Progettazione di basi di dati Atzeni, Ceri, Paraboschi ... · Basi di dati, Capitolo 6 9...

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Atzeni, Ceri, Paraboschi, TorloneBasi di dati

McGraw -Hill, 1996-2002

Capitolo 6:

Progettazione di basi di dati:Metodologie e modelli

17/10/2002

17/10/2002 Atzeni-Ceri-Paraboschi-Torlone, Basi di dati, Capitolo 6

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Progettazione di basi di dati

• È una delle attività del processo di sviluppo dei sistemi informativi

• va quindi inquadrata in un contesto più generale:

• il ciclo di vita dei sistemi informativi:• Insieme e sequenzializzazione delle attività

svolte da analisti, progettisti, utenti, nello sviluppo e nell’uso dei sistemi informativi

• attività iterativa, quindi ciclo


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Studio di fattibilità

Raccolta e analisidei requisiti

Progettazione

Realizzazione

Validazione e collaudo

Funzionamento


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Fasi (tecniche) del ciclo di vita

• Studio di fattibilità: definizione costi e priorità

• Raccolta e analisi dei requisiti: studio delle proprietà del sistema

• Progettazione:di dati e funzioni

• Realizzazione

• Validazione e collaudo: sperimenazione

• Funzionamento: il sistema diventa operativo


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4i dati hanno un ruolo centrale

• i dati sono più stabili

La progettazione di un sistema informativo riguarda due aspetti:

4progettazione dei datiprogettazione delle applicazioni

Ma:


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Raccolta e analisi dei requisiti

Progettazionedei dati

Realizzazione


Funzionamento

2


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• Per garantire prodotti di buona qualità è opportuno seguire una • metodologia di progetto, con:

• articolazione delle attività in fasi

• criteri di scelta

• modelli di rappresentazione

• generalità e facilità d'uso


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Raccolta e analisidei requisiti

Progettazionedei dati

Realizzazione


Funzionamento


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Progettazionefisica

Schema concettuale

Requisiti della base di dati

Progettazioneconcettuale

Progettazionelogica

Schema logico

Schema fisico

“CHE COSA”:analisi

“COME”:progettazione


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• Schema concettuale

• Schema logico

• Schema fisico

I prodotti della varie fasi sono

schemi di alcuni modelli di dati:


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Modello dei dati

• insieme di costrutti utilizzati per organizzare i dati di interesse e descriverne la dinamica

• componente fondamentale: meccanismi di strutturazione (o costruttori di tipo)

• come nei linguaggi di programmazione esistono meccanismi che permettono di definire nuovi tipi, così ogni modello dei dati prevede alcuni costruttori

• ad esempio, il modello relazionale prevede il costruttore relazione, che permette di definire insiemi di record omogenei


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Schemi e istanze

• In ogni base di dati esistono:• lo schema, sostanzialmente invariante nel tempo,

che ne descrive la struttura (aspetto intensionale)• nel modello relazionale, le intestazioni delle

tabelle • l’istanza, i valori attuali, che possono cambiare

anche molto rapidamente (aspetto estensionale)• nel modello relazionale, il “corpo” di ciascuna

tabella

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Due tipi (principali) di modelli

• modelli logici: utilizzati nei DBMS esistenti per l’organizzazione dei dati• utilizzati dai programmi• indipendenti dalle strutture fisiche

esempi: relazionale, reticolare, gerarchico, a oggetti • modelli concettuali: permettono di rappresentare i

dati in modo indipendente da ogni sistema• cercano di descrivere i concetti del mondo reale• sono utilizzati nelle fasi preliminari di

progettazioneil più noto è il modello Entity-Relationship


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Modelli concettuali, perché?

• Proviamo a modellare una applicazione definendo direttamente lo schema logico della base di dati:• da dove cominciamo?• rischiamo di perderci subito nei dettagli• dobbiamo pensare subito a come

correlare le varie tabelle (chiavi etc.)• i modelli logici sono rigidi


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Modelli concettuali, perché?

• servono per ragionare sulla realtà di interesse, indipendentemente dagli aspetti realizzativi

• permettono di rappresentare le classi di dati di interesse e le loro correlazioni

• prevedono efficaci rappresentazioni grafiche (utili anche per documentazione e comunicazione)


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BD

Schema logico

Schema interno

utente

Architettura (semplificata) di un DBMS


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Progettazione logica

Progettazionefisica


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Modello Entity-Relationship (Entità-Relazione)

• Il più diffuso modello concettuale

• Ne esistono molte versioni, • (più o meno) diverse l’una dall’altra

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I costrutti del modello E-R

• Entità

• Relationship• Attributo• Identificatore• Generalizzazione• ….


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Entità

• Classe di oggetti (fatti, persone, cose) della applicazione di interesse con proprietà comuni e con esistenza “autonoma”

• Esempi:• impiegato, città, conto corrente, ordine,

fattura


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Relationship

• Legame logico fra due o più entità, rilevante nell’applicazione di interesse

• Esempi:• Residenza (fra persona e città)• Esame (fra studente e corso)


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Uno schema E-R, graficamente

EsameStudente Corso


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Entità

• Classe di oggetti (fatti, persone, cose) della applicazione di interesse con proprietà comuni e con esistenza “autonoma”

• Esempi:• impiegato, città, conto corrente, ordine,

fattura


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Entità: schema e istanza

• Entità:

• classe di oggetti, persone, … "omogenei" • Occorrenza (o istanza) di entità:

• elemento della classe (l'oggetto, la persona, …, non i dati)

• nello schema concettuale rappresentiamo le

entità, non le singole istanze (“astrazione”)

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Rappresentazione grafica di entità

Impiegato Dipartimento

Città Vendita


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Entità, commenti

• Ogni entità ha un nome che la identifica univocamente nello schema:

• nomi espressivi

• opportune convenzioni

• singolare


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Relationship

• Legame logico fra due o più entità, rilevante nell’applicazione di interesse

• Esempi:• Residenza (fra persona e città)• Esame (fra studente e corso)

• Chiamata anche: • relazione , correlazione, associazione


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Rappresentazione grafica di relationship

EsameStudente Corso

ResidenzaImpiegato Città


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Relationship, commenti

• Ogni relationship ha un nome che la identifica univocamente nello schema:• nomi espressivi• opportune convenzioni

• singolare• sostantivi invece che verbi (se

possibile)


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Esempi di occorrenze

S1

S2

S4

S3

Studente

C1

C2

C3

Corso

E1

E2

E3

E4

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Relationship, occorrenze

• Una occorrenza di una relationship binaria è coppia di occorrenze di entità, una per ciascuna entità coinvolta

• Una occorrenza di una relationship n-aria è una n-upla di occorrenze di entità, una per ciascuna entità coinvolta

• Nell'ambito di una relationship non ci possono essere occorrenze (coppie, ennuple) ripetute


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Relationship corrette?

EsameStudente Corso

VisitaPaziente Medico


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Due relationship sulle stesse entità

ResidenzaImpiegato Città

Sede dilavoro


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Relationship n-aria

Fornitore Prodotto

Dipartimento

Fornitura


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Relationship ricorsiva:coinvolge “due volte” la stessa entità

Persona

Conoscenza


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Relationship ricorsiva con “ruoli”

Successione

SovranoSuccessore Predecessore

7


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Confronto

Tennista

Superficie

Relationship ternaria ricorsiva

Migliore Peggiore


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Attributo

• Proprietà elementare di un’entità o di unarelationship, di interesse ai fini dell’applicazione

• Associa ad ogni occorrenza di entità o relationship un valore appartenente a un insieme detto dominio dell’attributo


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Attributi, rappresentazione grafica

EsameStudente Corso

Cognome Nome

Matricola

Data Titolo

Codice

Voto


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Attributi composti

• Raggruppano attributi di una medesima entità o relationship che presentano affinità nel loro significato o uso

• Esempio: • Via, Numero civico e CAP formano un

Indirizzo


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Rappresentazione grafica

Impiegato

Cognome

Età Via

Indirizzo Numero

CAP


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ComposizionePartecipazione

Progetto

NomeBudget

Impiegato

Codice

Cognome Telefono

Dipartimento

NomeAfferenza

Data

Direzione

CittàIndirizzo

SedeVia

CAP

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Altri costrutti del modello E-R

• Cardinalità

• di relationship • di attributo

• Identificatore• interno• esterno

• Generalizzazione


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Cardinalità di relationship

• Coppia di valori associati a ogni entità che partecipa a una relationship

• specificano il numero minimo e massimo di occorrenze delle relationship cui ciascuna occorrenza di una entità può partecipare


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Esempio di cardinalità

AssegnamentoImpiegato Incarico

(1,5) (0,50)


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• per semplicità usiamo solo tre simboli:• 0 e 1 per la cardinalità minima:

• 0 = “partecipazione opzionale” • 1 = “partecipazione obbligatoria”

• 1 e “N” per la massima:• “N” non pone alcun limite


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Occorrenze di Residenza

S1

S2

S4

S3

Studente

C1

C2

C3

Città

R3

R4

R2

R1

C4


48

Cardinalità di Residenza

ResidenzaStudente Città

(1,1) (0,N)

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Tipi di relationship

• Con riferimento alle cardinalità massime, abbiamo relationship:• uno a uno• uno a molti• molti a molti


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Relationship “molti a molti”

EsameStudente Corso

(0,N) (0,N)

ScalataMontagna Alpinista(0,N) (1,N)

AbilitazioneMacchinista Locomotore

(1,N) (1,N)


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Due avvertenze

• Attenzione al "verso" nelle relationship uno a molti

• le relationship obbligatorie -obbligatorie sono molto rare


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Relationship “uno a molti”

ImpiegoPersona Azienda

(0,1) (0,N)

UbicazioneCinema Località(1,1) (0,N)

UbicazioneComune Provincia

(1,1) (1,N)


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Relationship “uno a uno”

TitolaritàProfessore Cattedra

(0,1) (0,1)

TitolaritàProfessore

di ruoloCattedra

(1,1) (0,1)

TitolaritàProfessore

di ruoloCattedracoperta

(1,1) (1,1)


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Cardinalità di attributi

• E’ possibile associare delle cardinalità anche agli attributi, con due scopi:

• indicare opzionalità ("informazione incompleta")

• indicare attributi multivalore

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Impiegato

Telefono

Nome

Numero patente

(0,N)

(0,1)


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Identificatore di una entità

• “strumento” per l’identificazione univoca delle occorrenze di un’entità

• costituito da:• attributi dell’entità

• identificatore interno• (attributi +) entità esterne attraverso

relationship • identificatore esterno


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Identificatori interni

Persona

Data Nascita

Cognome

Nome

Automobile

Targa

Modello

Indirizzo


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Identificatore esterno

IscrizioneStudente Università

Cognome Matricola

Anno di corso

Nome

Indirizzo

(1,1) (0,N)


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Alcune osservazioni

• ogni entità deve possedere almeno un identificatore, ma può averne in generale più di uno

• una identificazione esterna è possibile solo attraverso una relationship a cui l’entità da identificare partecipa con cardinalità (1,1)

• perché non parliamo degli identificatori delle relationship?


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(1,1)(0,1)

(0,N)(0,1)

(0,1)(1,1)

(1,N)

(0,N)

(1,N)

(1,N)

CittàIndirizzo

Telefono

Dipartimento

Composizione

Sede

Direzione

Afferenza

Impiegato

Progetto

Partecipazione

Nome

Nome

Cognome

Budget

Data

Via

CAP

Codice

11


61

Generalizzazione

• mette in relazione una o più entità E1, E2, ..., En con una entità E, che le comprende come casi particolari

• E è generalizzazione di E1, E2, ..., En• E1, E2, ..., En sono specializzazioni (o

sottotipi) di E


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Dipendente

Impiegato Funzionario Dirigente


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Proprietà delle generalizzazioni

Se E (genitore) è generalizzazione di E1, E2, ..., En (figlie):

• ogni proprietà di E è significativa per E1, E2, ..., En

• ogni occorrenza di E1, E2, ..., En è occorrenza anche di E


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Persona

Codice fiscale

Nome

Età

Città

Nascita(0,N)

(1,1)

Lavoratore Studente

Stipendio


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Ereditarietà

• tutte le proprietà (attributi, relationship, altre generalizzazioni) dell’entità genitore vengono ereditate dalle entità figlie e non rappresentate esplicitamente


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Tipi di generalizzazioni

• totale se ogni occorrenza dell'entità genitore è occorrenza di almeno una delle entità figlie, altrimenti è parziale

• esclusiva se ogni occorrenza dell'entità genitore è occorrenza di al più una delle entità figlie, altrimenti è sovrapposta

• consideriamo (senza perdita di generalità) solo generalizzazioni esclusive e distinguiamo fra totali e parziali

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Disoccupato Lavoratore

Persona


68

Persona

Uomo DonnaUomo Donna


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Altre proprietà

• possono esistere gerarchie a più livelli e multiple generalizzazioni allo stesso livello

• un'entità può essere inclusa in più gerarchie, come genitore e/o come figlia

• se una generalizzazione ha solo un’entità figlia si parla di sottoinsieme

• alcune configurazioni non hanno senso• il genitore di una generalizzazione totale può

non avere identificatore, purché …


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Esercizio

• Le persone hanno CF, cognome ed età; gli uomini anche la posizione militare; gli impiegati hanno lo stipendio e possono essere segretari, direttori o progettisti (un progettista può essere anche responsabile di progetto); gli studenti (che non possono essere impiegati) un numero di matricola; esistono persone che non sono né impiegati né studenti (ma i dettagli non ci interessano)


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Segretario Direttore Progettista

Responsabile

PersonaCF

Cognome

Età

Uomo Donna

Militare

Impiegato Studente

Stipendio Matr.


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Documentazione associata agli schemi concettuali

• dizionario dei dati • entità• relationship

• vincoli non esprimibili

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73

(1,1)(0,1)

(0,N)(0,1)

(0,1)(1,1)

(1,N)

(0,N)

(1,N)

(1,N)

CittàIndirizzo

Telefono

Dipartimento

Composizione

Sede

Direzione

Afferenza

Impiegato

Progetto

Partecipazione

Nome

Nome

Cognome

Budget

Data

Via

CAP

Codice


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Dizionario dei dati (entità)

Entità Descrizione Attributi IdentificatoreImpiegato Dipendente

dell'aziendaCodice,Cognome,Stipendio

Codice

Progetto Progettiaziendali

Nome,Budget

Nome

Dipartimento Strutturaaziendale

Nome,Telefono

Nome,Sede

Sede Sededell'azienda

Città,Indirizzo

Città


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Relazioni Descrizione Componenti AttributiDirezione Direzione di un

dipartimentoImpiegato,Dipartimento

Afferenza Afferenza a undipartimento

Impiegato,Dipartimento

Data

Partecipazione Partecipazionea un progetto

Impiegato,Progetto

Composizione Composizionedell'azienda

Dipartimento,Sede

Dizionario dei dati (relationship)


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Vincoli non esprimibili

Vincoli di integrità sui dati(1) Il direttore di un dipartimento deve a afferire a tale

dipartimento(2) Un impiegato non deve avere uno stipendio

maggiore del direttore del dipartimento al qualeafferisce

(3) Un dipartimento con sede a Roma deve esserediretto da un impiegato con più di dieci anni dianzianità

(4) Un impiegato che non afferisce a nessundipartimento non deve partecipare a nessun unprogetto



Capitolo 7:

Progettazione concettuale

17/10/2002


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Progettazionefisica

Schema concettuale


Progettazionelogica

Schema logico

Schema fisico


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Analisi dei requisiti e progettazione concettuale ("Analisi dei dati")

• Comprende attività (interconnesse) di

• acquisizione dei requisiti• analisi dei requisiti• costruzione dello schema concettuale• costruzione del glossario


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Requisiti

• Possibili fonti:• utenti, attraverso:

• interviste• documentazione apposita

• documentazione esistente :• normative (leggi, regolamenti di settore)• regolamenti interni, procedure aziendali• realizzazioni preesistenti

• modulistica


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Acquisizione e analisi dei requisiti

• Il reperimento dei requisiti è un'attività difficile e non standardizzabile

• l'attività di analisi inizia con i primi requisiti raccolti e spesso indirizza verso altre acquisizioni


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Acquisizione per interviste

• utenti diversi possono fornire informazioni diverse

• utenti a livello più alto hanno spesso una visione più ampia ma meno dettagliata

• le interviste portano spesso ad una acquisizione dei requisiti “per raffinamenti successivi”


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Interazione con gli utenti

• Spunti:

• effettuare spesso verifiche di comprensione e coerenza

• verificare anche per mezzo di esempi (generali e relativi a casi limite)

• richiedere definizioni e classificazioni • far evidenziare gli aspetti essenziali

rispetto a quelli marginali


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Requisiti: documentazione descrittiva

• Regole generali:

• scegliere il corretto livello di astrazione• standardizzare la struttura delle frasi• suddividere le frasi articolate• separare le frasi sui dati da quelle sulle

funzioni

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Requisiti: organizzazione di termini e concetti

• Regole generali

• costruire un glossario dei termini• individuare omonimi e sinonimi e unificare

i termini• rendere esplicito il riferimento fra termini• riorganizzare le frasi per concetti


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Base di dati bibliograficaSi vogliono organizzare i dati di interesseper automatizzare la gestione deiriferimenti bibliografici

Requisiti, un esempio


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Base di dati bibliograficaSi vogliono organizzare i dati di interesse perautomatizzare la gestione dei riferimentibibliografici, con tutte le informazioni dariportarsi in una bibliografia.Per ogni pubblicazione deve esistere uncodice identificante costituito da settecaratteri, indicanti le iniziali degli autori, l'annodi pubblicazione e un carattere aggiuntivo perla discriminazione delle collisioni.


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Base di dati bibliograficaSi vogliono organizzare i dati di interesse perautomatizzare la gestione dei riferimentibibliografici, con tutte le informazioni da riportarsiin una bibliografia. Le pubblicazioni sono di duetipi, monografie (per le quali interessano editore,data e luogo di pubblicazione) e articoli su rivista(con nome della rivista, volume, numero, pagine eanno di pubblicazione); per entrambi i tipi sidebbono ovviamente riportare i nomi degli autori.Per ogni pubblicazione deve esistere un codiceidentificante .....


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Società di formazione (1)Si vuole realizzare una base di dati per unasocietà che eroga corsi, di cui vogliamorappresentare i dati dei partecipanti ai corsi e deidocenti. Per gli studenti (circa 5000), identificatida un codice, si vuole memorizzare il codicefiscale, il cognome, l'età, il sesso, il luogo dinascita, il nome dei loro attuali datori di lavoro, iposti dove hanno lavorato in precedenza insiemeal periodo, l'indirizzo e il numero di telefono, icorsi che hanno frequentato (i corsi sono in tuttocirca 200) e il giudizio finale.

Un esempio più articolato


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Società di formazione (2)Rappresentiamo anche i seminari che stannoattualmente frequentando e, per ogni giorno, iluoghi e le ore dove sono tenute le lezioni. I corsihanno un codice, un titolo e possono avere varieedizioni con date di inizio e fine e numero dipartecipanti. Se gli studenti sono liberiprofessionisti, vogliamo conoscere l'area diinteresse e, se lo possiedono, il titolo. Per quelliche lavorano alle dipendenze di altri, vogliamoconoscere invece il loro livello e la posizionericoperta.

16


91

Società di formazione (3)Per gli insegnanti (circa 300), rappresentiamo ilcognome, l'età, il posto dove sono nati, il nomedel corso che insegnano, quelli che hannoinsegnato nel passato e quelli che possonoinsegnare. Rappresentiamo anche tutti i lororecapiti telefonici. I docenti possono esseredipendenti interni della società o collaboratoriesterni.


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Termine Descrizione Sinonimi CollegamentiPartecipante Persona che

partecipa ai corsiStudente Corso,

SocietàDocente Docente dei corsi.

Può essere esternoInsegnante Corso

Corso Corso organizzatodalla società. Puòavere più edizioni.

Seminario Docente

Società Ente presso cui ipartecipanti lavoranoo hanno lavorato

Posti Partecipante

Glossario dei termini


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Strutturazione dei requisitiin gruppi di frasi omogenee


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Frasi di carattere generaleSi vuole realizzare una base di dati peruna società che eroga corsi, di cuivogliamo rappresentare i dati deipartecipanti ai corsi e dei docenti.


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Frasi relative ai partecipantiPer i partecipanti (circa 5000), identificati daun codice, rappresentiamo il codice fiscale,il cognome, l'età, il sesso, la città di nascita,i nomi dei loro attuali datori di lavoro e diquelli precedenti (insieme alle date di inizioe fine rapporto), le edizioni dei corsi chestanno attualmente frequentando e quelliche hanno frequentato nel passato, con larelativa votazione finale in decimi.


96

Frasi relative ai datori di lavoroRelativamente ai datori di lavoro presenti epassati dei partecipanti, rappresentiamo ilnome, l'indirizzo e il numero di telefono.

Frasi relative ai corsiPer i corsi (circa 200), rappresentiamo il titoloe il codice, le varie edizioni con date di inizio efine e, per ogni edizione, rappresentiamo ilnumero di partecipanti e il giorno dellasettimana, le aule e le ore dove sono tenute lelezioni.

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97

Frasi relative a tipi specifici di partecipantiPer i partecipanti che sono liberiprofessionisti, rappresentiamo l'area diinteresse e, se lo possiedono, il titoloprofessionale. Per i partecipanti che sonodipendenti, rappresentiamo invece il lorolivello e la posizione ricoperta.


98

Frasi relative ai docentiPer i docenti (circa 300), rappresentiamo ilcognome, l'età, la città di nascita, tutti inumeri di telefono, il titolo del corso cheinsegnano, di quelli che hanno insegnatonel passato e di quelli che possonoinsegnare. I docenti possono esseredipendenti interni della società diformazione o collaboratori esterni.


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Quale costrutto E-R va utilizzato per rappresentare un concetto presente nelle

specifiche?

• Bisogna basarsi sulle definizioni dei costrutti del modello E-R


100

• se ha proprietà significative e descrive oggetti con esistenza autonoma

• entità• se è semplice e non ha proprietà

• attributo• se correla due o più concetti

• relazione• se è caso particolare di un altro

• generalizzazione


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Strategie di progetto

• top-down

• bottom -up• inside-out


102

Strategia top-down

SpecificheSchema inizialeSchema intermedioSchema intermedioSchema finale

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103

Primitive di raffinamento top-down

EsameEsameStudente CorsoPersona

Persona

Uomo Donna

Impiegato

Cognome Età

Stipendio

Impiegato


104

Strategia bottom-up

SpecificheSpecifiche 2Specifiche 1

Specifiche 1,1

Specifiche 1,2

Specifiche 2,1

Specifiche 2,2

Schema 1,1

Schema 1,2

Schema 2,1

Schema 2,2

Schema finale


105

Primitive di raffinamento Bottom-up

Studente Corso

Persona

Uomo Donna

ImpiegatoSpecifica suimpiegato

EsameStudente Corso

Persona

Uomo Donna


106

Strategia inside-out: un esempio


107

Telefono

Dipartimento

Direzione

Afferenza

Data

(1,1)(0,1)

(1,N)(0,1)

(0,1)

(1,N)

Progetto

Partecipazione

NomeBudget

(0,N)

(1,N)

(1,1)

CittàIndirizzo

Composizione

Sede

Nome

Via

CAP

(1,N)

Impiegato

Cognome

Codice


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In pratica

• si procede di solito con una strategia ibrida (mista):• si individuano i concetti principali e si

realizza uno schema scheletro• sulla base di questo si può decomporre• poi si raffina, si espande, si integra

19


109

Definizione dello schema scheletro

• Si individuano i concetti più importanti, ad esempio perché più citati o perché indicati esplicitamente come cruciali e li si organizza in un semplice schema concettuale


110

Qualità di uno schema concettuale

• correttezza

• completezza• leggibilità• minimalità


111

Un esempio di progettazione concettuale

• Società di formazione


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Frasi di carattere generaleSi vuole realizzare una base di dati peruna società che eroga corsi, di cuivogliamo rappresentare i dati deipartecipanti ai corsi e dei docenti.


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Partecipante

Corso

Docente

Partecipazione Docenza

Schema scheletro


114

Frasi relative ai partecipantiPer i partecipanti (circa 5000), identificati daun codice, rappresentiamo il codice fiscale,il cognome, l'età, il sesso, la città di nascita,i nomi dei loro attuali datori di lavoro e diquelli precedenti (insieme alle date di inizioe fine rapporto), le edizioni dei corsi chestanno attualmente frequentando e quelliche hanno frequentato nel passato, con larelativa votazione finale in decimi.

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115

Frasi relative ai datori di lavoroRelativamente ai datori di lavoro presenti epassati dei partecipanti, rappresentiamo ilnome, l'indirizzo e il numero di telefono.

Frasi relative a tipi specifici di partecipantiPer i partecipanti che sono liberiprofessionisti, rappresentiamo l'area diinteresse e, se lo possiedono, il titoloprofessionale. Per i partecipanti che sonodipendenti, rappresentiamo invece il lorolivello e la posizione ricoperta.


116

PosizioneLivello Titolo prof. Area

Partecipante

CF

Codice

…..

Impiegopassato

(0,N)

(0,N)

Dipendente Professionista

Datore Nome

…..Impiegocorrente

(0,N)

(1,1)


117

Frasi relative ai corsiPer i corsi (circa 200), rappresentiamo il titoloe il codice, le varie edizioni con date di inizio efine e, per ogni edizione, rappresentiamo ilnumero di partecipanti e il giorno dellasettimana, le aule e le ore dove sono tenute lelezioni.


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(1,N)

(1,1)

ComposizioneTipologia

(1,1)

(0,N)

Corso

N.Part.Data fine

Data inizio

Edizionecorso

Orario Aula Giorno

Lezione

Titolo Codice


119

Frasi relative ai docentiPer i docenti (circa 300), rappresentiamo ilcognome, l'età, la città di nascita, tutti inumeri di telefono, il titolo del corso cheinsegnano, di quelli che hanno insegnatonel passato e di quelli che possonoinsegnare. I docenti possono esseredipendenti interni della società diformazione o collaboratori esterni.


120

Docente

Collaboratore Interno

CF

Cognome

Età

Telefono

Città nascita

(1,N)

21


121

Partecipante

Corso

Docente

Partecipazione Docenza

Integrazione


122

PartecipazionePartecipante Corso

partecipazionepassata

(0,N) (0,N)

partecipazionecorrente

(0,1) (0,N)

Partecipante Edizionecorso


123

DocenzaCorso Docente

Abilitazione(1,N)

(1,N)

Tipologia

Corso

CodiceTitolo

Datainizio

(0,N)

(1,1)

DocenzaEdizionecorso Docente

Docenzapassata

(0,N)(0,1)

Docenzacorrente

(0,1) (0,1)


124

Una metodologia• Analisi dei requisiti

• Analizzare i requisiti ed eliminare le ambiguità• Costruire un glossario dei termini • Raggruppare i requisiti in insiemi omogenei

• Passo base• Definire uno schema scheletro con i concetti più rilevanti

• Passo iterativo(da ripetere finché non si è soddisfatti)

• Raffinare i concetti presenti sulla base delle loro specifiche• Aggiungere concetti per descrivere specifiche non descritte

• Analisi di qualità(ripetuta e distribuita)

• Verificare le qualità dello schema e modificarlo


125

Una metodologia con integrazione• Analisi dei requisiti• Passo base• Decomposizione

• decomporre i requisiti con riferimento ai concetti nello schema scheletro

• Passo iterativo, per ogni sottoschema • Integrazione

• integrare i vari sottoschemi in uno schema complessivo, facendo riferimento allo schema scheletro

• Analisi di qualità


126

Un'altra metodologia con integrazione• Analisi dei requisiti• Decomposizione dei requisiti

• individuazione di settoro di interesse e suddivisione dei requisiti (o addirittura acquisizione separata)

• Per ciascun settore• Passo base• Passo iterativo

• Integrazione• Analisi di qualità

22



Capitolo 8:

Progettazione logica

17/10/2002


128

Progettazionefisica

Schema concettuale


Progettazionelogica

Schema logico

Schema fisico



129

Obiettivo dellaprogettazione logica

• "tradurre" lo schema concettuale in uno schema logico che rappresenti gli stessi dati in maniera corretta ed

efficiente


130

Dati di ingresso e uscita

• Ingresso:

• schema concettuale• informazioni sul carico applicativo• modello logico

• Uscita:

• schema logico• documentazione associata


131

• alcuni aspetti non sono direttamente rappresentabili

• è necessario considerare le prestazioni

Non si tratta di una pura e semplice traduzione


132

Traduzione nelmodello logico

Ristrutturazione dello schema E-R

Schema E-RCaricoapplicativo

Schema E-Rristrutturato

Modellologico

Schema logico

23


133

Ristrutturazione schema E-R

• Motivazioni:

• semplificare la traduzione• "ottimizzare" le prestazioni

• Osservazione:• uno schema E-R ristrutturato non è (più)

uno schema concettuale nel senso stretto del termine


134

• Ma:

• le prestazioni non sono valutabili con precisione su uno schema concettuale!

Per ottimizzare il risultato abbiamo bisogno di analizzare le prestazioni a questo livello


135

Consideriamo “indicatori” dei parametri che regolano le

prestazioni

• spazio: numero di occorrenze previste• tempo: numero di occorrenze (di entità

e relationship) visitate durante un’operazione


136

CittàIndirizzo

Telefono

Dipartimento

Composizione

Sede

Direzione

Afferenza

Impiegato

Progetto

Partecipazione

Nome

Nome

Cognome

Budget

Data

Via

CAP

(1,1)(0,1)

(1,N)(0,1)

(0,1)(1,1)

(1,N)

(0,N)

(1,N)

(1,N)

Codice


137

Tavola dei volumi

Concetto Tipo VolumeSede E 10

Dipartimento E 80Impiegato E 2000Progetto E 500

Composizione R 80Afferenza R 1900Direzione R 80

Partecipazione R 6000


138

Esempio di valutazione di costo

• Operazione:

• trova tutti i dati di un impiegato, del dipartimento nel quale lavora e dei progetti ai quali partecipa

• Si costruisce una tavola degli accessi basata su uno schema di navigazione

24


139

Telefono

Dipartimento

Afferenza

Impiegato

Progetto

Partecipazione

Nome

Nome

Cognome

Budget

Data

(1,N)(0,1)

(0,1)(1,1)(0,N)

(1,N)

(1,N)

Codice


140

Tavola degli accessi

Concetto Costrutto Accessi TipoImpiegato Entità 1 LAfferenza Relazione 1 L

Dipartimento Entità 1 LPartecipazione Relazione 3 L

Progetto Entità 3 L


141

Attività della ristrutturazione

• Analisi delle ridondanze• Eliminazione delle generalizzazioni• Partizionamento/accorpamento di

entità e relationship• Scelta degli identificatori primari


142

Analisi delle ridondanze

• Una ridondanza in uno schema E-R è una informazione significativa ma derivabile da altre

• in questa fase si decide se eliminare le ridondanze eventualmente presenti o mantenerle


143

Ridondanze

• Vantaggi

• semplificazione delle interrogazioni• Svantaggi

• appesantimento degli aggiornamenti • maggiore occupazione di spazio


144

Forme di ridondanza in uno schema E-R

• attributi derivabili:• da altri attributi della stessa entità (o

relazione)

• da attributi di altre entità (o relazioni)• relazioni derivabili dalla composizione di altre

relazioni in presenza di cicli

25


145

Attributo derivabile

Impiegato

Importo netto

IVA

Importo lordo


146

Attributo derivabile da altra entità

Importo totale

ComposizioneAcquisto Prodotto

Prezzo

(1,N) (1,N)


147

Corso

Studente

Frequenza

(0,N)

(1,N)

Professore

Insegnamento(1,1)

(1,1)

Docenza

(0,N)

(1,N)

Ridondanza dovuta a ciclo


148

Analisi di una ridondanza

ResidenzaPersona Città

Numero abitanti


149

• Operazione 1: memorizza una nuova persona con la relativa città di residenza (500 volte al giorno)

• Operazione 2: stampa tutti i dati di una città (incluso il numero di abitanti) (2 volte al giorno)

Concetto Tipo VolumeCittà E 200

Persona E 1000000Residenza R 1000000


150

Presenza di ridondanza

Concetto Costrutto Accessi TipoPersona Entità 1 S

Residenza Relazione 1 SCittà Entità 1 LCittà Entità 1 S

Concetto Costrutto Accessi TipoCittà Entità 1 L

Operazione 1

Operazione 2

26


151

Assenza di ridondanza

Concetto Costrutto Accessi TipoPersona Entità 1 S

Residenza Relazione 1 S

Concetto Costrutto Accessi TipoCittà Entità 1 L

Residenza Relazione 5000 L

Operazione 1

Operazione 2


152

Presenza di ridondanza

• Costi:

• Operazione 1: 1500 accessi in scrittura e 500 accessi in lettura al giorno

• Operazione 2: trascurabile.• Contiamo doppi gli accessi in scrittura

• Totale di 3500 accessi al giorno


153

Assenza di ridondanza

• Costi:

• Operazione 1: 1000 accessi in scrittura • Operazione 2: 10000 accessi in lettura al

giorno • Contiamo doppi gli accessi in scrittura

• Totale di 12000 accessi al giorno


154



entità e relazioni• Scelta degli identificatori primari


155

Eliminazione delle gerarchie

• il modello relazionale non può rappresentare direttamente le generalizzazioni

• entità e relazioni sono invece direttamente rappresentabili

• si eliminano perciò le gerarchie, sostituendole con entità e relazioni


156

Tre possibilità

1. accorpamento delle figlie della generalizzazione nel genitore

2. accorpamento del genitore della generalizzazione nelle figlie

3. sostituzione della generalizzazione con relazioni

27


157

E0 R1

A01 A02

E3

R2

E4

E2E1

A11 A21


158

A11

A21

TIPO

(0,1)

(0,1)

(0,..)

E0

A01 A02

R1 E3

R2

E4


159

E0 R1

A01 A02

E3

R2

E4

E2E1

A11 A21


160

E3

R2

E4

E2E1

A11 A21

R12

R11

A01 A02 A01 A02


161

E0 R1

A01 A02

E3

R2

E4

E2E1

A11 A21


162

RG2RG1(1,1)

(0,1)

(1,1)

(0,1)

E0

A01 A02

E2E1 R2

E4A11 A21

R1 E3

28


163

• la scelta fra le alternative si può fare con metodo simile a quello visto per l'analisi delle ridondanze (però non basato solo sul numero degli accessi)

• è possibile seguire alcune semplici regole generali


164

1. conviene se gli accessi al padre e alle figlie sono contestuali

2. conviene se gli accessi alle figlie sono distinti

3. conviene se gli accessi alle entità figlie sono separati dagli accessi al padre

• sono anche possibili soluzioni “ibride”, soprattutto in gerarchie a più livelli


165

E0 R1

A01 A02

E3

R2

E4

E2E1

A11 A21


166

E0

A01 A02

E2 R2

E4A21

R1 E3

RG2(1,1)

(0,1)

A11

TIPO

(0,1)


167



entità e relazioni• Scelta degli identificatori primari


168

• Ristrutturazioni effettuate per rendere più efficienti le operazioni in base a un semplice principio

• Gli accessi si riducono:• separando attributi di un concetto che

vengono acceduti separatamente• raggruppando attributi di concetti diversi

acceduti insieme

29


169

Ristrutturazioni, casi principali

• partizionamento verticale di entità

• partizionamento orizzontale di relationship

• eliminazione di attributi multivalore

• accorpamento di entità/ relationship


170

Impiegato

Livello

Stipendio

Ritenute

Cognome

Indirizzo

Datanascita

Codice


171

LivelloStipendio

Ritenute

Cognome

Indirizzo Datanascita

Codice

RDati

anagraficiDati

lavorativi

(1,1) (1,1)


172

Agenzia

Indirizzo

Città

Telefono

Nome

(1,N)


173

Numero

Indirizzo

Nome

UtenzaAgenzia Telefono

(1,N) (1,1)

Città


174

IndirizzoInternoCognome

Indirizzo Datanascita

Codicefiscale

IntestazionePersona Appartamento

(0,1) (1,1)

30


175

Persona

Interno

Indirizzo

Cognome

Indirizzo

Datanascita

Codicefiscale

(0,1)

(0,1)


176

Cognome

ComposizioneGiocatore Squadra

(1,N) (1,N)

Ruolo NomeCittà

Data acquisto

Data cessione

(0,1)


177

Cognome

Comp.passata

Giocatore Squadra

(1,N) (1,N)

Ruolo Nome

Città

Data acquisto

Data cessione

Comp.attuale

Data acquisto

(1,1) (1,N)


178


• Analisi delle ridondanze• Eliminazione delle generalizzazioni• Partizionamento/accorpamento di entità

e relazioni• Scelta degli identificatori primari


179

Scelta degli identificatori principali

• operazione indispensabile per la traduzione nel modello relazionale

• Criteri• assenza di opzionalità• semplicità• utilizzo nelle operazioni più frequenti o

importanti


180

Se nessuno degli identificatori soddisfa i requisiti visti?

Si introducono nuovi attributi (codici) contenenti valori speciali generati appositamente per

questo scopo

31


181

Traduzione verso il modello relazionale

• idea di base:• le entità diventano relazioni sugli stessi

attributi• le associazioni (ovvero le relazioni E-R)

diventano relazioni sugli identificatori delle entità coinvolte (più gli attributi propri)


182

Impiegato(Matricola, Cognome, Stipendio)

Progetto(Codice, Nome, Budget)

Partecipazione(Matricola, Codice, DataInizio)

Partecipazione

(0,N) (1,N)

Cognome

Stipendio

Matricola

Impiegato

NomeCodice

Budget

Progetto

Data inizio

Entità e relationship molti a molti


183

Entità e relationship molti a molti

Impiegato(Matricola, Cognome, Stipendio)Progetto(Codice, Nome, Budget)


• con vincoli di integrità referenziale fra • Matricola in Partecipazione e (la chiave di)

Impiegato • Codice in Partecipazione e (la chiave di) Progetto


184

Nomi più espressivi per gli attributi della chiave della relazione che

rappresenta la relationship

Impiegato(Matricola, Cognome, Stipendio)

Progetto(Codice, Nome, Budget)


Partecipazione(Impiegato, Progetto, DataInizio)


185

Composizione

ProdottoComposto Componente

Costo Nome Codice

(0,N) (0,N)

Prodotto(Codice , Nome, Costo)

Composizione(Composto, Componente , Quantità)

Relationship ricorsiveQuantità


186

Nome

Fornitore Prodotto

Dipartimento

Fornitura

Partita IVA Genere CodiceQuantità

Nome

Telefono

(0,N) (1,N)

(1,N)

Relationship n-arie

Fornitore(PartitaIVA, Nome)Prodotto(Codice, Genere)

Dipartimento(Nome, Telefono)Fornitura(Fornitore, Prodotto, Dipartimento, Quantità)

32


187

Cognome

Giocatore SquadraContratto

Datanascita Città Nome

Ingaggio

(1,1) (0,N)

Ruolo Colori sociali

Relationship uno a molti

Giocatore(Cognome, DataNascita, Ruolo)Contratto(CognGiocatore, DataNascG, Squadra, Ingaggio)

Squadra(Nome, Città, ColoriSociali)• corretto?


188

Soluzione più compatta

Giocatore(Cognome, DataNascita, Ruolo)Contratto(CognGiocatore, DataNascG, Squadra, Ingaggio)

Squadra(Nome, Città, ColoriSociali)

Giocatore(Cognome, DataNasc, Ruolo, Squadra, Ingaggio)Squadra(Nome, Città, ColoriSociali)

• con vincolo di integrità referenziale fra Squadra in Giocatore e la chiave di Squadra

• se la cardinalità minima della relationship è 0, allora Squadra in Giocatore deve ammettere valore nullo


189

IscrizioneStudente Università

Cognome Matricola

AnnoDiCorso

Nome

Indirizzo

(1,1) (1,N)

Città

Entità con identificazione esterna

Studente(Matricola, Università , Cognome, AnnoDiCorso)Università(Nome, Città, Indirizzo)

• con vincolo …17/10/2002 Atzeni-Ceri-Paraboschi-Torlone,

Basi di dati, Capitolo 6190

Direttore DipartimentoDirezione

Cognome Codice Sede NomeData inizio

(1,1) (1,1)

Stipendio Telefono

Relationship uno a uno

• varie possibilità:• fondere da una parte o dall'altra• fondere tutto?


191



(0,1) (1,1)

Stipendio Telefono

Una possibilità privilegiata

Impiegato (Codice, Cognome, Stipendio)

Dipartimento (Nome, Sede, Telefono, Direttore, InizioD)

• con vincolo di integrità referenziale, senza valori nulli


192



(0,1) (0,1)

Stipendio Telefono

Un altro caso

33


193

(1,1)(0,1)

(1,N)(0,1)

(0,1)(1,1)

(1,N)

(0,N)

(1,N)

CittàIndirizzo

Telefono

Dipartimento

Composizione

Sede

Direzione

Afferenza

Impiegato

Progetto

Partecipazione

Nome

Nome

Cognome

Budget

Data

Via

CAP

Codice


194

Schema finale

Dipartimento(Nome, Città, Telefono, Direttore)

Impiegato(Codice, Cognome, Dipartimento*,Sede*, Data*)

Partecipazione(Impiegato, Progetto)

Progetto(Nome, Budget)

Sede(Città, Via, CAP)


195

Strumenti di supporto

• Esistono sul mercato prodotti CASE che forniscono un supporto a tutte le fasi della progettazione di basi di dati


196


197

Progettazione di basi di dati Atzeni, Ceri, Paraboschi ... · Basi di dati, Capitolo 6 9...

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