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Corso di Basi di Dati Progettazione Concettuale: Il Diagramma E-R Home page del corso:

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1 Corso di Basi di Dati Progettazione Concettuale: Il Diagramma E-R Home page del corso:

2 Studio/analisi dei requisiti Progettazione concettuale Progettazione logica Progettazione fisica SCHEMA CONCETTUALE SCHEMA LOGICO SCHEMA FISICO Fasi della progettazione Risultati Analisi dei requisiti e progettazione in dettaglio … Progettazione di DB

3 Sono disponibili molti modelli concettuali per la progettazione di basi di dati: MODELLO ENTITA’ -RELAZIONE (ER) UNIFIED MODELING LANGUAGE (UML) Progettazione di DB

4 Modello Entita’-Relazione  Modello per la rappresentazione concettuale dei dati ad alto livello di astrazione proposto nel E’ basato su rappresentazione grafica ( diagramma ).  Utile per modellare i dati di interesse di un DB.  Utile come documentazione di un DB.  Indipendente dal modello logico in uso e dal DBMS di riferimento. Modello E-R

5 Si vuole realizzare una base di dati di una Software House, di cui si vogliono rappresentare i dati dei dipendenti e dei progetti. Ogni dipendente e’ identificato da un nome, ed ha una stipendio e data di assunzione. I dipendenti possono far parte di progetti software. E’ consentito ad un dipendente di partecipare a piu’ di un progetto, allocando mesi-uomo su ciascun progetto. Inoltre, ogni progetto ha un direttore unico tra i dipendenti che vi partecipano. Ogni progetto ha un titolo univoco, un budget, e puo’ disporre di diverse release. Ad ogni release di un progetto e’ associato un numero progressivo ed una data. Tra i dipendenti, si vogliono gestire i dati dei tecnici e degli sviluppatori. Di ogni sviluppatore, si vuole tenere traccia delle skill specifiche. Gli sviluppatori sono ulteriormente suddivisi in Programmatori ed Analisti. ANALISI REQUISITI ?

6 Modello E-R Dipendente Tecnico Sviluppatore Nome Anno Assunzione Direzione Partecipazione Progetto (0,1) (0,N) (1,N) (1,1) Mesi Uomo Versioni Release Numero Data (0,N) (1,1) Titolo Analista Programmatore Skill Budget

7  Entità  Relazioni  Attributi  Cardinalità delle relazioni  Cardinalità degli attributi  Identificatori  Generalizzazioni Modello E-R COMPONENTI DI UN DIAGRAMMA E-R

8 Modello E-R Dipendente Tecnico Sviluppatore Nome Anno Assunzione Direzione Partecipazione Progetto (0,1) (0,N) (1,N) (1,1) Mesi Uomo Versioni Release Numero Data (0,N) (1,1) Titolo Analista Programmatore Skill Budget

9  Entità  Classe di oggetti (fatti, persone, cose) della realtà di interesse con proprietà comuni e con esistenza autonoma. Esempi: IMPIEGATO, STUDENTE, PROFESSORE … Graficamente, un’entità viene rappresentata attraverso un rettangolo (con nome dell’entita’ al centro). ImpiegatoStudenteProfessore Modello E-R

10 In prima approssimazione, un’entità puo’ essere tradotta in una relazione (del modello relazionale), di cui però non e’ ancora definito lo schema. Attributo1Attributo2…AttributoN STUDENTE Studente Modello E-R

11 Ad ogni entità è associato un nome, che identifica l’oggetto rappresentato. Per convenzione, si usano nomi al singolare per rappresentare entità. L’ istanza di un’entità e’ uno specifico oggetto appartenente a quell’entità (es. una specifica persona, uno specifico studente, uno specifico professore, etc). Modello E-R Studente Mario Rossi Michele Bianchi …

12  Entità  Relazioni  Attributi  Cardinalità delle relazioni  Cardinalità degli attributi  Identificatori  Generalizzazioni COMPONENTI DI UN DIAGRAMMA E-R Modello E-R

13 Dipendente Tecnico Sviluppatore Nome Anno Assunzione Direzione Partecipazione Progetto (0,1) (0,N) (1,N) (1,1) Mesi Uomo Versioni Release Numero Data (0,N) (1,1) Titolo Analista Programmatore Skill Budget

14  Relazione  Legame logico fra due o più entità, rilevante nel sistema che si sta modellando. Graficamente, una relazione viene rappresentata attraverso un rombo collegato ad entità (anche >2). Lavoro ImpiegatoDipartimento Modello E-R

15 In prima approssimazione, una relazione puo’ essere tradotta in una relazione (del modello relazionale), di cui però non e’ ancora definito lo schema. LAVORO Lavoro ImpiegatoDipartimento Modello E-R

16 Ad ogni relazione è associato un nome, che la identifica nello schema. Per convenzione, si usano nomi al singolare (non i verbi, se possibile) per rappresentare le relazioni. L’ istanza di una relazione è una combinazione di istanze dell’entità che prendono parte all’associazione. Es. La coppia (c,d) è un’instanza della relazione Lavoro, dove c è un’istanza di Impiegato, e d è un’istanza di Dipartimento. Modello E-R

17 S1 S2 S4 S3 Impiegato C1 C2 C3 Dipartimento E2 E3 E4 Lavoro Modello E-R

18 Esempi di relazioni binarie (2 entita’ coinvolte …) Lavoro ImpiegatoDipartimento Cura PazienteMedico Modello E-R

19 In generale, una relazione può coinvolgere un numero arbitrario di entità ( relazioni n-arie ). ProdottoProduttore Negozio Fornitura Modello E-R

20 Relazione ricorsiva  una relazione puo’ coinvolgere più istanze della stessa entità. Incontro Squadra Modello E-R

21 In caso di relazioni ricorsive, il modello E-R consente di definire un ruolo per ciascun ramo della relazione. Incontro Squadra CASA TRASFERTA Modello E-R

22 In caso di relazioni ricorsive, il modello E-R consente di definire un ruolo per ciascun ramo della relazione. Supervisione Dipendente SUPERVISIONASUPERVISIONATO Modello E-R

23 Composizione Partecipazione Progetto Sede Impiegato Dipartimento Afferenza Direzione Modello E-R

24  Entità  Relazioni  Attributi  Cardinalità delle relazioni  Cardinalità degli attributi  Identificatori  Generalizzazioni COMPONENTI DI UN DIAGRAMMA E-R Modello E-R

25 Dipendente Tecnico Sviluppatore Nome Anno Assunzione Direzione Partecipazione Progetto (0,1) (0,N) (1,N) (1,1) Mesi Uomo Versioni Release Numero Data (0,N) (1,1) Titolo Analista Programmatore Skill Budget

26  Attributo  Proprietà elementare di un’entità o di una relazione del modello. Ogni attributo è definito su un dominio specifico … Nome Impiegato Cognome Codice Componente Codice Modello E-R

27  Attributo  Proprietà elementare di un’entità o di una relazione del modello. Ogni attributo è definito su un dominio specifico … Esame StudenteCorso MatricolaNome Cognome Data Voto Nome Crediti Modello E-R

28 E’ possibile definire attributi composti come unione di attributi affini di una certa entità/relazione. Sono rappresentati da un cerchio. Cognome Nome Via Numero Telefono Recapito Impiegato Modello E-R

29 E’ possibile definire attributi composti come unione di attributi affini di una certa entità/relazione. Sono rappresentati da un cerchio. Cognome Nome Via Numero Telefono Recapito Impiegato Modello E-R

30  Entità  Relazioni  Attributi  Cardinalità delle relazioni  Cardinalità degli attributi  Identificatori  Generalizzazioni COMPONENTI DI UN DIAGRAMMA E-R Modello E-R

31 Dipendente Tecnico Sviluppatore Nome Anno Assunzione Direzione Partecipazione Progetto (0,1) (0,N) (1,N) (1,1) Mesi Uomo Versioni Release Numero Data (0,N) (1,1) Titolo Analista Programmatore Skill Budget

32  Quante volte uno studente può ripetere un determinato esame?  Dato un corso, quanti appelli sono previsti? Esame StudenteCorso MatricolaNome Cognome Data Voto Nome Crediti Modello E-R XY

33 Esame StudenteCorso MatricolaNome Cognome Data Voto Nome Crediti Modello E-R 34

34 Esame StudenteCorso MatricolaNome Cognome Data Voto Nome Crediti Modello E-R 34

35  Cardinalità delle relazioni  Coppia di valori (min, max) che specificano il numero minimo/massimo di occorrenze delle relazione cui ogni occorrenza di entità può partecipare. Modello E-R Esame StudenteCorso MatricolaNome Cognome Data Voto Nome Crediti (0,50) (0,100)

36 Modello E-R Partecipazione InformaticoProgetto CodiceNome MesiUomo Nome Budget (1,30) (0,100)  Ogni instanza di Informatico deve comparire almeno in un’istanza della relazione Partecipazione.  La stessa instanza di Informatico può comparire al massimo in 30 istanze della relazione Partecipazione.  La stessa instanza di Progetto può comparire al massimo in 100 istanze della relazione Partecipazione.

37 Modello E-R Nella pratica, si usano solo due valori per il minimo:  0  Partecipazione opzionale dell’entità.  1  Partecipazione obbligatoria dell’entità Cura PazienteMedico 1,_ In pratica : Ogni paziente deve essere in cura presso (almeno) un medico.

38 Modello E-R Nella pratica, si usano solo due valori per il minimo:  0  Partecipazione opzionale dell’entita’.  1  Partecipazione obbligatoria dell’entita’ Cura PazienteMedico 0,_ In pratica : Possono esistere pazienti che non sono in cura presso alcun medico.

39 Modello E-R Nella pratica, si usano solo due valori per il massimo:  1  Al massimo 1 istanza conivolta.  N  Non esiste un limite massimo (N arbitrario) Cura PazienteMedico _,1 In pratica : Ad ogni paziente corrisponde al massimo un medico (o nessuno, dipende dal valore minimo).

40 Modello E-R Nella pratica, si usano solo due valori per il massimo:  1  Al massimo 1 istanza coinvolta.  N  Non esiste un limite massimo (N>1, arbitrario) Cura PazienteMedico _,N In pratica : Ogni paziente puo’ essere in cura presso un numero arbitrario di medici …

41 Modello E-R In base al valore della cardinalità massima delle entità E1 ed E2 (cardMax(E1), cardMax(E2)) coinvolte in una relazione R, si distinguono tre casi:  Relazioni uno-ad-uno : cardMax(E1)=1, cardMax(E2)=1.  Relazioni uno-a-molti : cardMax(E1)=1, cardMax(E2)=N oppure: cardMax(E1)=N, cardMax(E2)=1.  Relazioni molti-a-molti : cardMax(E1)=N, cardMax(E2)=N.

42 Modello E-R Sostegno StudenteTutor 0,1 Elezione NazioneCapitale 1,1 0,1 1,1 ESEMPI RELAZIONI UNO-A-UNO

43 Modello E-R Rappresentanza CittadiniSindaco 1,N Direzione DipartimentoPresideScuola 0,N 1,1 ESEMPI RELAZIONI UNO-A-MOLTI

44 Modello E-R Cura PazienteMedico 1,N Partecipazione ImpiegatoProgetto 0,N 1,N ESEMPI RELAZIONI MOLTI-A-MOLTI

45 Modello E-R Q. Chi stabilisce se una relazione è molti-a-molti, uno-a-molti, uno-a-uno? R. Dipende dalla realtà di interesse, dovrebbe emergere dal documento di specifica dei dati! Q. A che serve sapere una relazione è molti-a-molti, uno-a-molti, uno-a-uno? R. E’ fondamentale in fase di traduzione del modello!

46 Modello E-R Sostegno StudenteTutor 1,1 0,1 ESEMPI di TRADUZIONE NEL MODELLO RELAZIONALE Matricola Codice Nome MatricolaCodiceTutor STUDENTE CodiceNome TUTOR Modello Relazionale

47 Modello E-R Partecipazione ImpiegatoProgetto 1,N 0,N ESEMPI di TRADUZIONE NEL MODELLO RELAZIONALE Codice Nome Durata CodiceNome IMPIEGATO CodImpiegatoNomeProgetto PARTECIPAZIONE Modello Relazionale Nome Durata CODICE

48 La cardinalità puo’ essere specificata anche in presenza di relazioni ricorsive con ruoli. Supervisione Dipendente SUPERVISIONATOSUPERVISIONA Modello E-R 0,10,N

49  Entità  Relazioni  Attributi  Cardinalità delle relazioni  Cardinalità degli attributi  Identificatori  Generalizzazioni COMPONENTI DI UN DIAGRAMMA E-R Modello E-R

50 Come per le relazioni, anche per gli attributi e’ possibile definire una cardinalità minima e massima. Modello E-R Matricola Telefono (0,N) Studente

51 Come per le relazioni, anche per gli attributi è possibile definire una cardinalità minima e massima. Modello E-R Nome Via Numero Telefono Recapito Impiegato Codice (1,N) (0,N)

52  Entità  Relazioni  Attributi  Cardinalità delle relazioni  Cardinalità degli attributi  Identificatori  Generalizzazioni COMPONENTI DI UN DIAGRAMMA E-R Modello E-R

53 Dipendente Tecnico Sviluppatore Nome Anno Assunzione Direzione Partecipazione Progetto (0,1) (0,N) (1,N) (1,1) Mesi Uomo Versioni Release Numero Data (0,N) (1,1) Titolo Analista Programmatore Skill Budget

54  Identificatore  Strumento per identificare in maniera univoca le istanze di una entità. Modello E-R Corrisponde al concetto di chiave nel modello relazionale (quindi deve godere del requisito di minimalità!) Ogni entità deve avere un identificatore :  Interno  Composto da attributi dell’entità.  Esterno  Composto da attributi dell’entità + entità esterne.

55  Identificatore Interno  Composto da uno o piu’ attributi dell’entità. Modello E-R Codice Impiegato Nome Cognome Codice è l’identificatore interno  Non possono esistere due istanze di Impiegato con lo stesso codice!!

56  Identificatore Interno  Composto da uno o piu’ attributi dell’entita’. Modello E-R Data Nascita e Cognome sono l’identificatore dell’Impiegato. Data Nascita Cognome Nome Impiegato

57 Modello E-R Marca Prodotto Gli attributi che formano l’identificatore (interno) di un’entità devono avere cardinalita’ (1,1). RFID (0,1) Treno Codice (1,N) Modello Gli esempi sopra riportati NON sono corretti …

58  Identificatore Esterno  Composto da altre entità, collegate attraverso relazioni. Modello E-R CognomeMatricola Anno Nome Indirizzo (1,1)(0,N) Iscrizione StudenteUniversità

59 Modello E-R CognomeMatricola Anno Nome Indirizzo (1,1)(0,N) Iscrizione StudenteUniversità Uno studente è identificato dal suo numero di matricola e dall’università cui è iscritto …

60 Modello E-R PROPRIETA’ DELL’ IDENTIFICATORE ESTERNO  Può comprendere anche attributi dell’entita’ corrente (es. Matricola)  L’entità esterna deve essere in relazione (1,1) con l’entità corrente. In pratica, gli identificatori esterni servono a modellare le situazioni in cui un’istanza di un’entità ha valori univoci solo all’interno di un certo contesto, definito dalle relazioni cui partecipa l’entità …

61 Modello E-R AutoreTitolo Nome Anno (1,N) (0,N) Edizioni LibroCollana ERRORE ! Libro e’ coinvolto in una relazione (1,N)  Collana non puo’ essere un identificatore esterno di Libro …

62  Entità  Relazioni  Attributi  Cardinalità delle relazioni  Cardinalità degli attributi  Identificatori  Generalizzazioni COMPONENTI DI UN DIAGRAMMA E-R Modello E-R

63 Dipendente Tecnico Sviluppatore Nome Anno Assunzione Direzione Partecipazione Progetto (0,1) (0,N) (1,N) (1,1) Mesi Uomo Versioni Release Numero Data (0,N) (1,1) Titolo Analista Programmatore Skill Budget

64  Generalizzazione  Definisce una gerarchia tra entità basata sul concetto di ereditarietà. Modello E-R Dipendente ImpiegatoFunzionario Dirigente SPECIALIZZAZIONI DELL’ENTITA’ ENTITA’ PADRE

65 Modello E-R In generale, un’entità E e’ una generalizzazione di E 1, E 2, … E n se ogni istanza di E 1, E 2, … E n lo e’ anche di E. E 1, E 2, … E n sono specializzazioni di E.  Tutti gli attributi di E sono anche attributi di E 1, E 2, … E n  E 1, E 2, … E n partecipano a tutte le relazioni di E.

66 Modello E-R Nome Età (1,1) Stipendio Persona Lavoratore Studente Codice Fiscale Nascita Citta’ (0,N) Uno Studente dispone di Codice Fiscale, Nome, Eta’ …

67 Modello E-R Persona Lavoratore Studente Persona Uomo Donna GENERALIZZAZIONE PARZIALE GENERALIZZAZIONE TOTALE Ogni occorrenza dell’entità padre e’ occorrenza di almeno una delle due figlie. Esistono occorrenze dell’entità padre che non sono occorrenze delle entita’ figlie (es. PENSIONATI).

68 Modello E-R E’ possibile definire generalizzazioni a cascata.. Dipendente Impiegato TecnicoDirigente TecnicoSemplice TecnicoLaureato

69 Modello E-R Entita’ Relazione Attributo Cardinalita’ delle relazioni (0,1)…(1,N) Cardinalita’ degli attributi(0,1)…(1,N) Identificatori Generalizzazioni COMPONENTI DEL MODELLO E-R

70 Modello E-R Il dizionario dei dati e’ una tabella contentente la descrizione delle entita’/relazioni del modello E-R. DIZIONARIO DELLE ENTITA’

71 Modello E-R Il dizionario dei dati e’ una tabella contentente la descrizione delle entita’/relazioni del modello E-R. DIZIONARIO DELLE RELAZIONI Relazioni DescrizioneComponentiAttributi DirezioneDirezione di un dipartimento Impiegato, Dipartimento AfferenzaAfferenza a un dipartimento Impiegato, Dipartimento Data Partecipazione a un progetto Impiegato, Progetto Composizione dell'azienda Dipartimento, Sede

72 Modello E-R PROBLEMA : Il diagramma E-R è uno strumento di modellazione molto potente e completo, ma non tutti i vincoli sono esprimibili nel modello … ESEMPI:  Il salario di un impiegato non può essere maggiore del salario del proprio dirigente.  Un laureando deve aver sostenuto tutti gli esami del suo corso di laurea.  Il numero di impiegati di un dipartimento si ottiene contando gli impiegati (tecnici esclusi).

73 Modello E-R Per esprimere questi vincoli, si utilizzano delle business rules (regole aziendali):  Descrizione di un concetto rilevante per l’applicazione (es. entita’, relazioni, etc)  rappresentate nel glossario dei dati.  Vincolo di integrità sui dati dell’applicazione  Derivazione di concetti

74 Modello E-R I vincoli di integrità possono essere espressi mediante asserzioni, ossia affermazioni che devono essere sempre verificate sulla base di dati. Possono essere espresse nella forma: deve/non deve Esempio. Ogni progetto deve avere uno ed un solo supervisore.

75 Modello E-R Una regola di derivazione specifica le operazioni (aritmetiche, logiche, etc) che consentono di ottenere un concetto derivato. si ottiene Esempio. Lo stipendio di un impiegato per l’anno corrente si ottiene moltiplicando per 0.15 il suo stipendio precedente.

76 Modello E-R Le business rules possono essere raccolte in tabelle, e devono essere allegate al diagramma E-R.

77 Modello E-R Ricapitolando:  STEP 0: Analisi dei requisiti  STEP1: Progettazione Concettuale  STEP 1.1: Diagramma E-R  STEP 1.2: Dizionario delle entita’  STEP 1.2: Dizionario delle relazioni  STEP 1.3: Tabella delle business rules

78 Modello E-R PROGRAMMAZIONE CONCETTUALE : UN ESEMPIO

79 Modello E-R Si vuole progettare la base di dati per un sistema on-line di condivisione di cliparti tra utenti registrati al sistema. Ogni clipart ha un codice (univoco), un titolo, una descrizione, e puo’ disporre di diverse versioni. Ogni versione dispone di un numero progressivo, una risoluzione ed un formato. Ogni clipart è associata al nickname del suo creatore, che deve essere un utente registrato del sistema. Ogni utente ha un nickname univoco, un nome, cognome, ed uno o piu’ indirizzi . Sono previste due tipologie di utenti: utenti semplici ed utenti premium. Gli utenti semplici non possono creare piu’ di 50 clipart nel sistema. Per gli utenti premium è necessario registrare la data in cui l’abbonamento premium scade. Ogni utente può inserire commenti a ciascuna clipart del sistema. Un commento è composto da una nota (stringa di testo), una data associata ed un punteggio (un numero compreso tra 0 e 5). Inoltre, le clipart possono essere organizzate in collezioni tematiche. Ogni collezione dispone di un nome univoco, e del numero totale di files (versioni*clipart) associati.

80 Modello E-R Clipart Codice Titolo Descrizione Versione Formato Risoluzione Numero Versioning Partecipazione Raccolta NomeNrFiles Utente Semplici Utente Premium Data Creazione Commento Nota Punti Data Allegato Nickname Nome Cognom e

81 Modello E-R Entita’DescrizioneAttributiIdentificatore Clipart Clipart del sistema Codice, Titolo, Descrizione Codice Versione Versione della clipart Numero, Formato, Risoluzione Numero, Clipart Raccolta Insieme di clipartNome, NrFilesNome Commento Commento inserito dall’utente Nome, Punti, DataData, Utente, Clipart Utente Utente del sistemaNome, Cognome, Nickname, Nickname Utente Semplici Utente genericoNickname Utente Premium Utente con abbonamento DataNickname DIZIONARIO DELLE ENTITA’

82 Modello E-R DIZIONARIO DELLE RELAZIONI RelazioneDescrizioneComponentiAttributi Versioning Associa versioni ad una clipart Clipart, Versione Partecipazione Specifica il contenuto di una raccolta Clipart, Raccolta Creazione Associa una clipart al suo creatore Clipart, Utente Allegato Associa un commento scritto da un utente ad una clipart Clipart, Utente, Commento

83 Modello E-R TABELLA DELLE BUSINESS RULES Regole di vincolo (1) Gli utenti semplici non possono creare piu’ di 50 clipart nel sistema. (2) Il punteggio deve essere compreso tra 0 e 5. Regole di derivazione (1) Il numero totale di files si ottiene moltiplicando il numero totale di clipart per il numero di versioni associate a ciascuna di esse.


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