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Fondamenti di informatica parte 2 appunti per le Scuole di Specialita’ in Medicina, a.a.1999-2000 di anna maria carminelli gregori.

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1 fondamenti di informatica parte 2 appunti per le Scuole di Specialita’ in Medicina, a.a di anna maria carminelli gregori

2 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.2 Programma: parte 2 zData Base e Data Base Management System: motivazioni; zprogettazione di D.B. & utilizzo di D.B.M.S. in vari ambienti: single _user & multi_user; zproblema della consistenza di dati e soluzioni; zmodelli di dati e sistemi relazionali; zesempi con uso di db3+ e di Access.

3 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.3 Argomenti: zbasi di dati e i suoi 2 Aspetti fondamentali: z1. Progettazione della base di dati; z2. Utilizzo del Sistema di Gestione di Basi di Dati.

4 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.4 Che cos'e' il D.B. ? zin prima approssimazione:  e’ un insieme di dati persistenti (archivi= file su disco), usabili da 1 o piu’ utenti,  organizzati in modo “integrato” (  organizzazione integrata, correlata),  eliminando ripetizioni di informazioni (ridondanza  0) indipendentemente dal loro volume.

5 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.5 L’organizzazione integrata zpermette: zaccessi piu’ facili, piu’ rapidi, incrociati ai dati … zma come si ottiene ? zCon una Progettazione del data base BEN FATTA e usando strutture di dati adeguate!

6 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.6 … perche’ strutturare i dati ? zLe motivazioni si possono cosi’ sintetizzare:  elaborazione +efficiente  algoritmo piu’ efficente;  “ +razionale  indipendenza “fisica” e “logica” dei dati ossia indipendenza dallo loro posizione sul disco e dallo loro rappresentazione. … ma come si fa ? con filtri di rappresentazione aggiuntivi! La maggiore razionalita’ si puo’ anche semplicemente intendere come la possibilita’ di svincolarsi dalla sequenzialita’ fisica: cio’ e’ necessario quando i dati devono apparire con sequenzialita’ diverse;  possibilita’ di scegliere tra molteplici tipi e modelli di strutture informative o strutture dati con modelli omogenei e non, lineari, gerarchici …

7 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.7 Criteri di scelta di un modello o tipo: ysono basati su parametri di valutazione come:  Caratteristiche del modello strutturale (es. (sequenziale come un testo? gerarchico come un organigramma?)  Memoria disponibile e sua permanenza/volatilita’ (es. dimensioni e tipo di memoria: centrale o di massa ?);  Operazioni da effettuare e loro frequenza (ricerche? solo copie ?)

8 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.8 Operazioni sulle strutture zAccesso al singolo elemento della struttura per interrogazioni e/o per aggiornamenti; zInserzione di un nuovo elemento; zCancellazione di un elemento; zRicerca di un elemento di data chiave=campo identificatore (+oltre); zOrdinamento degli elementi; zCopiatura di elementi; z….

9 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.9 Modelli di strutture  In base alle risposte date ed alla operazioni da fare si sceglie un modello... zTabella; zlista; zalbero; zFile sequenziale; zFile ad accesso diretto; z….

10 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.10 L’ elemento di una struttura informativa ze’ chiamato record e si compone di campi o attributi. zPer es. Targa, Modello, Cilindrata, Peso, … zsono tutte caratteristiche (= CAMPI) di un record relativo al tipo AUTOMOBILE;  il campo che identifica un record AUTOMOBILE e’ Targa: questo si assume come chiave del record. zUn record con i campi indicati ed un file di tanti record ognuno relativo ad una data automobile sono esempi di strutture informative presenti anche in d.b.

11 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.11 Aspetti del d.b.  Progettazione del d.b.  Cosa si vuole ottenere (i Desiderata);  Cosa occorre memorizzare per ottenere i Desiderata. zQUESTO E’ L’ ASPETTO PIU’ IMPORTANTE DEL data base

12 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.12 Utilizzo del d.b. zMa dopo la fase di progettazione, come si costruisce, come si aggiorna, come si usa un d.b. ? zCon Software dedicato ossia con un Sistema di Gestione di Basi di Dati (SGBD) o Data Base Management System (DBMS) che si colloca tra i programmi applicativi. zCome usare i DBMS a disposizione ? (manuali, help in linea…)

13 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.13 D.B. single-user (privato) & multi- users zsingle-user: archivio personale per esempio la cantina di Date (appunti a mano 1 pagina) zD.B. multi-users: per rappresentare le informazioni che interessano un insieme di utenti appartenenti per esempio ad un Ente.

14 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.14 D.B. multi-users: zSorgono problemi come: zmoltiplicando il numero degli utenti si moltiplica il numero degli archivi ? zl’ utente x puo’ accedere e modificare l’ archivio dell’ utente y? z zma chi e’ l’ utente ?

15 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.15 l’ utente puo’ essere una persona, ma anche un processo (programma in esecuzione) che lavora in modo concorrente con altri; cio’ pone i problemi:  della consistenza dei dati;  “ protezione e riservatezza dei dati;  degli accessi concorrenti ai dati (parziale, totale serializzazione dei processi ?)

16 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.16 Soluzione razionale ? xSoftware adeguato !! D.B.M.S. sempre +complesso!! xOccorre un sistema di gestione automatica … ma di cosa? NON di archivi tradizionali, ma di informazioni di interesse fondamentale da mantenere consistenti tra loro permettendone o vietandone l’ accesso. xNOTA: informazione codificata  dato !!

17 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.17 Esempio: la cantina di Date ztrasformata per essere utile a molti utenti diventerebbe: z1 file contenente record con: il nome e code del vino, il code del proprietario, gli anni di imbottigliamanto ed uso (ready); z1 file contenente record con: il nome ed i dati del proprietario (RISERVATO); z1 file di collegamento tra i 2 precedenti.

18 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.18 Definizione di d.b. e caratteristiche: zinsieme di dati fondamentali organizzati in file di interesse per l’utente (o per il Sistema Informativo in cui il d.b. deve essere introdotto);  che possono avere grandi dimensioni;  “ “ essere condivisi tra +utenti anche con accessi simultanei;  devono essere affidabili, consistenti tra loro, persistenti, non ridondanti: per questo sono necessarie procedure di salvataggio e ripristino (backup & recovery) in caso di malfunzionamento;

19 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.19 I dati fondamentali  devono anche rispondere a requisiti di privatezza (si usano meccanismi di controllo che salvaguardino da azioni non autorizzate), di efficienza e di efficacia (rendimento produttivo ottimale per le attivita’ degli utenti). zObiettivo primario (virtuale): una modifica nell’ ambiente da automatizzare deve produrre una modifica nel d.b.

20 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.20 Obiettivo primario/ Obiettivo sperimentato zObiettivo sperimentato raggiungibile con un buon progetto: una modifica nell’ ambiente da automatizzare non deve propagarsi in un numero incontrollato di modifiche del d.b. zESSENZIALE un’ attivita’ di progettazione ben fatta in modo da non avere problemi di consistenza come per esempio il disallineamento di informazioni.

21 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.21 DBMS= Data Base Management Systems: zsistema software per gestire archivi anche di notevole dimensioni, persistenti e condivisibili. zPresenta una organizzazione logica dei dati (interessante per l' utente) che si basa su una organizzazione fisica degli archivi. zL'Organizzazione logica dei dati segue zun modello di dati che "e' un insieme di concetti per organizzare i dati e descriverne la struttura".

22 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.22 Il modello puo’ essere di tipo zgerarchico (anni '60) con strutture ad albero; zreticolare o CODASYL (da Conference on Data Systems Languages, l' organizzazione che lo propose negli anni '70) con strutture reticolari; zrelazionale (il piu' importante e diffuso) con la struttura “relation” (relazione) intuitivamente rappresentata in forma tabellare (ideato da E.F. Codd e presentato in un articolo del CACM del Giugno ). zQuesti sono modelli usati nei DBMS.

23 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.23 DB & DBMS: dove si usano ? zGeneralmente in Sistemi Informativi aziendali. zSistema Informativo = Insieme organizzato di Risorse e Procedure di natura diversa (umana e materiale) che interagiscono tra loro, finalizzato alla GESTIONE dell' INFORMAZIONE in un’ azienda. z(GESTIONE dell' INFORMAZIONE = raccolta, registrazione, trasmissione, elaborazione dell' INFO) zSe la GESTIONE delle informazioni (modellate in strutture dati per es. aggregandole) e’ automatica il Sistema si puo’ dire Sistema Informatico.

24 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.24 In dettaglio: il Progetto di D.B. e la sua  introduzione in un Sistema Informatico: 3 Fasi –Analisi: z1.1 analisi del preesistente ossia del sistema informativo in uso (automatico o no): struttura, finalita’, funzioni, attivita’ effettive, interfacce tra aree funzionali, settori e procedure da automatizzare, possibilita’ e convenienza, dati e loro tipo, volume, privatezza …  1.2 definizione dei requisiti del nuovosistema informatico.

25 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.25 Fasi –Progettazione zcostruzione del progetto di tipo semantico, concettuale del d.b. –Realizzazione zdefinizione conforme al progetto concettuale del progetto logico e fisico del d.b. detti anche schema logico e schema fisico relativo alla memorizzazione fisica dei dati.

26 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.26 Schema logico zI modelli di dati si usano per rappresentare i tipi di dati che compaiono nello Schema logico di un d.b. z  descrizione sintetica di tutti i tipi di dati, z delle interrelazioni o legami tra i tipi di dati, z dei vincoli tra i tipi di dati. zPuo’ essere realizzato solo dopo approfondita analisi dell’ ambiente dove il d.b. deve essere inserito. zIl D.B.M.S. si riferisce allo schema logico per controllare accessi e aggiornamenti dei dati.

27 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.27 Un esempio di schema logico ze’ estratto dal testo “Data Model” di Tsichritzis- Lochovsky e rappresenta lo schema logico relazionale di un “Medical d.b.” zHospital (Hosp_code,Name,Address,Phone#, #beds) zWard (Hosp_code, Ward_code, Name, #beds) zDoctor (Hosp_code, Doctor#, Name,Speciality) zPatient (Registration#, Diagnosis_code, Diagno_inf) zAttending_Doctor(Doctor#, Registration#) z….

28 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.28 Modello relazionale: zlo schema visto e’ di tipo relazionale ossia realizzato per un R(elational)DBMS; zcaratteristica essenziale del Modello Relazionale e’ che, “un Sistema Relazionale e’ percepito dall’ utente come un insieme di tabelle”. zStruttura fondamentale  Relazione intesa come costrutto matematico, ma schematizzata come tabella; zAspetto fondamentale  Rappresentazione in forma tabellare dei dati e delle loro interrelazioni permanenti;

29 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.29 RELAZIONE: z_ pone in corrispondenza piu’ dati zEsempio: generalita’ di individui come: (Paolo, Rossi, 1/2/73, Vicenza) o (Romolo, Remo, 25/12/97, Roma) o... zRelazione Generalita’(Nome,Cognome, data,Citta’) z| Nome Cognome data Citta’ | z| Paolo Rossi 1/ 2/73 Vicenza | z| Romolo Remo 25/12/97 Roma | z| Gennaro Vero 1/ 1/79 Napoli | z|____________________________________|

30 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.30 Istanza e Schema della relazione REL z______________________________ z| nome-1 nome nome-n | z|_____________________________| z| x1 y1 z1 | Istanza di REL = z| x2 y2 z2 | z| | = contenuto della tabella z| xk yk zk | z|_____________________________| zriga = ennupla = tupla =record; colonna = attributo zSchema della tabella = schema della relazione    REL(nome-1, nome-2,....nome-n)

31 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.31 CHIAVE DI UNA RELAZIONE: z_ insieme di attributi che identifica una tupla univocamente: nello schema si sottolinea ! z_ non e’ ridondante z_ unica per ciascuna tupla z_ detta anche chiave primaria. zEsempio chiave strutturata: z_ nome, cognome, data di nascita NOT NULL !!!! CAMPI MAI NON DEFINITI ! zEsempio chiave semplice: codice fiscale.

32 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.32 SEMANTICA DELLA RELAZIONE:  ENTITA' E LEGAME TRA ENTITA’ zEntita' = oggetti fondamentali del Sistema Informativo esaminato. zAttributi di Entita' = proprieta' tipiche di Entita’, loro caratteristiche.  LEGAME tra Entita’o inter-relazione: collegamento tra 2 relazioni. zVedere Esempio schema di un “Medical d.b.”

33 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.33 ? Esiste sempre una chiave in una relazione ? zSI ! LA CHIAVE PRIMARIA zRelazione = Insieme “matematico”=>  indipendente ordine tuple  ordine di caricamento  indirizzo (o posizione) tupla nell'archivio  corrispondenza tra C (chiave) e I (indirizzo) rappresentata dalle coppie (c,i)

34 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.34 Esempio corrispondenza chiave_indirizzo z Campo Chiave Campi Dettaglio z1a tupla Cai ======= z2a tupla Bia ======= z3a tupla Zizi ======= z ……….....……. z10a tupla Ada ======= zCorrispondenza chiave_indirizzo  INDICE SU CHIAVE zCHIAVE INDIRIZZO CHIAVE INDIRIZZO zCai 1 Ada 10 zBia 2 Bia 2 zZizi 3 Cai ……… ……….. zAda 10 Zizi 3

35 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.35 Operazioni su singola relazione = tabella zmemorizzata in archivio (file) zoperazioni sulle relazione trattate con lo stile tipico del modello relazionale ma tradotte in zOPERAZIONI DEFINITE SU archivi del tipo: z_apertura archivio _chiusura archivio z_aggiunta record _ricerca record z_modifica record _cancellazione record z_ripristino record _compattamento archivio z_ordinamento logico dell'archivio

36 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.36 Significato di operazioni come zCANCELLAZIONE RECORD zcancellazione fisica: operazione lunga, eseguita periodic. con nuova numerazione record zcancellazione logica: record contrassegnato come cancellato non visibile in normali operazioni & non stampato zCOMPATTAMENTO ARCHIVIO z_esegue copia archivio z_non copia record cancellati logicamente

37 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.37 ORDINAMENTO LOGICODELL'ARCHIVIO z_archivio A puo’ avere una o piu’ chiavi z_ordinamento logico di A rispetto a chiave c z_sequenza delle coppie {c,i} z ordinate rispetto alla chiave c = z =indice sequenziale rispetto alla chiave c zESEMPIO INDICE SEQUENZIALE: gia’ visto z

38 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.38 ordinamento rispetto ad altri campi zArchivio B z CHIAVE1 CITTA’ DETTTAGLIO z1a tupla Cai Roma ======= z2a tupla Bia Milano ======= z3a tupla Zizi Napoli ======= z4a tupla Roi Milano ======= ………… z10a tupla Ada Firenze =======

39 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.39 Ordinamento rispetto a citta’ zCITTA’ INDIRIZZO zFirenze 10 zMilano 2, 4 zNapoli 3 z zRoma 1 zORDINAMENTO rispetto attributo non chiave primaria => piu’ record con uguali valori dell'attributo

40 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.40 Esempio: progetto di un D.B. privato e suo uso in RDBMS  ENTITA' presenti:  Medici  Relazione Medico  Malati  Relazione Malato  LEGAMI tra le ENTITA' presenti:  1 medico cura N malati  1 malato consulta M medici  Inter_relazione N:M  Relazione Med_Mal

41 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.41 Istanze e Schemi delle relazioni zMedico (Codice, Nome, Specialita’, TempoPieno) z|Codice Nome Specialita’ TempoPieno | z| 0010 Rossi x T | z| 0015 Verdi x T | z| 0159 Neri x T | z|____________________________________|

42 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.42 Istanze e Schemi delle relazioni zMalato(#Mal, Nome, Diagnosi) z|#Mal Nome Diagnosi | z| 001 Pippo ma ? | z| 002 Peppo se... | z| 003 Pupa xy | z|______________________|

43 AnnaMaria Carminelli Gregori: fondamenti di informatica parte 2.43 Istanze e Schemi delle relazioni zMed_Mal (Codice, #Mal) z|Codice #Mal | z| | z| | z| | z| | z| | zSeguono esempi in DB3 e Access


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