Sistemi Informativi Modulo 1

MODELLAZIONE CONCETTUALE DI UNA BASE DI DATI

BASE DI DATI: una collezione di dati strutturati correlati tra di loro che descrivono e

modellano un minimondo, cioè una porzione di dati contenuti in una realtà di interesse.

Supponendo di avere dei dati (valori che rappresentano qualcosa ad esempio le persone

hanno delle caratteristiche a cui io associo dei valori altezza, peso ecc..) possiamo dire che

questi dati non sono presi singolarmente ma sono correlati tra di loro. Esiste una correlazione

tra questi dati.

Questi dati sono una rappresentazione i una parte della realtà a nostra scelta ( a seconda della

prospettiva , cambiano i dati di interesse).

Esempio: all’università interesseranno dati del tipo : titolo di studi, matricola, data di nascita

ecc…; ad una parrucchiera invece interesseranno altri dati: colore di capelli

A seconda della modalità con cui mi pongo vedo diversamente i dati di interesse.

DATI STRUTTURATI: parliamo di dati strutturati quando guardando ai dati ( es striga di

caratteri, un numero …) li consideriamo organizzati in un modo che consente di associare al

dato una caratteristica descrittiva, chiamato comunemente attributo.

Esempio: “Nel mezzo del cammin di nostra vita di mi ritrovai…” questo è l’incipit della

Divina Commedia.

“1 birra, 1 pacco di pasta, 1 kg di pane” scontrino della spesa.

Nello scontrino della spesa sono contenuti “dati strutturati” infatti nella sua presentazione

associo in maniera esplicita un valore ad una sua descrizione, nella rappresentazione dei

valori ho associata una rappresentazione dello stesso. Vi è un’associazione esplicita tra un

valore e una descrizione, questa associazione mi consente di comprendere in maniera chiara

ed evidente quel è il significato dei dati. Nel caso della divina commedia invece vi è una

rappresentazione di “dati non strutturati”, infatti se non leggo il contesto non riesco a

ricavare delle informazioni.

Se guardo un numero puro, ad esempio 12, non mi ho alcuna informazione, se invece dico 12

apostoli ho delle informazioni.

La gestione dei dati e dei sistemi informativi si basa sulla comprensione della scelta a partire

dal dominio che consideriamo a seconda che definiamo una collezione di dati strutturati o

non strutturati.

È molto più semplice gestire “Dati Strutturati” poiché consentono una gestione esatta dei

dati. I dati strutturati, infatti, sono quelli tipici dell’organizzazione delle Basi di Dati.

ad una “Base di Dati strutturata” a

Quando parliamo di base di dati normalmente ci riferiamo

cui è associata una forma in cui avremo: valore e caratteristica. La caratteristica è anche

chiamata

“attributo” cioè una descrizione della tipologia di valore.

Esempio: altezza 180 -> ho associato descrittore valore. Se invece ho un testo libero (un

libro) il suo contenuto è in generale un testo “non strutturato”. Se guardo alla biblioteca, il

quale è un tipico ambito in cui si effettua immagazzinamento e ricerca di dati, ho la

coesistenza di dati

“strutturati e dati non strutturati”. Tutto ciò che riguarda il testo non strutturato tipicamente

non è oggetto di ricerche esatte, ma c’è sempre un’approssimazione o un processo predittivo.

Distinguiamo i sistemi che gestiscono le “basi di dati strutturate” chiamandoli DBMS-Data

Base Managment System (sistema di gestione di una base di dati Strutturati) ed i sistemi di

immagazzinamento e ricerca di dati non strutturati chiamandoli IRS-Information Rival

System (Sistema per il recupero di Informazioni non strutturate)

Esempio: google è un IRS, scandisce immagazzina e recupera testo libero.

Potrei fare anche delle ricerche esatte su un testo non strutturato ( es. trovami una frase, una

parola) ma troverei tutti i documenti che contengono la parola cercata (troverei migliaia di

documenti) otterremo un information over-load, avremmo cioè un sovraccarico di

informazioni. Il nostro problema è infatti selezionare le informazioni che ci interessano.

MODELLO ENTITA’ RELAZIONE (E-R Entity-Relationship )

Il modello entità-relazione è un modello concettuale di dati e non presuppone conoscenze di

informatica; è molto diffuso data la sua notevole immediatezza e semplicità e fornisce una

serie di strutture (grafiche ed intuitive) atte a descrivere la realtà di interesse ( detta Mondo o

Dominio) in una maniera facile da comprendere (tramite schemi concettuali espliciti, comodi

pratici ed immediati) e che prescinde dai criteri di organizzazione dei dati nei calcolatori.

È una rappresentazione ad “alto livello” ( vi è un gap tra il linguaggio che capiscono gli

uomini e quello che capiscono le macchina, in questo caso il livello è alto poiché ci

avviciniamo al linguaggio umano) infatti utilizza grafici per la rappresentazione di dati che

vengono raccolti in un URD-User Requisment Documents (Documento che raccoglie i

requisiti che ha un utente, che ha bisogno di una base di dati).

Dobbiamo intervistare chi ci ha richiesto la Base di dati in maniera tale che ci descriva i

requisiti utente. Otterremo una descrizione grafica dei dati, delle relazioni tra i dati e dei

vincoli che introduciamo sui dati. Non contiene dettagli su come viene fatto effettivamente il

data base.

La progettazione o modellatura concettuale infatti ha lo scopo di rappresentare le specifiche

informali della realtà (dominio) d’interesse in maniera completa, senza preoccuparsi della

modalità con le quali tale contenuto informativo della base di dati che si sta progettando

verrà codificato in un sistema reale, né dell’efficienza dei programmi applicativi che faranno

uso di queste informazioni. Il modello E-R presuppone che il dominio informativo

d’interesse venga

modellato assumendo che ciò che non è d’interesse NON ESISTE: pertanto si parla di

“mondo chiuso” o “mini mondo”.

ENTITA’: descrive un concetto tangibile o non tangibile del mondo reale; un entità è una

classe di oggetti che hanno proprietà comuni ed esistenza autonoma; tali oggetti sono detti

ISTANZE di un’entità.

L’entità si rappresenta normalmente in un rettangolo e con un etichetta, essa rappresenta il

nome associato alla classe o attributo.

Un’entità è una classe individuabile come un insieme matematico.

Ad ogni entità si associano uno o più attributi, cioè delle caratteristiche associate all’entità

tipiche di quel contesto di interesse ,cioè , di quella porzione a cui noi guardiamo

(caratteristiche proprie di tutti gli elementi del sistema).

Gli elementi di un’entità

Una volta individuata la singola istanza dell’insieme la particolarizzo associando a ciascun

attributo un valore.

Nome=Mari

Cognome=Rossi

s1

Matr.=119310

ATTRIBUTO: caratteristica generale

ISTANZA: particolarizzazione del valore associato alla singola persona.

GLI ATTRIBUTI

Esistono caratterizzazioni particolari di alcuni tipi di attributi.

ATTRIBUTO COMPOSTO: è suddivisibile in parti più piccole che mantengono una certa

specificità. Es.: Indirizzo: Via, Civico, CAP, Città, Stato .

Potrei pensare di scrivere le parti dell’indirizzo come una stringa unica, ma potrei incorrere

in errore.

Esempio: supponiamo di avere N studenti dei quali conosciamo delle informazioni tra cui

anche l’indirizzo (scritto come una stringa) e supponiamo di voler selezionare solamente i

ragazzi che vivono a Bari. Se facessimo una selezione per righe cercando solamente la parola

Bari

prenderemmo anche tutti i ragazzi che abitano in Via Bari, proprio perché l’indirizzo è

scritto come una stringa, abbiamo usato infatti delle informazioni non strutturate come se lo

fossero.

In questo caso invece, se distinguiamo tutte le componenti, potrei cercare Bari riferendomi

alla Città. Mi rendo conto che l’attributo è fatto da parti potrei esplicitare le singole

parti.Utile quando preveda di riferirmi a singole parti dell’attributo (via e civico).

Civic CAP

Via Citt

Indirizzo Stat

In generale un attributo associato ad un istanza gli fa assumere un valore ATOMICO, cioè

indivisibile.

In natura esistono gli attributi multi valore;

ATTRIBUTO MULTIVALORE: può assumere più di un singolo valore per ciascuna

occorrenza di una entità. Es. Telefoni, titoli_di_studio, sedi. Posso associare un numero non

precedentemente definibile in termini di numerosità di valori.

Esempio: ho un numero di numeri di telefono da inserire per ogni studente indefinito,

possono

essere 2, 3 ecc… non lo so a priori. Diverso è se so già inizialmente che dovrò inserire il

numero di casa e di cellulare.

Nome=Mario

Cognome=Rossi

s1

Telefoni=080555333, 03481122345,

0335663452

Attributi Derivabili come l’età vengono solitamente rappresentati utilizzando un tratto-

Gli attributi derivati,

tratteggiato. Si introduce in questi casi il concetto di Business Rule (Regola associata al

modello) descrizione strutturata testuale della modalità con cui si possono calcolare e

derivare delle informazioni.

Esempio: l’Età è tipicamente un attributo derivato, lo devo calcolare anno per anno dalla data

di nascita. Ad età aggiungerò una Business Rule in cui dico che l’età è calcolabile come data

odierna meno data di nascita. Età

Dominio di un attributo

Il dominio di un attributo è rappresentato come l’insieme dei valori che possono essere

assegnati ad un attributo di un’entità ed eventualmente le operazioni ammissibili su quei

valori.

Es. età: 16-65, nome: insieme delle stringhe di caratteri.

DEFINIZIONE: un attributo A di una entità E il cui insieme di valori è V è definibile come:

P(V). Dove P(V) è l’insieme dei sottoinisemi di V.

A: E ->

In informatica non esiste la memoria vuota o cella vuota esiste la memoria non

esplicitamente valorizzata.

Esempio : in America si utilizza solitamente il doppio nome. JFK- John Fitgerald Kennedy,

ma ci possono essere anche persone che non hanno middle name, per queste ultime il middle

name non è valorizzato ma devo esplicitare il concetto di vuoto, non scrivo 0, ma NULL.

LA CHIAVE DI UN’ENTITA’

Abbiamo precedentemente definito un’entità come un insieme, un insieme matematico è

costituito da istanze che sono individuabili singolarmente, nel nostro caso parto dal

presupposto che avendo degli attributi e avendo delle istanze-azioni (cioè dei nomi associati)

a questi attributi, sono in grado di individuare una istanza guardando tutti i valori.

Non potrà mai esserci un’altra istanza che abbia esattamente tutti gli stessi valori.

In generale esiste il concetto di CHIAVE e VINCOLO DI CHIAVE, diciamo che esiste un

sotto insieme di attributi che può ridursi anche ad uno o eventualmente coincidere con tutti

associati all’entità, la cui

gli attributi combinazione è necessariamente distinta per ciascuna

occorrenza di entità.

Esempio: scrivo Studente: Nome e Cognome, definita la coppia di attributi per questa mini

realtà, non potrà esserci un altro studente con lo stesso nome e cognome, se ne arrivasse un

altro sarebbe un duplicato.

NOME STUDENTE

COGNOME

Per costruzione l’insieme degli attributi è tale da non poter avere duplicati esatti. Posso

ipotizzare che ci sia un sotto insieme di attributi che descrivono l’entità, che da solo sia in

grado di individuare univocamente una istanza di questa entità.

Solitamente veniamo individuati da una matricola perché , pur essendo distinguibili, si

introduce un attributo che consente di individuare univocamente ciascuno di noi.

NOME MATR.

STUDENTE

COGNOME

Se gli attributi che formano una chiave sono più di uno si fa un arco che taglia graficamente

gli attributi chiave.

Esempio: trovare la chiave dell’entità

Una chiave è formata sicuramente dai 4 attributi, ma posso ridurre il numero di attributi

necessari per individuare univocamente l’esame sostenuto.

La chiave è: CODICE DISCIPLINA_MATRICOLA_DATA ESAME. Non posso essere

bocciato allo stesso esame lo stesso giorno.

Se mettessi VOTO potrei essere bocciato allo stesso esame con lo stesso voto.

SUPER CHIAVE

Posto che si è certi che ogni istanza è univocamente determinata, è possibile sulla base della

conoscenza dei domini degli attributi di un’entità, individuare un sottoinsieme degli attributi

di un’entità tali da garantire l’unicità di ogni istanza di quell’entità; tale sottoinsieme si dice

SUPERCHIAVE.

Le superchiave di un’entità possono essere molteplici; sicuramente l’insieme di tutti gli

attributi di un’entità è una superchiave di quella entità.

CHIAVE CANDIDATA

Una chiave candidata è un sotto insieme di attributi che ha la proprietà di individuare

univocamente un’istanza di entità e che sia minimo, cioè, che non contenga attributi non

necessari all’individuazione di un sotto insieme univoco.

un’entità, l’insieme degli attributi è sempre una SUPER

Se considero tutto gli attributi di

CHIAVE. Parliamo di CHIAVE CANDIDATA nel momento in cui il sotto insieme che

individuo è un sottoinsieme minimo, dal quale non possa togliere neanche un attributo senza

univocamente un’istanza cada.

che la sua capacità di individuare

Se la chiave candidata che individuo è costituita da un solo attributo, essa è necessariamente

una CHIAVE CANDIDATA.

Una chiave candidata non può contenere attributi che possono essere messi a “null”, poiché

la presenza di tali variabili a NULL rende impossibile capire se 2 insiemi di attributi si

riferiscano alla stessa istanza oppure a due istanze differenti.

STUDENTE (Matricola, CF, Nome, Cognome, Cds)

L’insieme degli attributi è una super chiave, matricola da sola è una chiave candidata.

Se considerassi CF e Matricola se eliminassi uno dei due avrei ancora una chiave candidata,

l’insieme di CF e Matricola è una super chiave ma non una chiave candidata.

ESAME SOSTENUTO (Data, Matricola, ID Disciplina, Voto)

L’insieme di attributi è una super chiave se elimino ID Disciplina non sono più in grado di

identificare un’istanza di entità, ID quindi è una superchiave minima cioè è una chiave

candidata.

In generale in una entità possono esserci più chiavi candidate, più sotto insiemi di attributi,

eventualmente anche con intersezioni (due attributi possono far parte di due super chiavi

diverse) che però siano comunque chiavi candidate, cioè minime ed in grado di individuare

univocamente un’istanza.

CHIAVE PRIMARIA

La CHIAVE PRIMARIA è una tra le chiavi candidate opportunamente scelta a tempo di

progettazione. Se in un’entità posso avere tante chiavi candidate, devo identificare tra di esse

l’arco).

la chiave primaria (se è un unico attributo sottolineandolo se sono tanti utilizzando

Individuata la chiave primaria sto dicendo che quel sottoinsieme di attributi che la forma

identifica univocamente qualsiasi istanza di entità nel tempo.

(Nome, Cognome, Matricola)= è una super chiave

(Matricola)= è una chiave candidata, è anche una chiave primaria (matricola non può essere

NULL visto che senza di questa uno studente non può essere tale perché ciò significa che

non ha

effettuato l’iscrizione)

RELAZIONE

Dall’inglese Relationship, traduciamo il termine con il significato di presenza di associazione

logica. L’associazione logica è un legame (o rapporto) ogico tra due o più entità.

Nell’immagine è rappresentata l’associazione logica tra una persona ed il campo da tennis,

l’associazione logica ,in questo caso potremmo trovare “prenota”. Le

nel rombo è descritta

relazioni sono generalmente verbi, mentre entità ed attributi sono tipicamente sostantivi.

GRADO DELLA RELAZIONE

Le associazioni logiche possono avere due o più entità partecipanti. Si dice grado della

relazione in nuemro di entit che partecipano all’associazione logica. Di solito una relazione

ha grado 2; sono rarissime le relazioni di grado 3, le quali sono sempre o quasi sempre

riconducibili a relazioni di grado 2; relazioni di grado superiore al 3 possono quasi sempre

essere frutto di errori di progettazione.

Ad un’associazione logica si associano due caratteristiche:

CARDINALITA’ (detta anche cardinalità massima)

PARTECIPAZIONE (detta anche cardinalità minima)

La cardinalità e la partecipazione riguardano la molteplicità di associazione tra le istanze.

Nell’immagine sono rappresentati due diagrammi di Eulero Ven nei quali sono

rappresentate, attraverso i puntini, le istanze. Il diagramma a destra rappresenta gli studenti

mentre quello a sinistra rappresenta i corsi di laurea ognuno dei pallini rappresenta

rispettivamente i singoli studenti e i singoli corsi di laurea. La cardinalità definisce il numero

di istanze, al più collegabili, a istanze dell’altra entità. Questo è determinato dalla realtà, sto

descrivendo la realtà, infatti un

singolo studente non può essere iscritto contemporaneamente a più corsi di laurea la

contrario ad ogni corso di laurea possono essere iscritti N studenti. La cardinalità da sinistra

verso destra è UNO, mentre la cardinalità da destra verso sinistra è A MOLTI.

Possiamo avere cardinalità 1 a 1 (uno a uno