Il modello relazionale (II)

Informazione incompleta e valori nulli In una tupla di una relazione un attributo può non avere valore Per esempio: Mario Rossi non ha telefono in Persone(Cognome,Nome,Indirizzo,Telefono) Oppure il valore di un attributo potrebbe esistere ma essere sconosciuto a chi inserisce i dati nel DB Per esempio: Mario Rossi ha telefono, ma non ne conosciamo il numero

Informazione incompleta e valori nulli NULL: valore nullo Assegnato agli elementi di tuple inesistenti o sconosciuti NULL è valore aggiuntivo rispetto al dominio di un attributo

Informazione incompleta e valori nulli In basi di dati, i due casi sopra trattati come assenza di informazione In assenza di informazione su un attributo bisogna usare NULL perché non si confonde con altri valori del dominio dellattributo

Informazione incompleta e valori nulli Per esempio: Numero di telefono sconosciuto potrebbe essere rappresentato con 0 (numero che nessun telefono può avere). Però questa convenzione non è generale Inoltre, per altri attributi, potrebbe non esistere valore di dominio che non si può assegnare mai: usare NULL

Informazione incompleta e valori nulli Non tutti gli attributi di una relazione devono poter assumere valore nullo In definizione di relazione, si può specificare quali attributi non devono mai essere nulli nelle tuple MatricolaCognomeNomeDataNascita RossiMariaNULL NeriAnna23/04/1982 NULLVerdiFabio12/02/ RossiLuca10/10/ BruniMario01/12/1981 Studenti

Informazione incompleta e valori nulli Non tutti gli attributi di una relazione devono poter assumere valore nullo In definizione di relazione, si può specificare quali attributi non devono mai essere nulli nelle tuple MatricolaCognomeNomeDataNascita RossiMariaNULL NeriAnna23/04/1982 NULLVerdiFabio12/02/ RossiLuca10/10/ BruniMario01/12/1981 Studenti OK

Informazione incompleta e valori nulli Non tutti gli attributi di una relazione devono poter assumere valore nullo In definizione di relazione, si può specificare quali attributi non devono mai essere nulli nelle tuple MatricolaCognomeNomeDataNascita RossiMariaNULL NeriAnna23/04/1982 NULLVerdiFabio12/02/ RossiLuca10/10/ BruniMario01/12/1981 Studenti No: matricola usata per correlare relazione

Informazione incompleta e valori nulli No: informazione inutile CodiceTitoloDocente 01AnalisiGiani 03ChimicaNULL ChimicaBelli StudenteVotoCorso NULL27NULL NULL Esami Corsi

Informazione incompleta e valori nulli No: informazione inutile CodiceTitoloDocente 01AnalisiGiani 03ChimicaNULL ChimicaBelli StudenteVotoCorso NULL27NULL NULL Esami Corsi

Informazione incompleta e valori nulli No: codice usato Per correlare relazione CodiceTitoloDocente 01AnalisiGiani 03ChimicaNULL ChimicaBelli StudenteVotoCorso NULL27NULL NULL Esami Corsi

Informazione incompleta e valori nulli CodiceTitoloDocente 01AnalisiGiani 03ChimicaNULL ChimicaBelli StudenteVotoCorso NULL27NULL NULL Esami Corsi OK

Instanze inconsistenti Non tutte le tuple rappresentano informazione corretta per unapplicazione Valori nulli Valori fuori del dominio di un attributo Per esempio: voto = 36 Tuple inconsistenti (valori di più attributi non simultaneamente assegnabili) Per esempio: voto = 24, lode = Sì …

Instanze inconsistenti Non tutte le tuple rappresentano informazione corretta per unapplicazione … Tuple con valori uguali per attributi identificanti Per esempio: tuple con la stessa matricola in relazione Studenti Valori inesistenti in attributi usati per corrispondenze tra relazioni Per esempio: studente in relazione Esami

Vincoli di integrità Proprietà che devono essere soddisfatte dalle istanze corrette per unapplicazione Sono predicati che associano ad ogni istanza il valore vero o falso Vero: istanza corretta (ammissibile, lecita) Falso: istanza inconsistente

Vincoli di integrità Definendo lo schema di un base di dati si associano vincoli di integrità che si riferiscono a tutte le istanze del base di dati Questi vincoli permettono di considerare corrette le sole istanze che li verificano tutti

Vincoli di integrità Vincoli intrarelazionali Vincolo di tupla Vincolo di dominio Vincoli su assegnamento di valori ad attributi diversi di una tupla Vincolo di chiave Vincoli interrelazionali

Vincoli intrarelazionali Vincoli interni a una relazione: Soddisfacimento definito rispetto ad una singola relazione del base di dati Vincolo di tupla: esprime condizioni sui valori di ciascuna tupla indipendentamente dalle altre tuple Vincolo di dominio (vincolo su valori): restrizione su dominio di attributo Vincoli su assegnamento di valori ad attributi diversi di una tupla

Vincoli di tupla Esprimibili mediante espressioni booleane (AND, OR, NOT) i cui termini contengono: Uguaglianze, disuguaglianze, ordinamenti di valori di attributo Espressione aritmetiche su valori di attributo pqp AND q FFF FTF TFF TTT pqp OR q FFF FTT TFT TTT pNOT p FT TF

Vincoli di tupla Per esempio: Vincolo di dominio (Voto 18) AND (Voto 30) Vincolo su più attributi (NOT(Lode = lode)) OR (Voto = 30) Pagamenti(Data, Importo, Ritenute, Netto) Netto = Importo - Ritenute

Vincoli di chiave Chiave: insieme di attributi usato per identificare univocamente le tuple di una relazione Superchiave: un insieme K di attributi è detto superchiave di una relazione r se r non contiene due tuple t1 e t2 con t1[K]=t2[K] K è una chiave di r se è una superchiave minimale di r

Vincoli di chiave {Matricola} è una chiave MatricolaCognomeNomeNascitaCorso 4328RossiLuigi29/04/79Informatica 6328RossiDario29/04/79Informatica 4766RossiLuca01/05/81Fisica 4856NeriLuca01/05/81Economia 5536NeriLuca05/03/78Economia Table1

Vincoli di chiave {Cognome, Nome, Nascita} è una chiave MatricolaCognomeNomeNascitaCorso 4328RossiLuigi29/04/79Informatica 6328RossiDario29/04/79Informatica 4766RossiLuca01/05/81Fisica 4856NeriLuca01/05/81Economia 5536NeriLuca05/03/78Economia Table1

Vincoli di chiave {Matricola, Corso} è una superchiave, ma non una chiave MatricolaCognomeNomeNascitaCorso 4328RossiLuigi29/04/79Informatica 6328RossiDario29/04/79Informatica 4766RossiLuca01/05/81Fisica 4856NeriLuca01/05/81Economia 5536NeriLuca05/03/78Economia Table1

Vincoli di chiave {Nome, Corso} non è una superchiave MatricolaCognomeNomeNascitaCorso 4328RossiLuigi29/04/79Informatica 6328RossiDario29/04/79Informatica 4766RossiLuca01/05/81Fisica 4856NeriLuca01/05/81Economia 5536NeriLuca05/03/78Economia Table1

Vincoli di chiave {Nome, Corso} è adesso una chiave È una chiave per caso MatricolaCognomeNomeNascitaCorso 6328RossiDario29/04/79Informatica 4766RossiLuca01/05/81Fisica 4856NeriLuca01/05/81Economia 5536NeriLuca05/03/78Informatica Table2

Vincoli di chiave Ogni relazione r(X) ha una chiave Essendo un insieme, r(X) è costituita da tupla diverse tra loro X è sicuramente superchiave di r

Vincoli di chiave Il fatto che ogni schema di relazione abbia almeno una chiave garantisce Identificabilità univoca dei dati Definizione di corrispondenze tra dati contenuti in relazioni diverse Per esempio: nel base di dati Università Studente corrisponde a Matricola della relazione Studenti Corso corrisponde a Codice della relazione Corsi

Chiave e valori nulli Tupla 1: ha entrambe le chiave incomplete ({Matricola}, {Cognome, Nome, Nascita}) MatricolaCognomeNomeNascitaCorso NULLRossiDarioNULLInformatica 4766RossiLuca01/05/81Fisica 4856NeriLucaNULL NeriLuca05/03/78Economia

Chiave e valori nulli Tuple 3 e 4: hanno una chiave completamente specificata, ma sono lo stesso individuo? MatricolaCognomeNomeNascitaCorso NULLRossiDarioNULLInformatica 4766RossiLuca01/05/81Fisica 4856NeriLucaNULL NeriLuca05/03/78Economia

Chiave e valori nulli Chiave primaria: la chiave primaria non può avere valori nulli Identificata mediante sottolineatura ({Matricola}) Usata per stabilire corrispondenza tra tabelle Se nessun attributo della relazione può prendere il ruolo di chiave primaria se ne definisce uno aggiuntivo a tale scopo

Vincoli interrelazionali Vincoli interrelazionali sono i vincoli che coinvolgono più relazioni del base di dati Per verificarli, considerare istanze di più relazioni

Vincoli interrelazionali Vincoli di integrità referenziale (foreign keys, referential integrity constraints): Servono a garantire che i riferimenti tra tabelle siano possibili Un vincolo di integrità referenziale fra insieme di attributi X di una relazione R1 ed una relazione R2 è soddisfatto se i valori su X di ciascuna tupla dellistanza di R1 compaiono come valori della chiave (primaria) dellistanza di R2

Vincoli di integrità referenziale Per esempio: le relazioni Studenti(Matricola,Cognome,Nome,DataNascita) Corsi(Codice,Titolo,Docente) Esami(Numero,Studente,Voto,Lode,Corso) Un numero può comparire in attributo Studente di una tupla di relazione Esami solo se compare come valore di Matricola in istanza di relazione Studenti

Vincoli di integrità referenziale Se chiave di R2 è composta da un solo attributo B, X è composto di un solo attributo A Vincolo di integrità referenziale tra A in R1 e B in R2 è soddisfatto se, per ogni tupla t1 in R1 per cui t1[A] non è nullo, esiste una tupla t2 in R2 tale che t1[A] = t[B]

Vincoli di integrità referenziale KA B… R1R2

Vincoli di integrità referenziale Se chiave di R2 contiene più attributo bisogna stabilire corrispondenza tra attributi di R1 e R2 Chiave di R2: {B1,…,Bp} X={A1,…,Ap} Vincolo di integrità referenziale tra {A1,…,Ap} in R1 e {B1,…,Bp} in R2 è soddisfatto se, per ogni tupla t1 in R1 per cui t1[{A1,…,Ap}] non contiene valori nulli, esiste una tupla t2 in R2 tale che t1[Ai] = t[Bi] per 1 i p

Vincoli di integrità referenziale KAi Bi… R1R2

Vincoli di integrità referenziale CodiceDataAgenteArtProvNumero /10/ RM2F /10/ FI4E5432 MatricolaCFCognomeNome 567RSSM…RossiMario 638NREP…NeriPiero ProvNumeroProprietarioIndirizzo RM1A2396Verdi PieroVia Tigli MI2F7643Luci GinoVia Noci FI4E5432Bini LucaVia Po Infrazioni Agenti Auto

Vincoli di integrità referenziale CodiceDataAgenteArtProvNumero /10/ RM2F /10/ FI4E5432 MatricolaCFCognomeNome 567RSSM…RossiMario 638NREP…NeriPiero ProvNumeroProprietarioIndirizzo RM1A2396Verdi PieroVia Tigli MI2F7643Luci GinoVia Noci FI4E5432Bini LucaVia Po Infrazioni Agenti Auto

Vincoli di integrità referenziale CodiceDataAgenteArtProvNumero /10/ RM2F /10/ FI4E5432 MatricolaCFCognomeNome 567RSSM…RossiMario 638NREP…NeriPiero ProvNumeroProprietarioIndirizzo RM1A2396Verdi PieroVia Tigli MI2F7643Luci GinoVia Noci FI4E5432Bini LucaVia Po Infrazioni Agenti Auto

Vincoli di integrità referenziale Ordinamento di attributi in vincoli referenziali è essenziale perché non sempre la corrispondenza tra tabelle si può stabilire per nome di attributo Per esempio: Incidenti(Codice,Prov1,Numero1,Prov2,Numero2) Auto(Prov,Numero,Proprietario,Indirizzo) Prov1, Numero1 e Prov2, Numero2 sono diversi dai nomi della chiave primaria di Auto

Vincoli di integrità referenziale Non tutti i DBMS permettono di definire chiavi primarie Definire esplicitamente attributi coinvolti in vincoli di integrità

Algebra e calcolo relazionale

Accesso ai dati di un DB Aggiornamento di DB: funzione che, data istanza di DB, produce altra istanza di DB, sullo stesso schema Modifica, aggiunta, rimozione tuple Interrogazione a DB: funzione che, dato un DB, produce una relazione su un dato schema (non necessariamente uno degli schemi definiti nel DB)

Accesso ai dati di un DB Aggiornamento e interrogazione vengono effettuati usando specifici linguaggi Per esempio: algebra relazionale e calcolo relazionale

Algebra relazionale Linguaggio procedurale di accesso a DB Si specificano operazioni complesse descrivendo procedimento da usare per ottenere soluzione Interrogazioni: espressioni complesse

Algebra relazionale Algebra relazionale: basata su insieme di operatori Definiti su relazioni Producono relazioni come risultati Operatori Insiemistici: unione, intersezione, differenza Specifici: ridenominazione, selezione, proiezione, join

Operatori insiemistici Relazioni: insiemi di tuple omogenee, cioè definite sigli stessi attributi Insiemi: ha senso usare operatori insiemistici Insiemi di tuple omogenee: usare operatori insiemistici solo su relazioni definite sugli stessi attributi Altrimenti, si ottengono insiemi di tuple disomogenee, che non rappresentano relazioni

Unione di relazioni Date due relazioni r1(X) e r2(X) definite sullo stesso insieme di attributi X r1 r2: relazione su X che contiene tuple appartenenti a r1 oppure a r2 oppure a entrambe

Unione di relazioni MatricolaCognomeEtà 9297Neri Neri Verdi38 MatricolaCognomeEtà 7274Rossi Neri Verdi38 MatricolaCognomeEtà 7274Rossi Neri Neri Verdi38 Laureati Dirigenti Laureati Dirigenti

Differenza di relazioni Date due relazioni r1(X) e r2(X) definite sullo stesso insieme di attributi X r1-r2: relazione su X che contiene tuple appartenenti a r1 ma non a r2

Differenza di relazioni MatricolaCognomeEtà 9297Neri Neri Verdi38 MatricolaCognomeEtà 7274Rossi Neri Verdi38 MatricolaCognomeEtà 7274Rossi37 Laureati Dirigenti Laureati - Dirigenti

Intersezione di relazioni Date due relazioni r1(X) e r2(X) definite sullo stesso insieme di attributi X r1 r2: relazione su X che contiene tuple appartenenti sia a r1 che a r2

Intersezione di relazioni MatricolaCognomeEtà 9297Neri Neri Verdi38 MatricolaCognomeEtà 7274Rossi Neri Verdi38 MatricolaCognomeEtà 7432Neri Verdi38 Laureati Dirigenti Laureati Dirigenti