Scarica Introduzione ai DBMS: Struttura e modelli dei dati e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Basi di Dati solo su Docsity!
BASE DATI
INFORMATICA: scienza del trattamento razionale dell’informazione, considerata come supporto
alla conoscenza umana e alla comunicazione.
Due punti di vista:
SISTEMA INFORMATIVO : Componente di un’organizzazione che gestisce le informazioni di
interesse. In altre parole: insieme organizzato di strumenti automatici, procedure, manuali (etc) orientato
alla gestione delle informazioni rilevanti per un’organizzazione. Gestione intesa come:
- RACCOLTA, acquisizione - ARCHIVIAZIONE, conservazione - ELABORAZIONE. Trasformazione, produzione - DISTRIBUZIONE-SCAMBI DI INFORMAZIONI , comunicazione
Ogni organizzazione ha un sistema informativo, eventualmente non esplicitato nella struttura.
Quasi sempre il sistema informativo è di supporto ad altri sottosistemi e va quindi studiato nel contesto in cui è inserito.
Il sistema informativo è di solito suddiviso in sottosistemi (in modo gerarchico o decentrato) più o meno fortemente integrati.
Il sistema informativo esegue/gestisce processi informativi (cioè processi che coinvolgono informazioni).
Il concetto di sistema informativo è indipendente da qualsiasi automatizzazione.
Il sistema informativo è parte del sistema organizzativo.
SISTEMA ORGANIZZATIVO : insieme di risorse e regole per lo svolgimento coordinato delle
attività, al fine di perseguire gli scopi.
Per risorse si fa riferimento a:
- persone
- denaro
- materiali
- informazioni
SISTEMA INFORMATICO : porzione automatizzata del sistema informativo. E’ la parte del sistema
informativo che gestisce informazioni di interesse con tecnologia informatica.
INFORMAZIONE : notizia che consente di conoscere i fatti, in modo più o meno esatto. Devono essere individuate e raccolte e memorizzate in modo che si possano facilmente:
- RECUPERARE in base ad alcuni criteri di ricerca
- AGGIUNGERE altre informazioni
- MODIFICARE
- CANCELLARE quelle non più necessarie. Le informazioni vengono gestite in forme diverse: linguaggio naturale, disegni, grafici, numeri,
codici.
Esse possono ricorrere a vari supporti: mente umana, carta, dispositivi elettronici.
Le informazioni, nei sistemi informatici, vengono rappresentate attraverso i dati , in modo
essenziale.
DATO : fatto. Elemento certo di una situazione. Ciò che è immediatamente presente alla
conoscenza, prima di ogni elaborazione.
PERCHE’ I DATI?
Si preferisce l’utilizzo di dati perché la rappresentazione di forme più ricche di informazioni è difficile.
I dati, inoltre, rappresentano spesso una risorsa strategica perché più stabili nel tempo di altre componenti.
BASE DI DATI : insieme organizzato di dati utilizzati per il supporto allo svolgimento delle attività di un ente, azienda, ufficio, persona.
La base di dati è gestito da: DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM (DBMS).
PROBLEMI con i dati che hanno portato alla nascita dei DBMS: Ridondanza – informazioni ripetute;
Rischio di incoerenza – le versioni possono non coincidere;
Concorrenza : in uno stesso istante possono essere attivi vari programmi che operano su uno
stesso file accedendo ai suoi dati.
I DBMS
I DBMS sono software che sono in grado di gestire quelle collezioni di dati che sono:
GRANDI : le basi di dati possono avere dimensioni maggiori della memoria centrale. Ciò implica che il limite deve essere solo quello fisico dei dispositivi;
CONDIVISE : applicazioni e utenti diversi devono accedere ai dati comuni attraverso un meccanismo di controllo di concorrenza. In altre parole, ogni organizzazione è divisa in settori o comunque svolge diverse attività.
2 - Per l’utente : programma a disposizione da eseguire per realizzare una funzione di interesse;
DBMS VS FILE SYSTEM
La gestione di insieme di dati grandi e persistenti è possibile anche attraverso sistemi più semplici: file system.
Questi ultimi prevedono forme rudimentali di condivisione: “tutto o niente”.
I DBMS estendono le funzionalità dei file system.
VANTAGGI DEI DBMS:
- riduzione di ridondanze e inconsistenze;
- indipendenza dei dati;
- gestione centralizzata con possibilità di standardizzazione ed economie di scala;
- dati come risorsa comune, base di dati come modello della realtà;
- disponibilità di servizi integrati.
SVANTAGGI DEI DBMS:
- costo dei prodotto e della transazione verso di essi
- non scorporabilità delle funzionalità
DATI NEI DBMS
La rappresentazione dei dati avviene a livelli diversi.
I DBMS permettono l’indipendenza dei dati dalla rappresentazione fisica. Tutto ciò attraverso il concetto di modello dei dati.
MODELLO DEI DATI : insieme di costrutti utilizzati per organizzare i dati di interesse e descriverne
la dinamica. Ogni modello di dati prevede alcuni costruttori.
Modello dei dati distinti in:
Modelli logici : adottati dai DBMS per l’organizzazione dei dati. Sono indipendenti dalla struttura fisica. Comprende modello gerarchico, reticolare, relazionale e ad oggetti.
Modelli concettuali : permettono di rappresentare i dati in modo indipendente da ogni sistema cercando di descrivere i concetti del mondo reale. Il più diffuso è il modello ER.
o In tutte le base di dati sono presenti: ISTANZA e SCHEMA. Le istanze sono i valori – che possono cambiare anche molto rapidamente - che può assumere uno schema in un certo istante. Esse sono una componente intensionale. Lo schema - sostanzialmente invariante nel tempo - descrive la struttura (della base dati). E’ il contenuto informativo dei dati. E’ una componente estensionale.
ARCHITETTURA ANSI/SPARC
Una architettura standardizzata (ansi-sparc) è articolata su tre livelli:
- Schema logico : descrizione dell'intera base di dati utilizzato nel modello logico “principale” dei DBMS;
- Schema interno o fisico : rappresentazione dello schema logico utilizzato per mezzo di strutture fisiche di memorizzazione;
- Schema esterno : descrizione di parte della di base dati in un modello logico;
CARATTERISTICHE DELL’ARCHITETTURA ANSI/SPARC
o L'architettura a tre livelli garantisce l' indipendenza dei dati. o L’accesso avviene solo tramite il livello esterno. o Due forme di indipendenza dei dati: Indipendenza fisica : il livello logico e quello esterno sono indipendenti da quello fisico; l’indipendenza fisica consente di interagire con il DBMS in modo indipendente senza influire sui programmi; Indipendenza logica : il livello esterno è indipendente da quello logico.
LINGUAGGI:
Data definition language (DDL) : linguaggio di definizione dei dati, schemi (logici, esterni e fisici), autorizzazioni per l'accesso e altre operazioni generali; Data manipulation language (DML) : linguaggio di manipolazione di dati utilizzato per l'interrogazione e l'aggiornamento delle istanze di base di dati;
PERSONAGGI E INTERPRETI (dei DBMS) sono:
Progettisti e realizzatori di DBMS; Progettisti della base di dati e amministratori della base di dati ( DBA ); Progettisti e programmatori di applicazioni: definiscono e realizzano i programmi che accedono alla base di dati.; Utenti – categorie di individui che possono interagire con una base di dati o DBMS e la utilizzano per la propria attività. Gli utenti vengono divisi in: o Utenti finali ( terminalisti ): eseguono applicazioni predefinite (transazioni); o Utenti casuali : eseguono operazioni non previste a priori, usando linguaggi interattivi.
DATABASE ADMINISTRATOR (DBA) : persona o gruppo di persone responsabile del controllo centralizzato e della gestione del sistema, delle prestazioni, delle affidabilità, delle autorizzazioni. FUNZIONI DEI DBA : progettazione.
MODELLO RELAZIONALE :
Diversamente dal modello gerarchico e reticolare (basati sui puntatori – riferimenti espliciti), il
TIPI DI VINCOLI
I vincoli si distinguono in:
1. Vincoli intrarelazionali vincoli su valori (o dominio) **_vincoli di ennupla
- vincoli interrelazionali_**
- VINCOLI INTRARELAZIONALI : soddisfacimento definito rispetto alle singole relazioni della base di dati, i più importanti sono detti chiavi. o Vincoli di tupla : esprimono condizioni sui valori di ciascuna ennupla, indipendentemente dalle altre. Un caso particolare sono i vincoli di dominio: coinvolgono un solo attributo. o Vincoli su valori o di dominio : riferito ai singoli valori che richiede una restrizione del dominio;
- VINCOLI INTERRELAZIONALI : interessano più relazioni e ha il ruolo nei modelli basati sui valori. La categoria più diffusa sono i vincoli di integrità referenziale. o INTEGRITA’ REFERENZIALE : informazioni in relazioni diverse sono correlate attraverso valori comuni, in particolare valori delle chiavi (primarie). Le correlazioni debbono essere “coerenti”. I vincoli di integrità referenziali giocano un ruolo fondamentale nel concetto di modello basato sui valori. In presenza di valori nulli i vincoli possono essere resi meno restrittivi. FOREIGN KEY : Un vincolo di integrità referenziale ( foreign key ) fra gli attributi X di una relazione R1 e un’altra relazione R2 impone ai valori su X in R1 di comparire come valori della chiave primaria di R2.
CHIAVE: insieme di attributi che identificano le ennuple di una relazione. Formalmente: un insieme K di attributi è superchiave per r se r non contiene due tuple distinte t1 e t2. K è chiave per r se è una superchiave minimale per r (cioè non contiene un’altra superchiave).
CARATTERISTICHE DELLA CHIAVE :
L’esistenza delle chiavi garantisce l’accessibilità a ciascun dato della base di dati. Le chiavi permettono di correlare i dati in relazioni diverse. Una relazione non può contenere ennuple distinte ma uguali. Ogni relazione ha come superchiave l’insieme degli attributi su cui è definita e ha quindi almeno una chiave. In presenza di valori nulli, i valori della chiave non permetto di identificare le ennuple e di realizzare facilmente i riferimenti da altre relazioni.
Chiave primaria: è una chiave su cui non sono ammessi valori nulli. Attributo che identifica l’istanza.
Algebra relazionale :
- DML dichiarativi : specificano le proprietà del risultato (“che cosa”)e come si ottiene ( calcolo Relazionale, SQ, QBE );
- DML procedurali : specificano le modalità di generazione del risultato (“come”) e come si ottiene;
OPERATORI DELL’ALGEBRA RELAZIONALE: possono essere combinati al fine di formulare interrogazioni. I principali operatori sono :
- Operatori di tipo insiemistico : dove le relazioni sono insiemi. I risultati debbono essere relazioni. Unione, intersezione, differenza ;
- Operatori specifici Ridenominazione REN : operatore monadico (1 argomento), modifica gli schemi e lascia inalterate le istanze. Selezione : operatore monadico, produce un risultato che ha lo stesso schema dell’operando, contiene un sottoinsieme delle ennuple dell’operando, quelle che soddisfano una condizione. [Selezione e Proiezione : operatori ortogonali. Selezione: decomposizione orizzontale; Proiezione: decomposizione verticale.] Proiezione: operatore monadico, produce un risultato che ha parte degli attributi dell’operando e contiene ennuple cui contribuiscono tutte le ennuple dell’operando.
JOIN : permette di correlare dati in relazioni diverse.
CARDINALITA’ DEL JOIN : La cardinalità del Join è compresa tra 0 e il prodotto di R1 e R2. Se il join coinvolge una chiave R2 allora il numero di ennuple è compreso fra 0 e R1. Se il join coinvolge una chiave di R2 e un vincolo di integrità referenziale, allora il numero di ennuple è pari a R1.
Distinguiamo: JOIN NATURALE O INTERNO: operatore binario, produce un risultato sull’unione degli attributi degli operandi, con ennuple costruite ciascuna a partire da una ennupla di ognuno degli operandi. JOIN ESTERNO: Il join esterno estende, con valori nulli, le ennuple che verrebbero tagliate fuori da un join (interno). Si divide in: o Sinistro: mantiene tutte le ennuple del primo operando, estendendole con valori nulli, se necessario. o Destro: mantiene tutte le ennuple del secondo operando, estendendole con valori nulli, se necessario. o Completo: mantiene tutte le ennuple di entrambi gli operandi, estendendole con valori nulli, se necessario.
ha un nome e viene rappresentata graficamente da un rettangolo; 2) Relazioni : rappresentano legami logici per l'applicazione di interesse e ha un nome che la identifica e viene rappresentata da un rombo. Ogni relazione ha un nome che la identifica univocamente nello schema. Possono essere ricorsive coinvolge due volte la stessa entità e si stabiliscono i due ruoli, o n-aria se sono coinvolte più di due entità; 3) Attributi : descrivono le proprietà elementari di entità o relazione e associano ad ogni occorrenza un valore appartenente ad un insieme e raggruppa attributi di una medesima entità o relazione ottenendo un attributo composto; 4) Cardinalità delle relazioni : descrivono il numero minimo e massimo di occorrenze di relazioni a cui una occorrenza dell'entità può partecipare e descrivono quante volte un'occorrenza di una entità può essere legata alle altre entità. Per la cardinalità minima 0 la partecipazione dell'entità è opzionale; Per la cardinalità massima 1 la partecipazione dell'entità è funzione associata ad una occorrenza dell'entità o a nessuna delle altre entità; “N” non pone alcun limite. 5) Cardinalità degli attributi : descrivono il numero minimo e massimo di valori dell'attributo associati ad ogni occorrenza ed è pari a (1,1). Si ha multivalore ovvero un attributo con cardinalità massima pari a N; 6) Identificatori delle entità : specificati per ciascuna entità di uno schema e identificano in maniera univoca le occorrenze dell'entità. Attributi sufficienti ad individuare un identificatore (identificatore interno), altrimenti (identificatore esterno); 7) Generalizzazioni : legami logici tra un entità genitore e una figlia, dove la prima è generalizzazione e le seconde sono specializzazioni. Ogni occorrenza di un entità figlia è anche occorrenza dell'entità genitore, ogni proprietà dell'entità genitore è anche proprietà di quelle figlie. Le generalizzazioni sono totali se ogni occorrenza dell’entità genitore è un occorrenza di almeno una delle entità figlie, altrimenti sono parziali. S ono generalizzazioni esclusive se ogni occorrenza genitore è al più una occorrenza di una figlia, altrimenti è sovrapposta.
Lo schema ER viene utilizzato per scopo documentativo, descrizione dei dati di un SI e per la comprensione. E' indispensabile la documentazione di supporto per facilitare l'interpretazione dello stesso e descrivere le proprietà dei dati. ✗ Regole aziendali business rule : qualunque informazione che definisce o vincola qualche aspetto di un applicazione e sono definizioni di un entità, vincoli di integrità sui dati di un app, derivazione attraverso inferenza o calcolo aritmentico; ✗ Asserzioni : affermazioni che devono essere sempre verificate ed enunciate in maniera dichiarativa ✗ Dizionario dei dati : redige la documentazione delle regole aziendali di tipo descrittivo ed è composto da due tabelle, la prima descrive le entità e la seconda le relazioni.
