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LE BASI DI DATI E IL LINGUAGGIO SQL. Basi di dati (database) UA2 Con il termine database si indicano in informatica gli archivi di dati, organizzati in.

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1 LE BASI DI DATI E IL LINGUAGGIO SQL

2 Basi di dati (database) UA2 Con il termine database si indicano in informatica gli archivi di dati, organizzati in modo integrato attraverso tecniche di modellazione dei dati e gestiti sulle memorie di massa del computer attraverso appositi software. A grandi linee possiamo dire che si tratta di una collezione di archivi ben organizzati e strutturati che costituiscono una base di lavoro per utenti diversi che utilizzano software diversi.

3 Organizzazione degli archivi mediante basi di dati Il database è una collezione di dati logicamente correlati e condivisi, che ha lo scopo di soddisfare i fabbisogni informativi di una specifica organizzazione. I dati sono gestiti da un unico sistema chiamato DBMS (DataBase Management System) che ne permette la gestione e ne regola gli accessi.

4 Caratteristiche dei DBMS Un DBMS deve essere in grado di risolvere i problemi che si presentano con lapproccio tradizionale e la gestione degli archivi deve avere le seguenti caratteristiche: Facilità di accesso Indipendenza dalla struttura logica e fisica Eliminazione di ridondanza e di inconsistenza Integrità dei dati Controllo della concorrenza Sicurezza dei dati

5 DBMS – Facilità di accesso Il ritrovamento dei dati deve essere facilitato e svolto con grande velocità anche nel caso di database molto grandi e con richieste provenienti contemporaneamente da più utenti

6 DBMS – Indipendenza dalla struttura logica e fisica Deve essere possibile apportare delle modifiche alla definizione delle strutture del database senza modificare il software applicativo. Deve essere possibile modificare i supporti con cui i dati sono registrati e le modalità di accesso alle memorie di massa senza modifiche alle applicazioni.

7 DBMS – Eliminazione di ridondanza e di inconsistenza Gli stessi dati non devono comparire più volte in archivi diversi, in quanto il database è costituito da archivi integrati. Il database non può presentare campi uguali con valori diversi in archivi diversi.

8 DBMS – Integrità dei dati Devono essere previsti dei controlli per evitare anomalie ai dati causate dai programmi e dalle applicazioni degli utenti. Le operazioni sui dati vengono eseguite fino al loro completamento per assicurare la consistenza dei dati

9 DBMS – Controllo della concorrenza I database possono essere utilizzati da più utenti. Bisogna garantire che le operazioni svolte da utenti diversi in modo concorrente non interferiscano tra loro.

10 DBMS – Sicurezza dei dati Devono essere previste procedure di controllo sia per impedire accessi non autorizzati ai dati contenuti nel database, sia per la protezione da guasti accidentali.

11 I linguaggi per database Le prestazioni del DBMS vengono attivate dallutente usando appositi comandi che costituiscono a tutti gli effetti un linguaggio, attraverso il quale lutente può comunicare con il sistema di elaborazione che gestisce il database: DDL (Data Definition Language) DML (Data Manipulation Language) QL (Query Language)

12 DDL (Data Definition Language) Linguaggio per la descrizione dei dati, delle tabelle, delle viste, delle associazioni tra tabelle, dei vincoli di integrità e dei controlli relativi alla sicurezza. Rappresenta lo strumento attraverso il quale lutente ordina al DBMS la creazione della struttura del database

13 DML (Data Manipulation Language) E il linguaggio per il trattamento (o manipolazione) dei dati contenuti nel database e consente le usuali operazioni di accesso per inserimenti, modifiche o cancellazioni.

14 QL (Query Language) E il linguaggio per le interrogazioni al database e consente il ritrovamento dei dati che interessano, sulla base dei criteri di ricerca richiesti dallutente

15 Modellazione dei dati UA4 Modellare i dati significa costruire una rappresentazione semplificata della realtà osservata o di un problema aziendale, individuandone gli elementi caratteristici e i legami intercorrenti tra essi. La progettazione di un modello di dati avviene a livelli diversi: Livello concettuale Livello logico Livello fisico

16 Modellazione dei dati – livello concettuale Solitamente il problema della realizzazione di un database viene sottoposto da parte di un cliente, il quale cerca di descrivere a parole i suoi bisogni. Per questo motivo la prima analisi consiste nella ricerca, all'interno della descrizione del problema, dei termini più significativi, che indicano quali sono i contenuti del database che si vuole costruire. Al termine di questa fase viene prodotto uno schema chiamato Schema E-R che rappresenta in forma grafica i collegamenti tra gli oggetti astratti individuati.

17 Modellazione dei dati – livello logico In questa fase si parte dallo schema E-R ottenuto nel livello precedente, per ottenere un altro schema, detto anche schema logico. Questo schema spiega concretamente come realizzare il vero e proprio database cioè gli archivi e i collegamenti tra gli archivi. A seconda di come si preferisca realizzare questi collegamenti, si può adottare un modello a scelta tra i seguenti: modello relazionale, modello gerarchico, modello reticolare e modello ad oggetti. Si vedranno più avanti questi modelli, in particolare il modello logico relazionale e come esso realizza i collegamenti tra gli archivi.

18 Modellazione dei dati – livello fisico In questa fase il problema è individuare la forma migliore in cui salvare i dati che costituiscono gli archivi. Per fare ciò è necessario rispondere a domande come: dove verranno salvati i dati? Che struttura avranno i dati nei file? Che file system si utilizzerà? Quest'ultima fase di solito è influenzata dal DBMS sul quale è caduta la scelta, e dal file system usato, e non sarà trattata.

19 Modello Entità Associazioni (Modello E/R) E uno strumento per analizzare le caratteristiche di una realtà in modo indipendente dagli eventi che in essa accadono, cioè per costruire un modello concettuale dei dati indipendente dalle applicazioni. Il risultato di questo lavoro è la definizione di una rappresentazione grafica detta schema E/R. Gli elementi di un modello entità associazioni sono: Entità Associazioni Attributi

20 Modello E/R - Entità Lentità è un oggetto concreto o astratto che ha un significato anche quando viene considerato in modo isolato ed è di interesse per la realtà che si vuole modellare

21 Modello E/R - Associazione Lassociazione è un legame che stabilisce uninterazione tra le entità

22 Modello E/R - Attributi Le proprietà delle entità e delle associazioni sono descritte attraverso gli attributi Formato Dimensione Opzionalità

23 Modello E/R Le associazioni possono avere attributi Si indica con il termine chiave o chiave primaria un insieme minimale di attributi che permettono di distinguere tra loro le istanze di una stessa entità

24 Associazioni tra entità La molteplicità di una associazione è il numero di possibili istanze di unentità che viene messo in corrispondenza con unistanza dellaltra entità che partecipa allassociazione. Il numero minimo e massimo di possibili istanze viene espresso da una coppia di numeri separati da punti (es. 1..N). Il valore minimo assume di solito i valori 0 o 1. Il valore massimo è detto cardinalità della partecipazione allassociazione ed in genere assume il valore 1 o N.

25 Associazione 1:1 o biunivoca Unassociazione si dice uno a uno quando ogni istanza della prima entità si deve associare a una sola istanza della seconda entità e viceversa Persona Codice Fiscale Corrisponde 11

26 Associazione 1:N Unassociazione si dice uno a molti quando ogni istanza della prima entità si può associare a una o più istanze della seconda entità, mentre a ogni istanza della seconda si deve associare una sola istanza della prima Conto Corrente Movimento Effettuare 1N

27 Associazione N:N Unassociazione si dice molti a molti se a ogni istanza della prima entità si possono associare a una o più istanze della seconda entità, e a ogni istanza della seconda si possono associare una o più istanze della prima DocenteClasse Insegnare NN

28 Modello Relazionale UA5 Il modello relazionale rappresenta il database come un insieme di relazioni (tabelle). Viene considerato attualmente il modello più semplice ed efficace, perché è più vicino al modo consueto di pensare i dati, e si adatta in modo naturale alla classificazione e alla strutturazione dei dati.

29 Caratteristiche Modello Relazionale tutte le righe di una tabella contengono lo stesso numero di colonne gli attributi rappresentano informazioni elementari non scomponibili ulteriormente i valori assunti da un campo appartengono al dominio dei valori possibili in una relazione ogni riga è diversa da tutte le altre le righe compaiono in una tabella in un ordine non prefissato

30 Caratteristiche Modello Relazionale Una relazione con n colonne si indica come una relazione di grado n, il nome con il quale si identifica una colonna si chiama attributo, linsieme dei valori che possono essere assunti da un attributo definiscono il dominio di quellattributo, ed il numero delle n-uple (dette anche tuple) si chiama cardinalità della relazione.

31 Caratteristiche Modello Relazionale a1a1 a2a2 ……………………anan b1b1 b2b2 bnbn ::: z1z1 z2z2 znzn Cardinalità Grado

32 Dallo schema E/R al modello relazionale Ogni entità diventa una tabella Ogni attributo dellentità diventa una colonna della tabella Lidentificatore univoco dellentità diventa la chiave primaria della tabella Lassociazione uno a uno diventa una sola tabella che contiene gli attributi della prima e della seconda entità Lassociazione uno a molti si ottiene aggiungendo agli attributi dellentità che svolge il ruolo a molti, lidentificatore univoco dellentità che svolge il ruolo a uno nellassociazione (chiave esterna)

33 Dallo schema E/R al modello relazionale Lassociazione molti a molti diventa una nuova tabella composta dagli identificatori univoci delle due entità e dagli eventuali attributi dellassociazione. La chiave della nuova tabella è formata dallinsieme di attributi che compongono le chiavi delle due entità, oltre agli attributi dellassociazione necessari a garantire lunicità delle righe della tabella ottenuta

34 Le operazioni relazionali In generale gli operatori relazionali agiscono su una relazione per ottenere una nuova relazione. In sostanza le operazioni relazionali consentono di effettuare le interrogazioni alla base di dati per ottenere le informazioni desiderate estraendo da una tabella una sottotabella, oppure combinando tra loro due o più tabelle e generando così nuove relazioni

35 Le operazioni relazionali Selezione La selezione genera una nuova tabella costituita solo dalle righe della tabella di partenza che soddisfano una determinata condizione CodiceNomeCognome CodiceNomeCognome

36 Le operazioni relazionali Proiezione La proiezione genera una nuova tabella estraendo dalla tabella iniziale solo alcune colonne CodiceNomeCognome CodiceCognome

37 Le operazioni relazionali Congiunzione (join interno) La congiunzione tra due tabelle R e S combina due relazioni aventi uno o più attributi in comune, generando una nuova tabella le cui righe contengono sia gli attributi di R che quelli di S e abbinano le sole righe di R e di S con valori identici negli attributi comuni; gli attributi comuni di R e di S sono presenti una sola volta nelle righe della congiunzione

38 Le operazioni relazionali Congiunzione (join interno) ABC BCD ABCD

39 Le operazioni relazionali Congiunzione (join esterno) Il join esterno è una congiunzione che restituisce le righe delluna e dellaltra anche se non sono presenti valori uguali per gli attributi comuni. Il join esterno può essere left join quando elenca comunque tutte le righe della prima tabella congiungendo, tra le righe della seconda, solo quelle per le quali si trovano valori corrispondenti per gli attributi comuni

40 Le operazioni relazionali Congiunzione (join esterno) ABC BCD ABCD ABCD ABCD R right join S SR R full join SR left join S

41 Integrità referenziale Lintegrità referenziale è un insieme di regole del modello relazionale che garantiscono lintegrità dei dati quando si hanno relazioni associate tra loro attraverso la chiave esterna (queste regole servono per rendere valide le associazioni tra tabelle e per eliminare gli errori di inserimento, cancellazione o modifica). Viene rispettata quando per ogni valore non nullo della chiave esterna, esiste un valore corrispondente della chiave primaria nella tabella associata.


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