Il Modello Relazionale Home page del corso: Corso di Basi di Dati.

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1 Il Modello Relazionale Home page del corso: http://www.cs.unibo.it/~difelice/dbsi/ Corso di Basi di Dati

2 Livelli di astrazione In gran parte dei DBMS moderni, i dati sono articolati su tre livelli di astrazione:  Schema Esterno  descrive come i dati appaiono per un utente o un gruppo di utenti.  Schema Logico  descrive l’organizzazione logica dei dati (dettagli a breve …)  Schema Fisico  descrive come i dati sono memorizzati su memoria secondaria.

3 Livelli di astrazione Proprietà (auspicabili) dei livelli in un DBMS:  Indipendenza fisica  interagire con il modello logico in modo indipendente dallo schema fisico.  Indipendenza logica  interagire con il livello esterno in modo indipendente dallo schema logico dei dati.

4 Livelli di astrazione In gran parte dei DBMS moderni, i dati sono articolati su tre livelli di astrazione:  Schema Esterno  descrive come i dati appaiono per un utente o un gruppo di utenti.  Schema Logico  descrive l’organizzazione logica dei dati (dettagli a breve …)  Schema Fisico  descrive come i dati sono memorizzati su memoria secondaria.

5 Modello Logico In cosa consiste in pratica il Modello logico ?  Insieme di concetti per strutturare/organizzare i dati relativi ad un certo dominio d’interesse.  Insieme di regole per modellare eventuali vincoli e restrizioni sui dati. Regole e Concetti generali  indipendenti dal dominio d’interesse che si sta considerando …

6 Modello Relazionale: overview  Proposto nel 1970 da E.F. Codd, ricercatore dell’IBM di San Jose, CA.  Attualmente, il più utilizzato, ma non l’unico modello disponibile per le basi di dati.  Intuitivo, e basato su nozioni di algebra di base.  DBMS basati sul modello relazionale  RDBMS (es. Oracle, MySQL, DB2, etc)

7 Modello Relazionale: overview Modello Relazionale  i dati sono organizzati in record di dimensione fissa, e divisi in tabelle ( relazioni ). NomeCodice CorsoNome Docente Basi di dati0121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi  Colonne della tabella (Proprietà di interesse)  Attributi  Intestazione della tabella (i.e. nome tabella + nome attributi)  Schema della relazione  Righe della tabella  Istanze della relazione DEF. informale

8 Modello Relazionale: overview NomeCodice CorsoNome Docente Basi di dati0121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi  Nome della relazione: CORSI  Attributi : Nome, Codice del Corso, Nome Docente  Schema della relazione : CORSI(Nome, Codice del Corso, Nome Docente)  Istanze della relazione : CORSI

9 Modello Relazionale: overview NomeCodice CorsoNome Docente Basi di dati0121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi Ogni attributo dispone di un dominio che definisce l’insieme di valori validi per quelll’attributo. Es. dom(Corso) = string E’ possibile avere domini ripetuti nella stessa relazione! CORSI

10 Modello Relazionale: overview NomeCodice CorsoNome Docente Basi di dati0121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi VINCOLI sull’ ordine dei dati:  L’ordinamento delle righe è irrilevante  L’ordinamento delle colonne è irrilevante. CORSI

11 Modello Relazionale: overview NomeCodice CorsoNome Docente 11/01/20120121M. Di Felice Programmazione0123C. Laneve Sistemi Operativi1455D. SangiorgiR. Davoli Sistemi Operativi1455D. SangiorgiR. Davoli VINCOLI sui dati della relazione  Non possono esistere attributi uguali ( 1 ).  Non possono esistere righe uguali ( 2 ).  I dati di una colonna devono essere omogenei ( 3 ). CORSI

12 Modello Relazionale: overview NomeCodice CorsoNome Docente E’ possibile avere uno schema di relazioni senza istanze (es. in fase di creazione del DB) … CORSI Il viceversa è impossibile … ………… Sistemi Operativi1455D. SangiorgiR. Davoli Sistemi Operativi1451D. SangiorgiR. Davoli

13 Modello Relazionale: overview MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio12/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565VerdiMarco11/04/1988 In pratica, una base di dati può essere costituita da molte tabelle … Nome CorsoCodice Corso Codice Docente Basi di dati012100 Programmazione121301 Sistemi Operativi145502 CorsoStudenteVoto 0121432423524530L 1213432423524525 1213985445656518 CORSI ESAMI STUDENTI

14 Modello Relazionale: overview Nella pratica, quando si inizia a progettare una base di dati di un certo dominio d’interesse, le informazioni NON sono già tradotte in dati del modello relazionale… Es. Realizzazione di un sistema informativo per gestire i dati di una società immobiliare.  Quali dati devono essere gestiti?  Quali/quante tabelle usare?

15 Modello Relazionale: overview  Quali dati devono essere gestiti?  Quali/quante tabelle usare? PROPRIETARIIMMOBILIACQUIRENTI NomeCognomeCodice FiscaleData NascitaResidenza ACQUIRENTI Es. Realizzazione di un sistema informativo per gestire i dati di una società immobiliare. } PROGETTISTA

16 Modello Relazionale: overview IdContoNomeCognomeData Nascita CLIENTE Q. Quante relazioni/tabelle utilizzare? Es. sistema informativo di una banca. IdContoDataImporto VERSAMENTO BANCA IdContoDataImportoNomeCognomeData Nascita SOLUZIONE1 SOLUZIONE2

17 Modello Relazionale: overview Spesso, le informazioni contenute in relazioni diverse sono correlate tra loro … CORSI ESAMI STUDENTI <Voto conseguito><Voto conseguito>

18 Modello Relazionale: overview MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio12/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565VerdiMarco11/04/1988 Nel modello relazionale, i riferimenti tra dati in relazioni differenti sono espressi mediante valori. Nome CorsoCodice Corso Codice Docente Basi di dati012100 Programmazione121301 Sistemi Operativi145502 CorsoStudenteVoto 0121432423524530L 1213432423524525 1213985445656518 CORSI ESAMI STUDENTI

19 Modello Relazionale: overview Oltre al modello relazionale (proposto negli anni settanta), esistono altri modelli logici di organizzazione dei dati:  Modello gerarchico  Modello reticolare  Modello ad oggetti  Modello XML-based  …

20 Modello Relazionale: overview MatricolaCognomeNomeData Nascita RossiGiorgio12/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565VerdiMarco11/04/1988 In molti modelli (es. gerarchico, reticolare, oggetti ), i riferimenti tra tabelle sono definiti mediante puntatori. Nome CorsoCodice Corso Codice Docente Basi di dati00 Programmazione121301 Sistemi Operativi145502 CorsoStudenteVoto 0121432423524530L 1213432423524525 1213985445656518 CORSI ESAMI STUDENTI

21 Modello Relazionale: overview Vantaggi del modello relazionale: - Indipendenza fisica : vengono rappresentati solo i dati, e non le informazioni aggiuntive su dove i dati sono memorizzati (es. puntatori ad aree di memoria). - Portabilità del modello tra piattaforme differenti. -Gestione semplificata di operazioni di modifica. Svantaggi del modello relazionale: - Maggiore complessità nell’implementazione del modello da parte del DBMS.

22 Modello Relazionale: overview Q : Perchè si chiama modello relazionale? A : Una relazione sui dati può essere vista come una relazione matematica ! (con una leggera variazione). Q2 :… Com’ è definita una relazione matematica (nella teoria degli insiemi) ?

23 Modello Relazionale: overview DEF. Dati n insiemi D 1, D 2, … D n, una relazione matematica sugli insiemi D 1, D 2, … D n è definita come un sottoinsieme del prodotto cartesiano D 1 x D 2 x … x D n. DEF. Il prodotto cartesiano degli insiemi D 1, D 2, … D n è definito come l’insieme delle tuple ordinate ( d 1, d 2, … d n ), con d i D i,

24 Modello Relazionale: overview Esempi di relazione ( n =2): A ={a,b,c,d,e}, B ={1,2,3} Prod. Cartesiano ={(a,1),(a,2),(a,3),(b,1),(b,2),(b,3), (c,1), (c,2), (c,3), (d,1), (d,2), (d,3), (e,1), (e,2), (e,3)} Relazione = {(a,1),(a,2),(a,3)} Relazione = {(a,2),(b,1),(d,3),(e,3)} Relazione = {(d,2)}

25 Modello Relazionale: overview Se usassimo la definizione classica di relazione matematica nel modello relazionale dei dati: NomeCodice CorsoNome Docente Basi di dati2121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi CORSI Problema : Ordinamento delle tuple in una relazione … In generale:

26 Modello Relazionale: overview Dal punto di vista dei dati, i due schemi sono uguali, ma non lo sono se consideriamo la definizione di relazione matematica! NomeCodiceDocente Basi di dati2121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi Soluzione: Usare rappresentazione NON posizionale, mediante gli attributi … CodiceDocenteNome 2121M. Di FeliceBasi di dati 1213C. LaneveProgrammazione 1455D. SangiorgiSistemi Operativi

27 Modello Relazionale: overview Volendo fornire una definizione rigorosa di relazione nel modello relazionale …  Schema di relazione : un nome R con un insieme di attributi A 1,..., A n : R (A 1,..., A n ) CorsoCodiceDocente Basi di dati2121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi CORSI ( Corso, Codice, Docente ) Schema di relazione:

28 Modello Relazionale: overview Volendo fornire una definizione rigorosa di relazione nel modello relazionale …  Una ennupla su un insieme di attributi X è una funzione che associa a ciascun attributo A in X un valore del dominio di A.  t[A] denota il valore della ennupla t sull'attributo A.  Istanza di relazione su uno schema R(X): insieme r di ennuple su X.

29 Modello Relazionale: overview Volendo fornire una definizione rigorosa di relazione nel modello relazionale … CorsoCodiceDocente Basi di dati2121M. Di Felice Programmazione1213C. Laneve Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi t1t1 t2t2 t3t3 t1[Corso] = “Basi di dati” t1[Codice]=“2121” t3[Docente]=“D. Sangiorgi” Istanza di CORSI ( Corso, Codice, Docente )= {t 1,t 2,t 3 }

30 Modello Relazionale: overview Generalizzando nel caso di basi di dati composte da più relazioni:  Schema di base di dati : insieme di schemi di relazione: R = {R 1 (X 1 ),..., R k (X k )}  Istanza di base di dati su uno schema R = {R 1 (X 1 ),..., R k (X k )}: insieme di istanze di relazioni r = {r 1,..., r n } (con r i relazione sullo schema R i )

31 Modello Relazionale: overview Una relazione si dice in Prima Forma Normale (PFN) se tutti gli attributi sono definiti su domini atomici e non su domini complessi. NomeCodice CorsoInfo Docente Basi di dati2121M. Di Felice, Ricercatore, Codice: 13435 Programmazione1213C. Laneve, Professore, Codice:6575 Sistemi Operativi1455D. Sangiorgi, Professore, Codice: 43242 CORSI Relazione NON in Prima Forma Normale!

32 Modello Relazionale: overview Una relazione si dice in Prima Forma Normale (PFN) se tutti gli attributi sono definiti su domini atomici e non su domini complessi. NomeCodice Corso DocenteRuoloCodice Basi di dati 2121M. Di FeliceRicercatore13435 Program mazione 1213C. LaneveProfessore6575 Sistemi Operativi 1455D. SangiorgiProfessore43242 CORSI Relazione Normalizzata ( PFN ) Relazione valida … … ma non ben progettata !

33 Modello Relazionale: overview Altre componenti del modello relazionale:  Informazioni incomplete  Vincoli di integrita ’  Vincoli intra-relazionali  Vincoli inter-relazionali

34 Modello Relazionale: overview In una relazione, le ennuple di dati devono essere omogenee (ossia avere tutte le stessa struttura). PROBLEMA ( 1 ): Che accade se il valore di un attributo per una certa ennupla non è noto ? CodiceNomeCognomeData di Nascita 21MarioRossi12/4/1956 22VittorioBianchi ???? IMPIEGATI

35 Modello Relazionale: overview In una relazione, le ennuple di dati devono essere omogenee (ossia avere tutte le stessa struttura). PROBLEMA ( 2 ): Che accade se il valore di un attributo per una certa ennupla è inesistente ? ESAMI CodiceAnno di StudiCorsoCodice Docente 213Basi di dati0121 223Idoneita’ inglese ????

36 Modello Relazionale: overview In una relazione, le ennuple di dati devono essere omogenee (ossia avere tutte le stessa struttura). PROBLEMA ( 3 ): Che accade se il valore di un attributo per una certa ennupla è senza informazione ?  Il valore dell’attributo non esiste. (CASO2)  Esiste ma non è noto al momento della creazione della ennupla. (CASO1)

37 Modello Relazionale: overview Una possibile soluzione per tutti e tre i casi potrebbe essere quella di colmare le informazioni mancanti usando “ valori speciali ”.  Si richiedono valori speciali per ogni attributo.  Si richiede di conoscere la semantica dei valori “speciali” da parte delle applicazioni. CodiceAnno di StudiCorsoCodice Docente 213Basi di dati0121 223Idoneita’ inglese 0000

38 Modello Relazionale: overview In alternativa: le informazioni mancanti sono etichettate con il valore NULL.  t[A], per ogni attributo A, è un valore del dominio dom(A) oppure il valore NULL.  Tramite valori NULL, è possibile gestire i 3 casi visti in precedenza (valori non noti, inesistenti o senza informazione), senza necessità di operare distinzione tra gli stessi.

39 Modello Relazionale: overview  Valore di attributo non noto : CodiceNomeCognomeData di Nascita 21MarioRossi12/4/1956 22VittorioBianchi NULL IMPIEGATI  Valore di attributo inesistente : ESAMI CodiceAnno di StudiCorsoCodice Docente 213Basi di dati0121 223Idoneita’ inglese NULL

40 Modello Relazionale: overview  E’ fondamentale limitare il numero di valori NULL in una relazione … perche’? STIPENDI CodiceNomeCognomeQualificaStipendio 21MarcoRossiA12000 22Marco NULL 14000 NULL C16000 12MicheleVerdiDNULL MarcoRossiA24000

41 Modello Relazionale: overview  Trade-off tra numero di tabelle e valori NULL. CLIENTI CodiceNomeCognomeNumeroCartaDataCartaImportoCarta 21MarcoRossi122341/1/2014100 22MicheleBianchi156781/2/2014200 23MariaVerdiNULL 24MauroRossiNULL 25MichelaBianchiNULL Sistema informativo di un negozio: alcuni clienti (non tutti) possono essere “abbonati” e disporre di una fidelity card (numero, data_sottoscrizione, importo).

42 Modello Relazionale: overview  Trade-off tra numero di tabelle e valori NULL. CLIENTI CodiceNomeCognome 21MarcoRossi 22MicheleBianchi 23MariaVerdi 24MauroRossi 25MichelaBianchi Sistema informativo di un negozio: alcuni clienti (non tutti) possono essere “abbonati” e disporre di una fidelity card (numero, data_sottoscrizione, importo). ABBONAMENTI CodiceNumeroCartaDataCartaImportoCarta 21122341/1/2014100 22156781/2/2014200

43 Modello Relazionale: overview  Per definizione, NULL <> NULL STIPENDI CodiceNomeCognomeQualificaStipendio 21MarcoRossiA12000 22Marco NULL C14000 22Marco NULL C14000 NULL MicheleVerdiD24000 NULL MicheleVerdiD24000 Righe distinte, no duplicati !

44 Modello Relazionale: overview Altre componenti del modello relazionale:  Informazioni incomplete  Vincoli di integrità  Vincoli intra-relazionali  Vincoli inter-relazionali

45 Modello Relazionale: overview Non tutte le istanze di una relazione (o di una base di dati) possono considerarsi lecite! MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio12/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565VerdiMarco11/04/1988 Nome CorsoCodice Corso Codice Docente Basi di dati012100 Programmazione121301 Sistemi Operativi145502 CorsoStudenteVoto 0121432423524530L 12134324235245 45 12139854456565 18L CORSI ESAMI STUDENTI

46 Modello Relazionale: overview Non tutte le istanze di una relazione (o di una base di dati) possono considerarsi lecite! MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245 RossiGiorgio12/12/1987 4324235245 BianchiMichele04/12/1987 9854456565VerdiMarco11/04/1988 Nome CorsoCodice Corso Codice Docente Basi di dati012100 Programmazione121301 Sistemi Operativi145502 CorsoStudenteVoto 0121432423524530L 1213432423524545 1213985445656518L CORSI ESAMI STUDENTI

47 Modello Relazionale: overview Non tutte le istanze di una relazione (o di una base di dati) possono considerarsi lecite! MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio12/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565VerdiMarco11/04/1988 Nome CorsoCodice Corso Codice Docente Basi di dati012100 Programmazione121301 Sistemi Operativi145502 CorsoStudenteVoto 0121432423524530L 1217 432423524525 1213 5555456565 18 CORSI ESAMI STUDENTI

48 Modello Relazionale: overview Un vincolo è una funzione booleana, che associa ad una istanza r di una base di dati definita su uno schema R = {R 1 (X 1 ),..., R k (X k )} un valore di verità ( true / false ). Istanza lecita  Instanza che soddisfa tutti i vincoli.  Vincoli intra-relazionali (su ciascuna relazione)  Vincoli di ennupla  Vincoli di chiave  Vincoli inter-relazionali (tra relazioni diverse)

49 Modello Relazionale: overview Altre componenti del modello relazionale:  Informazioni incomplete  Vincoli di integrità  Vincoli intra-relazionali  Vincoli di ennupla  Vincoli di chiave  Vincoli inter-relazionali

50 Modello Relazionale: overview I vincoli di ennupla esprimono condizioni su ciascuna ennupla, considerata singolarmente. Possono essere espressi mediante espressioni algebriche o espressioni booleane. CorsoStudenteVotoLode 12134324235245 45NO 12139854456565 18SI C1: C2:

51 Modello Relazionale: overview I vincoli di ennupla esprimono condizioni su ciascuna ennupla, considerata singolarmente. DataEntrateUsciteSaldo 10/02/20125000 11/02/20120180 -180 12/02/201200 0 13/02/2012700200 500 14/02/20128000 15/02/2012200 0 C1:

52 Modello Relazionale: overview I vincoli di ennupla esprimono condizioni su ciascuna ennupla, considerata singolarmente.  Come esprimere la condizione che il saldo di un giorno sia dipendente dal saldo del giorno precedente … Non posso farlo con i vincoli di ennupla visti fin qui!

53 Modello Relazionale: overview Altre componenti del modello relazionale:  Informazioni incomplete  Vincoli di integrità  Vincoli intra-relazionali  Vincoli di ennupla  Vincoli di chiave  Vincoli inter-relazionali

54 Modello Relazionale: overview (Def. Informale) Una chiave è un insieme di attributi che consente di identificare in maniera univoca le ennuple di una relazione. MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio12/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565VerdiMarco11/04/1988 STUDENTI  Non esistono due studenti con la stessa matricola.  Data la matricola di uno studente, è possibile risalire a tutti i suoi dati (cognome/nome/data di nascita).

55 Modello Relazionale: overview Un sottoinsieme K di attributi di una relazione è una superchiave se NON contiene due ennuple distinte t1 e t2 con t1[K]=t2[K]. MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio04/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565BianchiMarco11/04/1988 STUDENTI 1.{Matricola} è una superchiave 2.{Cognome} NON è una superchiave 3.{Matricola, Cognome} è una superchiave 4.{Cognome, Nome} è una superchiave

56 Modello Relazionale: overview Una chiave di una relazione r è una superchiave minimale di r (ossia non esiste un’altra superchiave K’ che sia contenuta in K). MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiMarco04/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565BianchiMarco11/04/1988 STUDENTI 1.{Matricola} è una chiave 2.{Cognome} NON è una chiave 3.{Matricola, Cognome} NON e’ una chiave 4.{Cognome, Nome} è una chiave

57 Modello Relazionale: overview Q1: Esiste sempre almeno una superchiave per ogni relazione ? SI’ (perche’?) Q2: Possono esistere piu’ superchiavi per la stessa relazione? SI’ (esempio sotto) MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiMarco04/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565BianchiMarco11/04/1988 5456565653VerdiGiovanni12/5/1990 3223234444VerdiMatteo12/07/1990 STUDENTI {Matricola} {Cognome, Nome} {Matricola,Cognome} {Maricola, Nome, Cognome} ….

58 Modello Relazionale: overview Q1: Esiste sempre almeno una chiave per ogni relazione ? SI’ (perche’?) Q2: Possono esistere piu’ chiavi per la stessa relazione? SI’ (esempio sotto) MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiMarco04/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565BianchiMarco11/04/1988 5456565653VerdiGiovanni12/5/1990 3223234444VerdiMatteo12/07/1990 STUDENTI {Matricola} {Cognome, Nome} ….

59 Modello Relazionale: overview In fase di progettazione, le chiavi dovrebbero essere definite a livello di schema, e non di istanza. MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio04/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565BianchiMarco11/04/1988 5456565653VerdiGiovanni12/5/1990 3223234444VerdiMatteo12/07/1990 STUDENTI  {Nome} e’ una chiave in questa istanza, ma è un caso fortuito …

60 Modello Relazionale: overview Come regola generale, le chiavi dovrebbero essere definite a livello di schema, e non di istanza. MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio04/12/1987 6247673587BianchiMichele04/12/1987 9854456565BianchiMarco11/04/1988 5456565653VerdiGiovanni12/5/1990 3223234444VerdiMatteo12/07/1990 STUDENTI  Per definire una chiave a livello di schema, servono informazioni aggiuntive sul dominio dei dati …

61 Modello Relazionale: overview A che servono le chiavi?  Per accedere a ciascuna ennupla della base di dati, in maniera univoca.  Per correlare dati tra relazioni differenti. Nome CorsoCodice Corso Codice Docente Basi di dati012100 Programmazione121301 Sistemi Operativi145502 CorsoStudenteVoto 0121432423524530L 1213432423524525 1213985445656518 CORSI ESAMI

62 Modello Relazionale: overview Che accade se una chiave ha valori NULL?  In questo caso, potrebbero NON essere garantiti l’indirizzamento univoco delle ennuple, e le correlazioni tra tabelle diverse… MatricolaCognomeNomeData Nascita 4324235245RossiGiorgio04/12/1987 NULLBianchiMarco04/12/1987 9854456565BianchiMarcoNULL 5456565653VerdiGiovanni12/5/1990 NULLVerdiMatteo12/07/1990 STUDENTI

63 Modello Relazionale: overview Chiave primaria  chiave di un relazione su cui NON sono ammessi valori NULL. Gli attributi di una chiave primaria sono in genere indicati con una sottolineatura. Matricola CognomeNomeDataNascita 4324235245RossiGiorgio04/12/1987 NULLBianchiMarco04/12/1987 9854456565BianchiMarcoNULL 5456565653VerdiGiovanni12/5/1990 3223234444VerdiMatteo12/07/1990 STUDENTI

64 Modello Relazionale: overview Chiave primaria  chiave di un relazione su cui NON sono ammessi valori NULL. Gli attributi di una chiave primaria sono in genere indicati con una sottolineatura. Matricola CognomeNomeDataNascita 4324235245RossiGiorgio04/12/1987 STUDENTI STUDENTI (Matricola, Cognome, Nome, DataNascita)

65 Modello Relazionale: overview Ogni relazione deve disporre di una chiave primaria. Come fare nel caso tutte le chiavi presentino dei valori NULL? Aggiungere codici o identificativi progressivi … CodiceNomeCognomeRepartoData ricovero Data dimissione 1NULL RianimazioneNULL10/02/2012 2BianchiMarcoDermatologiaNULL10/04/2012 3BianchiMarcoOrtopedia08/01/201110/02/2012 4VerdiGiovanniOrtopedia08/01/2011NULL 5VerdiMatteoOrtopedia23/01/2011NULL RICOVERI

66 Modello Relazionale: overview Una chiave può essere composta da più attributi. Squadra1Squadra2DataPunti1Punti2 Pol. RossiPol. Bianchi10/04/20127080 Pol. VerdiPol. Rossi10/06/201265102 VirtusPalestra Grigi10/09/201210050 PARTITA PARTITA (Squadra1,Squadra2, Dati, Punti1, Punti2)

67 Modello Relazionale: overview Una chiave può essere composta da piu’ attributi. Squadra1Squadra2DataPunti1Punti2 Pol. RossiPol. Bianchi10/04/20127080 Pol. RossiPol. Bianchi NULL 65102 VirtusPalestra Grigi10/09/201210050 PARTITA Squadra1Squadra2DataPunti1Punti2 Pol. RossiPol. Bianchi10/04/20127080 Pol. RossiPol. Bianchi10/06/201265102 VirtusPalestra Grigi10/09/201210050 PARTITA

68 Modello Relazionale: overview Altre componenti del modello relazionale:  Informazioni incomplete  Vincoli di integrità  Vincoli intra-relazionali  Vincoli di ennupla  Vincoli di chiave  Vincoli inter-relazionali

69 Modello Relazionale: overview  Nel modello relazionale, una base di dati può essere composta da molte relazioni collegate tra loro.  Collegamenti tra relazioni differenti sono espresse mediante valori comuni in attributi replicati. CodiceNomeCognomeCellulare 1MicheleRossi4243242 2LucaBianchi5442432 3NicolaGialli4324234 4LucaGialli6564546 UTENTE TitoloDataCodUtente ……1 ……1 ……2 ……4 PRESTITI

70 Modello Relazionale: overview MatricolaNomeCognome 12345MicheleRossi 67890LucaBianchi 12123NicolaGialli 1233LucaGialli 12567MicheleRosi Provinci a NumeroProprietario BO3F7634Pietro Verdi RM4G2121Luca Verdi FI23G234Tony Ricci VIGILI AUTO CodiceDataAgenteProvinciaNumero C12305/02/2012 748748 BO3F7634 C34507/09/201267890 MI2746H7 C46609/09/201212567FI23G234 INFRAZIONI

71 Modello Relazionale: overview Un vincolo di integrità referenziale (“ foreign key ”) fra gli attributi X di una relazione R 1 e un’altra relazione R 2 impone ai valori su X in R 1 di comparire come valori della chiave primaria di R 2. In pratica: consente di collegare le informazioni tra tabelle diverse attraverso valori comuni …

72 Modello Relazionale: overview CodiceDataPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012FCOBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012ATLFCOAlitalia124 AF11/02/2012BOQFKTAir France123 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 BOQBologna5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 Vincolo di integrità referenziale tra:  attributo Pilota della relazione VOLI e la relazione PILOTI.

73 Modello Relazionale: overview CodiceDataPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012FCOBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012ATLFCOAlitalia124 AF11/02/2012BOQFKTAir France123 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 BOQBologna5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 Vincolo di integrità referenziale tra:  Attributo Partenza della relazione VOLI e la relazione AEROPORTI.

74 Modello Relazionale: overview CodiceDataPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012FCOBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012ATLFCOAlitalia124 AF11/02/2012BOQFKTAir France123 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 BOQBologna5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 Vincolo di integrità referenziale tra:  Attributo Arrivo della relazione VOLI e la relazione AEROPORTI.

75 Modello Relazionale: overview CodiceDataPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012FCOBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012ATL MPX Alitalia124 AF11/02/2012BOQFKTAir France 126 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 BOQBologna5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 Vincoli di integrità referenziale VIOLATI!

76 Modello Relazionale: overview CodiceDataCittaPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012RomaBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012Bologna MPX Alitalia124 AF11/02/2012AtlantaFKTAir France 126 VOLI PRENOTAZIONE NrTicketCodiceVoloDataVoloNomeCognome 123LH2110/02/2012MarioRossi 124LH2110/02/2012MarioBianchi Vincoli di integrita’ tra PRENOTAZIONE.{CodiceVolo,DataVolo}  VOLI [Vincoli su piu’ attributi!!! ]

77 Modello Relazionale: overview CodiceDataCittaPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012RomaBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012Bologna MPX Alitalia124 AF11/02/2012AtlantaFKTAir France 126 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 CMPRoma5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 Vincolo di integrità referenziale tra VOLI.CittaPartenza  AEROPORTI? NO!

78 Modello Relazionale: overview  Il vincolo di integrita’ referenziale è definito tra gli attributi di una tabella (interna) ed il nome della tabella referenziata.  Es. Attributo Arrivo della relazione VOLI e la relazione AEROPORTI  Nel modello relazionale (teorico) non è necessario definire l’attributo della relazione AEROPORTI, in quanto si suppone che la chiave primaria esista e sia unica.

79 Modello Relazionale: overview  In pratica: alcuni DBMS consentono di definire delle relazioni senza una chiave primaria associata!  Per definire il vincolo di integrità referenziale, occorre esplicitare i nomi degli attributi (su cui si applica il vincolo) di entrambe le tabelle: VOLI.Arrivi  AEROPORTO.IdAeroporto  Notazione: SCHEMA.NomeAttributo

80 Modello Relazionale: overview Può accadere che un’operazione di aggiornamento su una relazione causi violazioni di vincoli di integrità su altre relazioni. Come reagire:  Non consentire l’operazione.  Eliminazione a cascata.  Inserimento di valori NULL.

81 Modello Relazionale: overview CodiceDataPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012FCOBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012ATLFCOAlitalia124 AF11/02/2012BOQFKTAir France123 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 BOQBologna5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 COSA accade se elimino una riga nella tabella AEROPORTI …

82 Modello Relazionale: overview CodiceDataPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012FCOBOQLufthansa123 AZ2110/02/2012ATLFCOAlitalia124 AF11/02/2012BOQFKTAir France123 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 BOQBologna5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 SOLUZIONE 2: Eliminazione a cascata …

83 Modello Relazionale: overview CodiceDataPartenzaArrivoCompagniaPilota LH2110/02/2012 NULL BOQLufthansa123 AZ2110/02/2012ATL NULL Alitalia124 AF11/02/2012BOQFKTAir France123 VOLI PILOTI IdPilotaNomeCognome 123MarioRossi 124MicheleBianchi AEROPORTI IdAeroportoCitta’#Piste FCORoma10 BOQBologna5 ATLAtlanta40 FKFFrancoforte30 SOLUZIONE 3: Inserimento di valori NULL …

84 Modello Relazionale: overview  Modello intuitivo  Basato su proprietà algebrico/logiche  Garantisce indipendenza dallo schema fisico  Riflessività  meta-informazioni di una relazione sono gestite a loro volta attraverso relazioni.  Poca flessibilità  Tutte le istanza di una relazione devono possedere la stessa struttura …  Ridondanza dei dati causata dai vincoli... PRO CONS

85 Altri Modelli Logici  I dati sono rappresentati come record.  Le associazioni tra tabelle sono rappresentate con puntatori in una struttura ad albero. MODELLO GERARCHICO CLIENTI CONTI CORRENTI MOVIMENTI

86  I dati sono rappresentati come record.  Le associazioni tra tabelle sono rappresentate con puntatori in una struttura a grafo complesso. MODELLO RETICOLARE PROFESSORI CORSI STUDENTI Altri Modelli Logici

87  Una base di dati è una collezione di oggetti.  Ogni oggetto ha un indentificatore univoco (OID) gestito dal sistema (a differenza delle chiavi).  Ogni oggetto ha uno stato, definito come una struttura complessa a partire da dati semplici.  Ogni oggetto ha dei metodi che consentono di manipolare lo stato.  Gli oggetti possono essere incapsulati in altri oggetti, estesi (mediante ereditarietà ), etc MODELLO AD OGGETTI Altri Modelli Logici

88  Non un singolo modello, ma un insieme di approcci accomunati dal tentativo di superare la rigidità del modello relazionale, e di migliorare la scalabilità della gestione di una base di dati in ambienti distribuiti.  Approcci Key/Value  Cassandra, BigTable, etc  Approcci document-oriented (JSON/XML) MODELLI NO-SQL Altri Modelli Logici