Modello Relazionale Architettura a tre livelli di un DBMS - DBGroup

Modello RelazionaleModello logico dei dati utilizzato nell’ambito delle basidi dati, introdotto da Codd nel 1970.Ð modello dei datiinsieme di strutture dati e regolelogico µ strutture disponibili su un DBMSModello relazionale : relazionePERCORSOPARTENZA ARRIVO ORAPARTENZAMilano Modena 1310Milano Roma 1550Roma Napoli 0400Ð schemarappresentazione di uno specifico dominioÐ istanzainformazioni effettivamente memorizzateArchitettura a tre livelli di un DBMSLivello fisico (interno) :organizzazione dei dati nelle memorie permanentistrutture dati ausiliarie per accedere ai datiLivello logico (interno) :struttura dei dati e relazioni fra essinessun riferimento alla organizzazione fisicaLivello esterno (delle viste) :struttura vista da un utente/applicazioneÐ Indipendenza dei dati¯ indipendenza fisica¯ indipendenza logicaÐ Altri modelli logiciModello Gerarchico (strutture ad albero)Modello Reticolare (strutture a grafi)12

Modello Relazionale: FormalizzazioneModello Relazionale: CaratteristicheDominio : insieme di valori Ú½Ú¾Ú Ð Il concetto di relazione¯ consente una descrizione astratta dei datiµ indipendenza dei dati¯ consente una formalizzazione semplice e precisaµ Teoria relazionale dei dati¯ èriconducibile al concetto semplice di tabellaµ facilmente comprensibile dall’utente finaleÐ linguaggio di interrogazione (SQL) dichiarativoTupla : Dati Ò domini ½¾ Ò , una ennupla (tupla)ordinata Ø su ½¾ Ò èdefinita comeØ ´Ú½Ú¾Ú Ò µÚ ¾ ½ ÒProdotto Cartesiano :Ilprodotto cartesiano di Ò domini½¾ Ò , indicato con ½ ¢ ¾ ¢ ¢ Ò , èl’insieme di tutte le tuple Ø su ½¾ Ò .Relazione : Una relazione Ö su Ò domini ½¾ Ò ,èunsottoinsieme di ½ ¢ ¾ ¢ ¢ Ò :Ö ½ ¢ ¾ ¢ ¢ Ò¯ Il valore di Ò èilGrado della relazione¯ Il numero di tuple èlaCardinalità della relazione34

Modello Relazionale : Esempi½ ¾ ½ ¾ ¿½¢¾ ´ ½µ ´ ¾µ ´ ¿µ ´ ½µ ´ ¾µ ´ ¿µRelazione su ½¢¾: Ö ´ ½µ ´ ¾µ ´ ½µ ´ ¾µRelazioni con attributiÐ La relazione èuninsieme, quindi¯ le tuple sono distinte l’una dall’altraµ differenza con la tabella (multiset)¯ non èdefinito alcun ordinamento tra le tupleÐ Rappresentazione tabellare :Ð Un esempio concreto : Orario di partenza dei treniStringa ¢ Stringa ¢ InteroÖMilano Modena 1310Milano Roma 1550Roma Napoli 0400Ö½¾½¾Ð Ciascuna tupla è, al proprio interno, ordinata.Attributo : Nome dato ad un dominio in una relazione¯ indipendenza dall’ordinamento dei domini¯ significato ai valori del dominioÐ Un esempio concreto : Orario di partenza dei treniÖStringa ¢ Stringa ¢ InteroÐ Ð ÐPARTENZA ARRIVO ORAPARTENZAMilano Modena 1310Milano Roma 1550Roma Napoli 040056

Schema ed IstanzaSchema di relazione : Ê´µÊ :nome della relazione ´½¾ Ò µ : insieme di nomi di attributiIstanza di relazione :diuno schema Ê´½¾ Ò µè una relazione Ö su ´½¾ Ò µ.EsempioSchema di base di dati : DB UNIVERSITÀ = STUDENTE(MATR,NOME,CITTÀ,ACORSO)CORSO(CODCOR,NOME,CODDOC)DOCENTE(CODDOC,CF,CITTÀ) Istanza di base di dati :Schema di base di dati relazionale :R ʽ´½µÊ¾´¾µ Ê Ò´ Ò µIstanza di base di dati relazionale :Dato R ʽ´½µÊ¾´¾µÊ Ò´ Ò µ,una istanza su R èuninsieme di relazionir Ö½Ö¾Ö Ò con Ö Notazione :relazione su Ê ½ ÒSia Ê´µ uno schema e Ø tupla su Ê´µSiano e ¾ ¯ l’insieme èdenotato anche con ʯ l’insieme èdenotato con ¯ l’insieme è denotato con denota ,¯ Ø℄, oppure Ø, denota il valore di Ø su ¯ Ø ℄ denota la sottotupla di Ø ottenuta considerandoivalori degli attributi in STUDENTECORSODOCENTEMATR NOME CITTÀ ACORSOM1 Marco Quaranta SA 1M2 Giacomo Tedesco PA 2M3 Maria Mei BO 1M4 Ugo Rossi MO 2M6 Agata Verdi MI 1CODCOR NOME CODDOCC1 Fisica 1 D1C2 Analisi Matematica 1 D2C3 Fisica 2 D1C4 Analisi Matematica 2 D2CODDOC CF CITTÀD1 CF1 MOD2 CF2 BOD3 CF3 MOD4 CF4 FI78

ChiaviChiavi candidate, primaria, alternativeÐ Informalmente, per chiave di una relazione si intendeun sottoinsieme dei suoi attributi che identifica univocamenteogni tupla della relazione stessa.Ð Dato Ê´µ, à èdetto chiave di Ê´µ se e solose per ogni relazione Ö su Ê´µ valgono le proprietà:1. (Univocità) Ø ½ Ø ¾ ¾ ÖØ ½ Ã℄Ø ¾ Ã℄ µ Ø ½ Ø ¾2. (Minimalità) ¾ à à non verifica 1.Ð Ê´µ può averepiù chiavi dette candidateTralechiavi candidate una a scelta è detta primariaLe rimanenti chiavi vengono dette alternativeÐ Notazionechiave primaria : Ê´Ã ½ à ¾ Ã Ñ ¾ Ò µchiave alternativa : Ê´µÐ Dato Ê´µ ed una chiave à di Ê´µ, tale che à èdetto superchiave di Ê´µ.Esempio :AK: à ½ à ÑÐ Per ogni Ê´µ, Xè una superchiave.Quindi, ogni Ê´µ ha almeno una chiave.DOCENTE (CODDOC, CF, CITTÀ)AK: CF910

Valori nulliVincoli di IntegritàInformazione incompleta :tupla il cui valore di uno opiù attributi non è disponibile.I vincoli di integrità stabiliscono condizioni di correttezzadelle informazioni nella base di dati.Ð Ad esempio, in DOCENTE(CODDOC,CF,NOME,CITTÀ)¯ la CITTÀ del docente è sconosciuta¯ il CF non èprevisto per docenti di determinati paesi¯ al docente non èancora stato assegnato un CODICE¯ ...Ð Ogni dominio di relazione viene esteso con un particolarevalore, detto valore nullo e denotato con null,che rappresenta assenza di informazione.Ð Nei sistemi relazionaliµ è possibile specificare se un attributo può omenoassumere il valore null.µ Logica a tre valori in SQLVincolo intrarelazionale :coinvolge singole relazioni della base di datiÐ Vincolo di chiaveUna chiave à èunvincolo di integrità: essa stabiliscel’univocità dei valori assunti dagli attributi di Ã.vincolo di tuplacoinvolge una singola tupla di una relazioneVincolo interrelazionale :coinvolge più relazioni della base di datiÐ Vincolo di Integrità Referenziale1112

Vincolo di Entity IntegrityVincolo di Integrità ReferenzialeÐ In presenza di valori nulli, non sarebbe quindi possibilecontrollare l’univocità dei valori assunti dagli attributidi una chiave. Per questo motivo viene impostoil seguente vincolo.Ð Iriferimenti tra le tuple delle relazioni vengono stabilititramite i valori assunti dagli attributi nelle tuple.L’integrità referenziale assicura che quando in una tuplasi utilizza il valore di un attributo per riferirsi adun’altra tupla, quest’ultima sia una tupla esistente.Tale vincolo stabilisce che gli attributi che costituisconola chiave primaria di una relazione non possono assumerevalore nullo.Ð Formalmente, un’istanza Ö di uno schema di relazioneRconchiave primaria à ½ à ¾ Ã Ñ , soddisfa ilvincolo di Entity integrity se e solo seØ ¾ ÖØà ℄ null ½ ÑCORSODOCENTECODCOR NOME CODDOCC1 Fisica 1 D1C2 Analisi Matematica 1 D2C3 Fisica 2 D1C4 Analisi Matematica 2 D2C5 Meccanica Razionale nullCODDOC CF CITTÀD1 CF1 MOD2 CF2 BOD3 CF3 MOD4 CF4 FI1314

Vincolo di Integrità ReferenzialeÐ Dichiarazione vincolo di integrità referenziale in R:Foreign Key o Chiave Esterna : insieme di attributi à à ½ à ¾ Ã Ò di uno schema Ê ½ ¾ RChiave della Relazione riferita : schema di relazioneÊ ¾ ¾ R, nonnecessariamente distinto da Ê ½ ,conuna chiave à à ½ à ¾ Ã Ñ ,conÑ Ò.Ð Un’istanza r Ö ½ Ö ¾ su R soddisfa il vincolo seesoloseivalorisuà di ciascuna tupla di Ö ½ sonovalori su à di una Ö ¾ ,osono valori nulli:½ Ò Ø ½ ¾ Ö ½´Ø ¾ ¾ Ö ¾ Ø ½ à ℄Ø ¾ à ℄µ´Ø ½ à ℄nullµIstanza Legale di Base di DatiÐ Dato uno schema di basi di datiR ʽ´½µÊ¾´¾µÊ Ò´ Ò µ, un’istanza r Ö½Ö¾Ö Ò su R tale che¯ ciascuna relazione Ö soddisfa il vincolo di entityintegrity¯ r soddisfa tutti i vincoli di integrià referenziale impostisu Rverrà detta istanza legale della base di dati R.Notazione :Ê ½´µFK: à ½ Ã Ò REFERENCES Ê ¾´Ã ½ Ã Ò µEsempio :CORSO (CODCOR,NOME,CODDOC)FK: CODDOC REFERENCES DOCENTE1516

Il linguaggio SQLProgettazione di una base di datiÐ Il linguaggio SQL (Structured Query Language) èillinguaggio standard per la definizione e manipolazionedelle basi di dati relazionali.Requisiti della base di dati·Progettazione ConcettualeBasi di dati relazionaliSchema :Corso(CC,CNome,CD)Docente(CD,Cognome,Città)SCHEMA CONCETTUALEIstanza :CorsoCC CNome CDC1 Fisica1 D1C2 Analisi1 D2C3 Fisica2 D1C4 Analisi2 D3DocenteCD Cognome CittàD1 Rossi MOD2 Pastore BOD3 Carboni FIProgettazione LogicaSCHEMA LOGICOProgettazione Fisicalinguaggio di manipolazione dei dati - DMLinterrogazione e aggiornamento dell’istanzaSCHEMA FISICOlinguaggio di definizione dei dati - DDLdefinizione schema, autorizzazioni per l’accesso, . . .·Prodotti della progettazione1718

Modello Relazionale: Cronologia1970 “A Relational Model of Data for LargeShared Data Banks”, di E.F. Codd1974 prima versione del linguaggio SQL1975-79 sviluppo del prototipo System R1980 versione commerciale di SystemR, e Oracle1982 IBM Database2 (DB2)1986-89 standardizzazione ISO-ANSI SQL-891992 ISO-ANSI SQL21999 ISO-ANSI SQL319