ABC

La progettazione concettuale

 

 

Progettare concettualmente una base di dati significa individuare gli oggetti (o entità) che la costituiscono e le relazioni (o operazioni o associazioni) tra un oggetto e l'altro.

Si tratta del livello più alto della progettazione di un data-base, quello più vicino all'uomo e più lontano dalla macchina (hardware). Deve quindi essere realizzata con strumenti e linguaggi comprensibili a tutti, non solo agli specialisti, e indipendenti dal sistema di data-base.

 

SCHEMA E/R

 

 

Gli oggetti che compongono la costruzione del modello E/R sono:

 

• entità ;

• attributi, che rappresentano le caratteristiche delle entità;

• associazioni, che individuano le correlazioni logiche tra le entità.

 

Una relazione con n-colonne si indica come una relazione di grado n, il nome con il quale si identifica una colonna si chiama attributo, l'insieme dei valori che possono essere assunti da un attributo definisce il dominio di quell'attributo, e il numero delle  n-uple che compongono la tabella si chiama cardinalità della relazione.

 

 

Gli attributi possono assumere il valore di chiave primaria o di chiave esterna.

La chiave primaria rappresenta il valore che identifica in modo univoco ogni singola istanza di un’entità. Nel suo dominio i valori non si possono ripetere.

La chiave esterna indica il valore della chiave primaria di un’entità associata ad un’altra entità con relazione 1-N o N-N.

 

 

Le associazioni tra entità

 

Le associazioni rappresentano un legame tra due o più entità. Il numero di entità legate è indicato dal grado dell’associazione. Di norma viene rappresentata graficamente da un rombo contenente il nome dell’associazione. Il nome può essere un verbo in modo da fornire una direzione di lettura, oppure può essere un sostantivo in modo da non dare una direzione di lettura. Le associazioni possono essere classificate in base a quanti elementi appartenenti ad un'entità sono coinvolte nel legame stabilito con l'altra entità, questa caratteristica è chiamata molteplicità.

Il numero che troviamo può essere minimo o massimo, a seconda del valore possono essere associati due concetti importanti quali obbligatorietà e cardinalità.

Ora spiegherò la differenza tra valore minimo e massimo e perché vengono associati ai concetti precedenti, allora:

• Il valore minimo assume uno dei due valori 0 e 1. Lo 0 indica che la partecipazione è facoltativa, mentre il valore 1 indica che la partecipazione è obbligatoria. Per questo viene associato al concetto di obbligatorietà.

• Il valore massimo definisce la cardinalità della partecipazione. Esso assume uno dei due valori 1 e N per indicare una o molte partecipazioni.

 

Come detto prima la cardinalità può essere a uno o a molti e pertanto le associazioni tra due entità si classificano nei seguenti tipi:

• Associazione uno a uno indicata con 1:1;

• Associazione uno a molti indicata con 1:N;

• Associazione molti a molti indicata con N:N.

 

ASSOCIAZIONE UNO A UNO

 

Un’associazione si dice uno a uno quando ogni istanza della prima entità si deve associare a una sola istanza della seconda entità e viceversa.

Per esempio l’associazione tra l’entità Studente e l’entità Diploma è biunivoca perché a ogni studente corrisponde un solo diploma e viceversa cioè a un diploma corrisponde un solo studente. Ora consideriamo le entità Classe e Docente e l’associazione Coordinare che collega un docente con la classe di cui è coordinatore.

Di seguito troviamo lo schema grafico:

 

 

 

 

 

 

 

 

ASSOCIAZIONE UNO A MOLTI

Un’associazione si dice uno a molti quando ogni istanza della prima entità si può associare a una o più istanze della seconda entità, mentre a ogni istanza della seconda entità si deve associare con una sola istanza della prima.

Per esempio nella gestione dei movimenti sul conto corrente, ogni conto può effettuare una o più operazioni, ma ogni movimento deve riferirsi a un solo conto. Quindi l’associazione tra l’entità ContoCorrente e l’entità Movimento è uno a molti.

Di seguito troviamo lo schema grafico:

 

 

 

 

 

 

 

 

ASSOCIAZIONE MOLTI A MOLTI

Un’associazione si dice molti a molti se a ogni istanza della prima entità si possono associare una o più istanze della seconda entità e a ogni istanza della seconda entità si possono associare una o più istanza della prima.

Per esempio consideriamo le entità Docente e Classe e l’associazione Insegnare che associa i docenti di una scuola alle classi dove insegna.

Di seguito troviamo lo schema grafico:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Regole di Integrità

 

Integrità significa garantire che le operazioni effettuate sul database da utenti autorizzati non provochino una perdita di consistenza ai dati. Integrità può essere sul Dato, sull'Entità e Referenziale.

 

 

• Integrità sul dato: La validità dei dati. Dipende dall'analisi della situazione.
  
   

esempio

                   Codice fiscale deve essere uguale a 16 caratteri. Il sistema non deve accettare il dato che non soddisfa i requisiti perché un codice fiscale minore o maggiore di 16 caratteri non è più valido, non può essere un codice fiscale.

oppure

Il prezzo di un articolo non può essere negativo. Il prezzo deve essere positivo altrimenti non è un attributo valido.

oppure

 

Data di nascita non può essere superiore alla data odierna.

 

 

 

• Integrità sull'entità: Presenza di un campo, che è CHIAVE PRIMARIO,  che appartiene ad un dominio cioè insieme di valori che l'entità può assumere e devono essere tutti diversi.
   

esmpio

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Grazie alla chiave primaria, due persone con lo stesso nome e cognome sono distinguibili.

 

Le regole sono:

• tutte le righe della tabella contengono lo stesso numero di colonne, corrispondente agli attributi;

• gli attributi rappresentano informazioni elementari (o atomiche), non scomponibili ulteriormente, cioè non ci sono campi di gruppo che contengono per ogni riga un insieme di valori anziché un solo valore;

• i valori assunti da un campo appartengono al dominio dei valori possibili per quel campo, e quindi sono valori omogenei tra loro, cioè sono dello stesso tipo;

• in una relazione, ogni riga è diversa da tutte le altre, cioè non ci possono essere due righe con gli stessi valori dei campi: questo significa che esiste un attributo o una combinazione di più attributi che identificano univocamente la n-upla, e che assumono perciò la funzione di chiave primaria della relazione;

• le n-uple compaiono nella tabella secondo un ordine non prefissato, cioè non è rilevante il criterio con il quale le righe sono sistemate nella tabella.

 

Integrità Referenziale: Valori di una chiave esterna che deve avere un riferimento alla chiave privata dell'entità correlata.

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Quando viene applicata l’integrità referenziale, è necessario osservare le seguenti regole pratiche:

 

• Non è possibile immettere un valore nella chiave esterna della tabella associata, se tale valore non esiste tra le chiavi della tabella primaria.

• Non è possibile eliminare una n-upla dalla tabella primaria, se esistono righe legate ad essa attraverso la chiave esterna nella tabella correlata

• Non si può modificare, come è ovvio, il valore della chiave nella tabella primaria, se ad essa corrispondono righe nella tabella correlata.

 

 

 

 

La normalizzazione delle relazioni

PRIMA FORMA NORMALE

Una relazione è in prima forma normale (1FN) quando rispetta i requisiti fondamentali del modello relazionale che sono:

 

• tutte le righe della tabella contengono lo stesso numero di colonne;

• gli attributi rappresentano informazioni elementari;

• i valori che compaiono in una colonna sono dello stesso tipo, cioè appartengono allo stesso dominio;

• ogni riga è diversa da tutte le altre, cioè non ci possono essere due righe con gli stessi valori nelle colonne;

• l'ordine con il quale le righe compaiono nella tabella è irrilevante.

 

 

ESEMPIO

 

nella relazione:

 

 

Dipendenti (Matricola, Nome, Indirizzo, FamiliariACarico)

 

 

 

L'attributo famigliare a carico non è elementare, in quanto è costituito da un gruppo di attributi ripetuti dello stesso tipo (i nomi dei famigliari). La relazione non è in prima forma normale.

 

 

La relazione può essere opportunamente convertita in due tabelle:

 

Dipendenti(Matricola, Nome, Indirizzo)

 

Familiari (CodiceFam, NomeFam, MatricolaDip)

 

 

 

Le forme normali superiori alla prima vengono introdotte per eliminare problemi durante le operazioni di aggiornamento o di cancellazione, evitando l'inconsistenza o la perdita indesiderata di dati.

 

SECONDA FORMA NORMALE

Una relazione in seconda forma normale (2FN) quando è  in prima forma normale e tutti i suoi attributi non-chiave dipendono dall'intera chiave, cioè non possiede attributi che dipendono soltanto da una parte della chiave. La seconda forma normale elimina la dipendenza parziale degli attributi della chiave e riguarda il caso di relazioni con chiave composte, cioè formate da più attributi.

 

 

 

ESEMPIO

 

 

La relazione Inventario definita dallo schema:

 

 

Inventario(Prodotto,Magazzino,Quantità,IndirizzoMagazzino)

 

 

non è in seconda forma normale; infatti l'attributo IndirizzoMagazzinodipende funzionalmente dall'attributo magazzino, che rappresenta una porzione di chiave e non l'intera chiave.

 

La relazione deve essere convertita in:

 

R1(Magazzino, IndirizzoMagazzino)

 

R2(Prodotto, Magazzino, quantità)

 

 

 

TERZA FORMA NORMALE

Una relazione è in terza forma normale (3FN) quando è in seconda forma normale e tutti gli attributi non-chiave dipendono direttamente alla chiave, cioè non possiede attributi non-chiave che dipendono da altri attributi non-chiave. La terza forma normale elimina la dipendenza transitiva degli attributi dalla chiave.

 

 

 

 

Le regole di derivazione

 

Dal modello concettuale dei dati è possibile ottenere il modello logico dei dati: in altre parole si può definire la struttura degli archivi adatti per organizzare i dati. Nel caso del modello relazionale le tabelle, che costituiscono il modello logico dei dati vengono ricavate dal modello E/R mediante alcune semplici regole di derivazione:

 

• Ogni entità diventa una relazione;

• Ogni attributo di un'entità diventa un attributo della relazione, cioè il nome di un colonna della tabella;

• Ogni attributo della relazione eredita le caratteristiche dell'attributo dell'entità cui deriva;

• L'identificatore univoco di un'entità diventa la chiave primaria della relazione derivata;

• L'associazione uno a uno diventa un'unica relazione che contiene gli attributi della prima e della seconda entità;

• L'associazione uno a molti viene rappresentata aggiungendo, agli attributi dell'entità che svolge il ruolo a molti, l'identificatore univoco dell'entità che svolge il ruolo a uno nell'associazione. Questo identificatore prende il nome di chiave esterna dell'entità associata.

• L'associazione molti a molti diventa una nuova relazione composta dagli identificatori univoci delle due entità e degli eventuali attributi dell'associazione.