati Piero Rossi N2 9:45 Chimica Nicola Mori N1 9:45 Fisica I Mario Bruni N1 11:45 Fisica II Mario Bruni N3 9:45 Sistemi inform. Piero Rossi N3 8:00 L'istanza della base di dati

38 NOME MATRICOL INDIRIZZO TELEFONO Mario Rossi Via Etnea Ugo Bianchi Via Roma Teo Verdi Via Enna CORSO MATRICOLA VOTO Programmazione Architettura Programmazione Formazione Discreta Architettura CORSO Programmazione 1 Architettura Formazione Discreta PROFESSORE Cutello Nicosia Milazzo

39 Architettura standard (ANSI/SPARC) a tre livelli per DBMS utente utente utente utente utente Schema esterno Schema esterno Schema esterno Schema logico Schema interno BD

40 Architettura ANSI/SPARC: schemi schema logico:! descrizione dell intera base di dati nel modello logico principale del DBMS schema fisico:! rappresentazione dello schema logico per mezzo di strutture fisiche di memorizzazione schema esterno:! descrizione di parte della base di dati in un modello logico ( viste parziali, derivate, anche in modelli diversi)

41 Una vista Corsi Corso Docente Basi di dati Rossi Sistemi Neri Reti Bruni Controlli Bruni Aula DS3 N3 N3 G Aule Nome DS1 N3 G Edificio OMI OMI Pincherle Piano Terra Terra Primo CorsiSedi Corso Aula Sistemi N3 Reti N3 Controlli G Edificio Piano OMI Terra OMI Terra Pincherle Primo

42 Indipendenza dei dati conseguenza della articolazione in livelli l accesso avviene solo tramite il livello esterno (che può coincidere con il livello logico) due forme: indipendenza fisica indipendenza logica

43 Indipendenza fisica il livello logico e quello esterno sono indipendenti da quello fisico una relazione è utilizzata nello stesso modo qualunque sia la sua realizzazione fisica la realizzazione fisica può cambiare senza che debbano essere modificati i programmi

44 Indipendenza logica il livello esterno è indipendente da quello logico aggiunte o modifiche alle viste non richiedono modifiche al livello logico modifiche allo schema logico che lascino inalterato lo schema esterno sono trasparenti

45 Linguaggi per una base di dati Nei DBMS distinguiamo: Data-Definition Language (DDL): consente all utente di creare nuovi database e di specificarne i loro schemi (logici, esterni, fisici) la loro strutturazione logica Data-Manipulation Language (DML). da agli utenti la possibilità di interrogare e modificare istanze di basi di dati

46 Query su una tabella NOME MATRICOL INDIRIZZO TELEFONO Mario Rossi Via Etnea Ugo Bianchi Via Roma Teo Verdi Via Enna Vorrei conoscere indirizzo e telefono di Teo Verdi Via Enna

47 Query su due tabelle NOME MATRICOL INDIRIZZO TELEFONO Mario Rossi Via Etnea Ugo Bianchi Via Roma Teo Verdi Via Enna CORSO MATRICOLA VOTO Programmazione Architettura Programmazione Formazione Discreta Architettura Quali esami ha superato Mario Rossi? Architettura

48 Query su più tabelle NOME MATRICOL INDIRIZZO TELEFONO Mario Rossi Via Etnea Ugo Bianchi Via Roma Teo Verdi Via Enna CORSO MATRICOLA VOTO Programmazione Architetture Programmazione Matematica Discreta Architettura CORSO Programmazione 1 Architettura Formazione Discreta PROFESSORE Cutello Nicosia Milazzo Quali Professori hanno dato piu' di 24 a Teo Verdi ed in quali corsi? Cutello Programmazione 1 Nicosia Architettura

49 Interazione non testuale QBE (query by example, in Access)

50 SQL, un linguaggio interattivo SELECT Corso, Aula, Piano FROM Aule, Corsi WHERE Nome = Aula AND Piano="Terra" Corso Sistemi Reti Aula N3 N3 Piano Terra Terra

51 Un'operazione DDL (sullo schema) CREATE TABLE orario ( insegnamento CHAR(20), docente CHAR(20), aula CHAR(4), ora CHAR(5) )

52 Personaggi e interpreti Amministratori: Persona o gruppo di persone responsabile del controllo centralizzato e della gestione del sistema, delle prestazioni, dell affidabilità, delle autorizzazioni progettisti e realizzatori di DBMS utenti utenti finali (terminalisti): eseguono applicazioni predefinite (transazioni) utenti casuali: eseguono operazioni non previste a priori, usando linguaggi interattivi

53 Pro Vantaggi e svantaggi dei DBMS dati come risorsa comune, base di dati come modello della realtà gestione centralizzata con possibilità di standardizzazione ed economia di scala disponibilità di servizi integrati riduzione di ridondanze e inconsistenze indipendenza dei dati (favorisce lo sviluppo e la manutenzione delle applicazioni) Contro costo dei prodotti e della transizione non scorporabilità delle funzionalità (con riduzione di efficienza)

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