Informatica Generale (AA 07/08) Corso di laurea in Scienze della Comunicazione Facoltà di Lettere e Filosofia. Università degli Studi di Salerno

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1 Informatica Generale (AA 07/08) Corso di laurea in Scienze della Comunicazione Facoltà di Lettere e Filosofia Università degli Studi di Salerno : Modelli dei Dati Prof. Alberto Postiglione Università degli Studi di Salerno MODELLI DEI DATI Atzeni, cap

2 Modelli Logici e Modelli Concettuali Modelli Logici (disponibili sui DBMS commerciali) E un insieme di concetti utilizzati per organizzare i dati e descriverne la struttura in modo comprensibile ad un computer Le strutture utilizzate da questi modelli sono legate ad una specifica organizzazione dei dati, quale il grafo, l albero o la relazione Tali strutture sono comunque indipendenti dalla loro implementazione fisica. # 3 Modelli Concettuali (non disponibili sui DBMS commerciali) Descrivono i concetti del mondo reale e le loro relazioni piuttosto che i dati. Sono indipendenti dalle modalità di organizzazione dei dati (cioè sono indipendenti dal modello logico sottostante). Prof Alberto Postiglione Università Salerno Modelli logici: Modello Relazionale Il Modello Relazionale, attualmente il più diffuso, è basato sul concetto di relazione (matematica) che permette di organizzare i dati in insiemi di record a struttura fissa Definito formalmente agli inizi degli anni 70 Affermatosi a partire dagli anni 80 Più diffuso: gran parte dei nuovi DBMS sono relazionali Una relazione viene rappresentata per mezzo di una tabella: numero variabile di righe (record), che rappresentano gli oggetti. numero fisso di colonne (campi), che corrispondono a proprietà di tali oggetti # 4 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 2

3 Altri Modelli Logici GERARCHICO (anni 60) Basato sulle strutture ad albero Ha caratterizzato i primi DBMS. RETICOLARE (o Codasyl) (Inizio anni 70) Basato su grafi estensione e standardizzazione del linguaggio COBOL A OGGETTI (anni 80) Più recente (e poco diffuso) Evoluzione del modello relazionale Estende alle Basi di Dati il paradigma della programmazione a oggetti # 5 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Modelli logici: Modello Relazionale 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 # 6 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 3

4 Modelli Concettuali: Modello ER Modello ENTITA -RELAZIONI (Entity-Relationships) Utilizzato nella fase preliminare della progettazione, per analizzare la realtà di interesse senza dover pensare alle modalità di effettiva sua realizzazione pratica. Fornisce una visione astratta dei dati Modello vicino alla mentalità dell uomo RISIEDE PERSONA HA RISIEDUTO CITTA' E' NATO # 7 Prof Alberto Postiglione Università Salerno SCHEMI E ISTANZE Atzeni, cap

5 Schemi ed Istanze SCHEMA di una RELAZIONE: Definizione statica e progettuale di una relazione, sostanzialmente invariante nel tempo, che ne descrive la struttura e le caratteristiche dei dati Lo schema di una relazione è composto dal nome della relazione seguito dal nome dei campi (le colonne) Al nome dei campi vanno poi associate le proprietà dei dati (es.: il tipo di dato, il dominio del campo, la presenza di vincoli, ) ORARIO (INSEGNAMENTO, DOCENTE, AULA, ORA) # 9 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Schemi ed Istanze ISTANZA di una RELAZIONE: Insieme di dati effettivamente presenti nella Relazione in un dato momento, che possono cambiare nel tempo 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 # 10 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 5

6 Schemi ed Istanze Lo Schema di un Database è l insieme degli schemi di tutte le Relazioni coinvolte L istanza di un Database è l insieme delle istanze di tutte le Relazioni coinvolte # 11 Prof Alberto Postiglione Università Salerno LIVELLI DI ASTRAZIONE Atzeni, cap

7 Tipi di Schemi Una visione ortogonale alla precedente, che vede un DB strutturato in schema e istanza è quella che considera come i dati vengono visti dai vari utenti che accedono ad essi. # 13 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Livelli di astrazione Esistono più modi di vedere gli stessi dati Elaboratore Vede BIT -BYTE-WORD-SETTORI,... Amministratore del Database Vede un insieme di files, di strutture di supporto (indici, ecc ), Progettista Vede un insieme di tabelle, query, Utente finale vede i dati come calciatori, conti bancari o impiegati # 14 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 7

8 Tipi di Schemi Questa dimensione nella descrizione dei dati articola l architettura di un DB su tre livelli, per ognuno dei quali è definito uno schema: Schema Logico (o Concettuale) Schema Interno (o Fisico) Schema Esterno (o Vista o sottoschema) # 15 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Schema (o livello) Logico Il Database è visto come un insieme di Tabelle descrizione dell intera base di dati nel modello logico principale del DBMS (Tabelle, alberi, ) # 16 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 8

9 Schema (o livello) Fisico o Interno Il Database è visto come un insieme di files Rappresentazione dello schema logico per mezzo di strutture fisiche di memorizzazione, cioè come un insieme di files su disco Descrizione della struttura dei files (ad esempio una tabella può essere memorizzata fisicamente come un file sequenziale o un file hash, o un file con indici, o in altro modo ancora) Descrizione e definizione delle strutture di supporto per accedere ai dati in modo efficiente (indici ed altro) Descrizione dei meccanismi di gestione dei dati # 17 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Schema (o livello) della Vista (o Esterno) Il Database è visto come insieme di Sottoinsiemi di Tabelle Descrizione di una porzione della base di dati, per mezzo del modello logico Una Vista può anche essere più astratta di uno schema logico, in quanto i dati in essa coinvolti possono essere costruiti a partire dalllo schema logico, senza essere effettivamente presenti in esso. Ad esempio, in un DB logico può esserci la data di nascita di un dipendente, mentre in una Vista può comparire direttamente l età (calcolata sulla base dell anno di nascita) # 18 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 9

10 Schema (o livello) della Vista (o Esterno) Una Vista è come un piccolo Database derivato da quello definito al livello logico. Un DBMS presenta più Viste, una o più per ogni utente Il Livello Esterno è l insieme di tutte le viste Ogni utente: Vedrà solo la propria parte di DataBase (VISTA). Verrà messo a disposizione dell utente un sottoinsieme dei dati presenti nell intero DB, mascherando gli altri. Potrà operare su tale vista, con operatori potenti e semplici da usare # 19 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Esempio Definizione Viste Il Database concettuale dell applicazione Prenotazione posti aereo contiene dati su: Personale (di terra e di volo) Passeggeri Bagagli Voli Aeroplani Aeroporti # 20 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 10

11 Esempio Definizione Viste La VISTA (il sottosistema) Ufficio prenotazioni posti non comprende dati dagli archivi del personale non comprende dati sui turni dei piloti La VISTA (il sottosistema) spedizioni e bagagli comprende informazioni su voli e aerei comprende specializzazione piloti (se sono cioè abilitati al trasporto bagagli) non comprende informazioni sullo stipendio del personale # 21 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Architettura a livelli degli schemi UTENTE 1 UTENTE 2 UTENTE 3 UTENTE 4 UTENTE 5 LIVELLO ESTERNO 1 LIVELLO ESTERNO 2 LIVELLO LOGICO LIVELLO ESTERNO 3 LIVELLO FISICO DATABASE # 22 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 11

12 INDIPENDENZA DEI DATI Atzeni, cap Indipendenza dei dati L architettura a livelli garantisce l indipendenza dei dati, la principale proprietà di un DBMS. L indipendenza dei dati permette all utente di interagire con il Database prescindendo dai dettagli realizzativi. L accesso al DB avviene solo tramite il livello esterno (che può coincidere con il livello logico); è il DBMS che traduce le operazioni in termini dei livelli sottostanti # 24 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 12

13 Indipendenza fisica Indipendenza fisica consente di interagire con il DBMS in modo indipendente dalla struttura fisica dei dati. Il livello logico e quello esterno sono indipendenti da quello fisico Vantaggio principale: Possibilità di modificare il LIVELLO FISICO senza dover modificare il LIVELLO LOGICO (e quindi anche le VISTE degli utenti) # 25 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Indipendenza fisica Grazie all indipendenza fisica, una tabella è utilizzata sempre allo stesso modo qualunque sia la sua memorizzazione fisica su disco. E possibile modificare la allocazione fisica della tabella sul disco senza dover modificare le modalità di accesso ad essa Ad esempio: Una tabella può essere memorizzata sul disco, riga per riga, in base al ordinamento dei dati presenti nella prima colonna. Successivamente, senza modificare maschere, queries è possibile modificare la modalità di memorizzazione della tabella sul disco, ordinandola, per esempio, in base ai valori dei dati presenti nell ultima colonna e non più nella prima. # 26 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 13

14 Indipendenza Logica Indipendenza logica consente di interagire con il livello esterno in modo indipendente dal livello logico Possibilità di modificare il LIVELLO ESTERNO (una o più Viste) senza dover alterare il LIVELLO LOGICO oppure Possibilità di definire nuovi SCHEMI ESTERNI oppure Possibilità di modificare lo SCHEMA LOGICO mantenendo inalterate le Viste (modificandone solo la definizione in termini delle strutture logiche) # 27 Prof Alberto Postiglione Università Salerno Indipendenza Logica Non sempre è ottenibile l indipendenza logica pura. Alcune modifiche allo Schema Logico richiedono la ridefinizione della corrispondenza (mapping) tra Vista e Schema Logico (i programmi applicativi non vengono modificati) Solo quando vengono cancellate informazioni che interessano il singolo sottoschema è richiesta la modifica dei programmi applicativi # 28 Prof Alberto Postiglione Università Salerno 14