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Basi di Dati

Sistemi per Basi di Dati Relazionali: Modello Logico

Dettagli e Approfondimenti

versione 2.0

Questo lavoro è concesso in uso secondo i termini di una licenza Creative Commons (vedi ultima pagina)

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Confronto con il Modello Relazionale Notazione Dettagli sui vincoli

Classificazione e SintassiChiavi PrimarieGestione dei vincoli di riferimento

Dettagli sullo schemaVisteCatalogo

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Sommario


Modello Logico dei DBMS Relazionali Base di Dati

insieme di tabelle Tabella

collezione di ennuple Ennupla

insieme di coppie (attributo, valore) Valore Nullo

assenza di informazione

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli


Modello Logico dei DBMS Relazionali Schema di Base di Dati

insieme di schemi di tabella con nomi diversi Schema di Tabella

nome della tabellacollezione di attributi, uno o più, con nomi diversi e

per ciascuno un dominioinsieme di vincoli di integrità

Dominiotipo atomico (numeri, stringhe, date, ecc.)



Confronto con il Modello Relazionale Nel modello originale di Codd

base di dati: insieme di relazionirelazione: insieme di ennupleschema di relazione: insieme di attributi

L’ordinamento è irrilevantenessun ordinamento tra le ennuplenessun ordinamento tra gli attributi

Non sono ammesse ennuple duplicate

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Modello Relazionale


Ordinamento


Nei sistemi reali spesso non è così (>>)

codice titolo docente

PR1 Programmazione I F. Totti

ASD Algoritmi e Str. Dati C. Vieri

INFT Informatica Teorica A. Del Piero

titolo docente codice

Programmazione I F. Totti PR1

Algoritmi e Str. Dati C. Vieri ASD

Informatica Teorica A. Del Piero INFT

=









=


Duplicati


Nei sistemi relazionaliin alcuni, l’inserimento di duplicati non

è consentito (es: Access)in altri è consentito (MySQL, PgSQL)

matricola cognome nome dataNascita

333 John Smith 15/06/1980

444 Pinco Palla 01/10/1984

77777 Bruno Pasquale 05/07/1983

333 John Smith 15/06/1980

Studenti


Ordinamento e Duplicati

La spiegazione di Don ChamberlinL’ordinamento spesso è utileL’eliminazione dei duplicati è un’operazione

costosa “Fidarsi degli utenti”

Consentire di scegliereIl linguaggio SQL consente di scegliere

come trattare ordinamento e duplicati



Notazione

Attributo A della tabella RR.A es: Studenti.matricola, Esami.matricolaA se non c’è rischio di ambiguità es: voto

Notazione posizionale: attributi ordinaties:<matricola,cognome,nome,dataNas>[3456, Rossi, Maria, 02/01/1978]

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Notazione


Notazione

Restrizione di una ennuplat.X : valore di t sull’insieme di attributi X

es: se X=<matricola, cognome> t=[3456, Rossi, Maria, 02/01/1978] t.X=[3456, Rossi]

Cardinalità di una tabella R|R| = numero di ennuple di R

Dominio di un attributotipo(A); es: A=matricola, tipo(A)=integer

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Notazione


Vincoli di Integrità

Vincolo di Integrità: regola sui datidiscendono dalle regole della realtà

rappresentata nella base di dati Vincolo di chiave

unicità del valore di un attributo o di un insieme di attributi in una tabella

es: non esistono due studenti con la stessa matricola

es: non esistono due corsi con lo stesso codice

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Vincoli



Vincolo di Ennuplacondizione sui valori delle ennuple di una

tabellaes: il voto deve essere compreso tra 18 e 30

Vincolo di Riferimentocorrettezza dei riferimenti ad altre tabellees: la matricola dello studente che ha

sostenuto l’esame deve essere corretta




Schemacon

vincoli di integrità

TABLE corsi (codice char(3), titolo char(50), docente char(20), UNIQUE(codice));

TABLE studenti(matricola integer, cognome char(20), nome char(20), dataNas date, UNIQUE(matricola));

TABLE esami (matricola integer, corso char(3), voto integer, lode bool, CHECK (voto>=18 and voto<=30), CHECK (not lode or voto=30), FOREIGN KEY(matricola) REFERENCES studenti(matricola), FOREIGN KEY(corso) REFERENCES corsi(codice), UNIQUE (matricola, corso));



Nel seguitoalcuni dettagli sulla sintassi per specificare i

vincoliapprofondimenti sui vincoli di chiave e

concetto di chiave primariaapprofondimenti sui vincoli di riferimento e

concetto di aggiornamento in cascata



Sintassi

Nomi dei vincolitutti i vincoli di integrità hanno un nome

(come gli attributi)normalmente il DBMS assegna ai vincoli un

nome di sistemaè possibile specificare esplicitamente il nomesintassi:

CONSTRAINT <nome> <definizione>

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Vincoli >> Sintassi



TABLE corsi (codice char(3), titolo char(50), docente char(20), CONSTRAINT chiaveCorso UNIQUE(codice));

TABLE studenti(matricola integer, cognome char(20), nome char(20), dataNas date, CONTRAINT chiaveSt UNIQUE(matricola));

TABLE esami (matricola integer, corso char(3), voto integer, lode bool, CONSTRAINT valoreVoto CHECK (voto>=18 and voto<=30), CONSTRAINT valoreLode CHECK (not lode or voto=30), CONSTRAINT rifStudente FOREIGN KEY(matricola) REFERENCES studenti(matricola), CONSTRAINT rifCorso FOREIGN KEY(corso) REFERENCES corsi(codice), CONSTRAINT chiaveEs UNIQUE (matricola, corso));


Sintassi

Due categorie di vincoli“vincoli di colonna”: riguardano i valori di un

solo attributo“vincoli di tabella”: riguardano i valori di più di

un attributo Vincoli di colonna

sintassi alternativasi possono specificare in corrispondenza

della definizione dell’attributo




TABLE corsi (codice char(3) UNIQUE, titolo char(50), docente char(20));

TABLE studenti(matricola integer UNIQUE, cognome char(20), nome char(20), dataNas date);

TABLE esami (matricola integer REFERENCES studenti(matricola), corso char(3) REFERENCES corsi(codice), voto integer CHECK (voto>=18 and voto<=30), lode bool, CHECK (not lode or voto=30), UNIQUE (matricola, corso));


Sintassi

In sintesitre varianti della sintassi per i vincoli

Tutti i vincoli in fondo senza nome Tutti i vincoli in fondo con un nome

CONSTRAINT I vincoli di colonna in corrispondenza

delle colonne



Chiavi

Vincoli di chiaveattributi che consentono di identificare

univocamente le ennuple di una tabellase c’è una chiave non possono esserci

ennuple duplicate nella tabella Nota

una tabella può avere più chiaviuna chiave può essere fatta di uno o più

attributi

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Vincoli >> Chiavi


Chiavi

Esempio: studentesupponiamo che la tabella studente

contenga <matricola, cognome, nome, dataNas, luogoNas, codiceFiscale>

chiave fatta dall’unico attributo <matricola>chiave fatta dall’unico attributo

<codiceFiscale>chiave fatta da <cognome, nome, dataNas,

luogoNas>



Chiavi

Esempio: studente


TABLE Studenti(matricola integer UNIQUE, cognome char(20), nome char(20), dataNas date, luogoNas char(50), codiceFiscale char(16) UNIQUE, UNIQUE (cognome, nome, dataNas, luogoNas));


Chiave Primaria

E’ opportuno scegliere una tra le chiavimodalità primaria per fare riferimento alle

ennuple della tabella Chiave Primaria

una delle chiavi, scelta come identificatore primario (PRIMARY KEY)

è importante che sia compattaconvenzione grafica: chiave primaria

sottolineata



Chiave Primaria

Esempio: studente


TABLE Studenti(matricola integer PRIMARY KEY, cognome char(20), nome char(20), dataNas date, luogoNas char(50), codiceFiscale char(16) UNIQUE, UNIQUE (cognome, nome, dataNas, luogoNas));


Chiave Primaria

Chiavi e Valori Nulli



NULL NULL Pietro 01/10/1984

444 Pinco Palla 01/10/1984


88888 Pinco Pietro NULL

NULL Pinco Pietro 01/10/1984

Studenti

Ennuple non identificabili correttamente


Chiave Primaria

Per comodità, si richiede che la chiave primaria non contenga valori nulli

Ulteriore vincolo: assenza di valori nullisintassi NOT NULL


TABLE Studenti(matricola integer NOT NULL PRIMARY KEY, cognome char(20) NOT NULL, nome char(20) NOT NULL, dataNas date, luogoNas char(50), codiceFiscale char(16) UNIQUE, UNIQUE (cognome, nome, dataNas, luogoNas));


Vincoli di Riferimento

Riferimenti ad ennuple di altre tabelle Regola del modello

è possibile fare riferimento solo ad attributi che rappresentano una chiave

chiavi esterne (“FOREIGN KEY”) Nota: è necessario fare riferimento alla

chiave nel suo complessonon basta una parte degli attributi

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Vincoli >> Riferimenti



Esempio: Studentisupponiamo che la chiave primaria di sia

<cognome, nome, dataNas, luogoNas>


TABLE Studenti(matricola integer UNIQUE, cognome char(20) NOT NULL, nome char(20) NOT NULL, dataNas date NOT NULL, luogoNas char(50) NOT NULL, codiceFiscale char(16) UNIQUE, PRIMARY KEY (cognome, nome, dataNas, luogoNas));



Esempio: Esaminella tabella esami Esami, devo avere

<cognS, nomeS, dataNS, luogoNS>


TABLE esami (cognS char(20), nomeS char(20), dataNS date, luogoN char(50), corso char(3) REFERENCES corsi(codice), voto integer CHECK (voto>=18 and voto<=30), lode bool, CHECK (not lode or voto=30), FOREIGN KEY (cognS, nomeS, dataNS, luogoNS) REFERENCES Studenti(cognome,nome,dataNas,luogoNas));



Notagli attributi corrispondenti devono avere lo

stesso tipoper ogni ennupla t2 di Esami, deve esistere

una ennupla t1 di Studenti tale che: t1.cognome = t2.cognS, t1.nome = t2.nomeS,t1.dataNas = t2.dataNS, t1.luogoNas = t2.luogoNS




In concretoè opportuno che le chiavi primarie siano

compatte per vari motiviriferimenti compatti nelle altre tabelleminore possibilità di commettere errorima devono essere anche “naturali”es: in un’applicazione universitaria, la

matricola è preferibile al codice fiscale



Aggiornamenti e Vincoli

Aggiornamentiinserimenti; es: inserisci un nuovo esamecancellazioni; es: cancella uno studentemodifiche; es: cambia una matricola

Che succede rispetto ai vincoli ? Inserimenti scorretti non consentiti

es: esame di uno studente inesistente




Cancellazionies: eliminazione di uno studenteopzione 1: rifiutare la cancellazioneopzione 2: effettuare eliminazioni in cascata

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Vincoli >> Aggiornamenti


333 John Smith 15/06/1980

444 Pinco Palla 01/10/1984


88888 Pinco Pietro 01/10/1984

Studenti


Eliminazioni in Cascata



333 John Smith 15/06/1980

444 Pinco Palla 01/10/1984


88888 Pinco Pietro 01/10/1984

Studenti

matricola corso voto lode

333 PR1 27 false

77777 PR1 21 false

77777 ASD 20 false

88888 PR1 30 false

88888 INFT 30 true

Esami



Modifichees: cambiamento di matricola di uno studenteopzione 1: rifiutare la modificaopzione 2: effettuare le modifiche in cascata



333 John Smith 15/06/1980

444 Pinco Palla 01/10/1984


88888 Pinco Pietro 01/10/1984

Studenti

1212


Modifiche in Cascata



333 John Smith 15/06/1980

444 Pinco Palla 01/10/1984


88888 Pinco Pietro 01/10/1984

Studenti

1212


333 PR1 27 false

77777 PR1 21 false

77777 ASD 20 false

88888 PR1 30 false

88888 INFT 30 true

Esami

12121212



E’ possibile specificare il comportamento in caso di aggiornamenticomportamento standard: opzione 1

(il DBMS impedisce gli aggiornamenti)aggiornamenti in cascata: opzione 2

CASCADE (in questo caso il DBMS effettua gli aggiornamenti su entrambe le tabelle)



Aggiornamenti a Cascata

TABLE Esami (matricola integer REFERENCES Studenti(matricola) ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE, voto integer, corso char(3) REFERENCES Corsi(codice), lode bool, CHECK (voto>=18 and voto<=30), CHECK (not lode or voto=30), PRIMARY KEY (matricola, corso));




Aggiornamenti in cascataalternativa a CASCADE: SET NULL

In questo casonella tabella in cui viene specificato il vincolo

vengono fatti comunque aggiornamenti in cascata

introducendo valori nulli per evitare di violare il vincolo




TABLE Esami (matricola integer REFERENCES Studenti(matricola) ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE, voto integer, corso char(3) REFERENCES Corsi(codice), ON DELETE SET NULL ON UPDATE SET NULL, lode bool, CHECK (voto>=18 and voto<=30), CHECK (not lode or voto=30), PRIMARY KEY (matricola, corso));



Schema della Base di Dati

Schema di Base di DatiTabelleAttributiDominiVincoli

Altro elemento importante:VisteStrutture di Accesso

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Dettagli >> Schema


Viste

Viste=tabelle “virtuali” Le viste fanno parte dello schema Compongono gli schemi esterni (>>) Es: esamiSV, una vista sulla tabella Esami


VIEW EsamiSV (matricola integer, corso char(3));

matricola corso

333 PR1

77777 PR1

77777 ASD

88888 PR1

88888 INFT

EsamiSV


Strutture di Accesso

Indicistrutture ausiliarie per l’accesso al discocomponente fondamentale per le prestazioni

Attenzionenon fanno parte del modello logico ma del

modello fisicosono fondamentali per le prestazioni (>>)quindi è importante che siano notisono documentati nello schema



Catalogo di Sistema

Tabelle di sistema Descrivono tutti i dati gestiti dal sistema

le basi di datilo schema di ciascuna base di dati (tabelle,

attributi, domini, vincoli, viste, indici …)altri oggetti di sistema (in particolare utenti e

autorizzazioni)



Autorizzazioni

Autenticazione del DBMSnomeUtente, password

DBA: DataBase Administratoramministratore del DBMS

Autorizzazioni sulle risorsebasi di dati, tabelle e viste: CREATEtabelle: INSERT, DELETE, UPDATE,

SELECT



Catalogo di Sistema

“Metadati”tabelle che descrivono altre tabelle“dizionario dei dati”

Possono essere acceduti dalle applicazioni come tabelle ordinariedescrizione della base di dati

Il formato non è standard



Catalogo di Sistema

In alcuni casi è completamente visibile (agli utenti autorizzati)es: PgSQL, DB2

In altri casi è del tutto invisibile es: Access

o visibile solo parzialmentees: MySQL



Il Catalogo di PostgreSQL

Alcune tabelle (in totale più di 10) pg_database

tabella che descrive le basi di dati esistenti pg_shadow

tabella che descrive gli utenti pg_tables

tabella che descrive per ogni bd le tabelle della base di dati (incluse le tabelle di sistema)

pg_attributetabella che descrive gli attributi di tutte le tabelle




pg_tables

tablename | tableowner | hasindexes | hasrules | hastrig----------------+------------+------------+----------+--------- pg_type | postgres | t | f | f pg_attribute | postgres | t | f | f pg_class | postgres | t | f | f pg_group | postgres | t | f | f pg_database | postgres | f | f | f ... pg_shadow | postgres | f | f | t ... studenti | mecca | t | f | t esami | mecca | t | f | t corsi | mecca | t | f | t(37 rows)



Linguaggi per BD Relazionali

SQL Creare utenti e autorizzazioni Creare lo schema della base di dati

“Inizializzare” la bd (tabelle di sistema)Creare lo schema delle tabelle

Creare l’istanza della base di datiInserire, cancellare, modificare le ennuple



Linguaggi per BD Relazionali

Estrarre dati dalle tabelle: “Interrogazioni” Esempi:

“tutti gli studenti (ev. in ordine di nascita)”“nome dello studente la cui matricola è 1234”“nomi degli studenti che hanno sostenuto

l’esame di analisi”“nomi degli studenti che hanno avuto 30 dal

prof. Pinco”




Confronto con il Modello Relazionale Notazione Dettagli sui vincoli

Classificazione e SintassiChiavi primarieGestione dei vincoli di riferimento

Dettagli sullo schemaVisteCatalogo

DBMS Relazionali – Modello Logico >> Sommario


Superchiavi e Chiavi Primarie

Superchiave per Rinsieme di attributi X tale che non possono

esistere in R due ennuple diverse t1 e t2 tali che t1.X=t2.X

es: matricola e nome per Studente, matricola, nome e dataNascita

Chiave per Rsuperchiave minimale di R




Formalizzandotabella R1, X1=<A1,A2, …,Ak> PRIMARY KEY

tabella R2, FOREIGN KEY X2=<B1,B2, …,Bk> REFERENCES R1(X1)

per ogni valore di i da 1 a k, Ai e Bi sono dello stesso tipo: tipo(Ai) = tipo(Bi)

per ogni ennupla t2 di R2, esiste una ennupla t1 di R1 tale che t1.X1 = t2.X2

(per ogni valore i da 1 a k : t1.Ai = t2.Bi )




E’ un esempio di regola attiva Regola attiva (o “trigger”)

evento iniziale (es: aggiornamento di una matricola di stud.)

condizione(es: lo studente ha sostenuto degli esami)

azioni successive (es: cascata di aggiornamenti delle ennuple degli esami)





333 John Smith 15/06/1980

444 Pinco Palla 01/10/1984


88888 Pinco Pietro 01/10/1984

Studenti





Corsi


333 PR1 27 false

77777 PR1 21 false

77777 ASD 20 false

88888 PR1 30 false

88888 INFT 30 true

Esami Base diDati


Termini della Licenza

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