Corso di Basi di Dati

(1)

Corso di Basi di Dati

!

Progettazione Logica

!

Home page del corso:

http://www.cs.unibo.it/~difelice/dbsi/

(2)

Studio/analisi dei requisiti

Progettazione concettuale Progettazione logica

Progettazione fisica

SCHEMA CONCETTUALE

SCHEMA LOGICO

SCHEMA FISICO

Fasi della progettazione

Risultati

Analisi dei requisiti e progettazione in dettaglio …

Progettazione logica

(3)

L’obiettivo della progettazione logica è la realizzazione del modello logico (es. relazionale) a partire dalle informazioni del modello E-R.

Progettazione logica

DIAGRAMMA E-R TAVOLA VOLUMI ANALISI COSTI

PROGETTAZIONE LOGICA

Modello Relazionale

(4)

Dipendente

Tecnico Sviluppatore

Nome Anno Assunzione

Direzione

Partecipazione

Progetto

(0,1)

(0,N)

(1,N) (1,1)

Mesi Uomo Versioni

Release

Numero

Data

(0,N)

(1,1)

Titolo

Analista Programmatore

Skill

Budget

Progettazione logica

(5)

Dipendente

Tecnico Sviluppatore

Direzione

Partecipazione

Progetto

(0,1)

(0,N)

(1,N) (1,1)

Mesi Uomo Versioni

Release

Numero

Data

(0,N)

(1,1)

Titolo

Analista Programmatore

Skill

Budget

Progettazione logica

DIPENDENTE(Nome, AnnoAssunzione, Skill, Tipo)

!

PROGETTO(Titolo, Budget, NomeDirettore)

!

RELEASE(Numero, TitoloProgetto, Data)

!

PARTECIPAZIONE(NomeDipendente, NomeProgetto,

MesiUomo)

(6)

Una possibilita’ (sconsigliata, ma veloce) è quella di tradurre ogni entita’ ed ogni relazione del modello E-R con una tabella corrispondente …

!!

PROBLEMI:

!

➢ Efficienza à Quante tabelle sono generate?

Efficienza delle operazioni sui dati?

!

➢ Correttezza à Come si possono tradurre le generalizzazioni? Non esiste un costrutto equivalente nel modello E-R …

Progettazione logica

(7)

Per garantire la qualità dello schema prodotto, la progettazione logica tipicamente include due step:

!

➢ Ristrutturazione del modello concettuale à

modificare lo schema E-R per semplificare la traduzione ed ottimizzare il progetto.

!

➢ Traduzione nel modello logico à traduzione dei costrutti del modello E-R nei costrutti del modello relazionale …

Progettazione logica

(8)

Per garantire la qualità dello schema prodotto, la progettazione logica tipicamente include due step:

!

➢ Ristrutturazione del modello concettuale à

modificare lo schema E-R per semplificare la traduzione ed ottimizzare il progetto.

!

➢ Traduzione nel modello logico à traduzione dei costrutti del modello E-R nei costrutti del modello relazionale …

Progettazione logica

(9)

Prima di tradurre il modello E-R, è necessario ristrutturarlo per motivi di correttezza/efficienza:

! !!

➢ Eliminazione delle generalizzazioni

! ➢ Eliminazione degli attributi multi-valore

➢ ! Partizionamento/accorpamento di concetti

➢ ! Scelta degli identificatori

➢ ! Analisi delle ridondanze

Progettazione logica

(10)

E0

E1

Progettazione logica

E2

A₀₁ A₀₂

A₁₁ A₂₁

SOLUZIONE 1

: Accorpamento delle entità figlie nell’entità genitore (con relativi attributi/relazione)…

E0

A₀₁ A₀₂

A₁₁ A₂₁ A_TIPO

Attributo aggiunto …

(11)

E0

E1

Progettazione logica

E2

A₀₁ A₀₂

A₁₁ A₂₁

SOLUZIONE 2

: Accorpamento delle entità genitore nelle entità figlie (con relativi attributi/relazione)…

R1

E1 E2

A₁₁ A₂₁

A₀₁ A₀₂

R1

A₀₁ A₀₂

R1

(12)

Quale traduzione utilizzare? Dipende …

!

➢ SOL1 introduce valori nulli ed un attributo aggiuntivo, ma è conveniente quando non ci sono troppe distinzioni tra E0, E1 ed E2 …

!

➢ SOL2 è possibile solo se la generalizzazione è totale, introduce valori nulli, ma è conveniente quando ci sono operazioni che coinvolgono solo E1 ed E2 ma non l’entita’ genitore E0 …

Progettazione logica

(13)

E0

E1

Progettazione logica

E2

A₀₁ A₀₂

A₁₁ A₂₁

SOLUZIONE 3

: Sostituzione delle generalizzazione con relazioni tra entità genitore ed entità figlie…

R1

E0

E1 E2

A₀₁ A₀₂

A₁₁ A₂₁

R1

R01 R02

(0,1) (0,1)

(1,1) (1,1)

(14)

➢ SOL3 non introduce valori nulli, ed è utile quando ci sono operazioni che si riferiscono solo ad entità di E1, E2 ed E0, ma si presenta la necessità di introdurre dei vincoli:

! ◇ Un’occorrenza di E0 non può partecipare in contemporanea ad R01 ed R02.

◇ Se la generalizzazione è totale, ogni !

occorrenza di E0 deve appartenere ad R01 o R02 …

Progettazione logica

(15)

Dipendente

Tecnico Sviluppatore

Direzione

Partecipazione

Progetto

(0,1)

(0,N)

(1,N) (1,1)

Mesi Uomo Versioni

Release

Numero

Data

(0,N)

(1,1)

Titolo

Analista Programmatore

Skill

Budget

Progettazione logica

Skill Tipo

(16)

Prima di tradurre il modello E-R, e’ necessario ristrutturarlo per motivi di correttezza/efficienza:

! ! !

➢ Eliminazione delle generalizzazioni

! ➢ Eliminazione degli attributi multi-valore

➢ ! Partizionamento/accorpamento di concetti

➢ ! Scelta degli identificatori

➢ ! Analisi delle ridondanze

Progettazione logica

(17)

Progettazione logica

E0

A₀₁ A₀₂ A₀₃

(1,N)

E0

^(1,N)

R

^(1,1)

A

₀₃

Gli attributi multivalore non sono presenti nel modello logico, ma possono essere sostituiti introducendo una relazione uno-a-molti …

Non introduce valori nulli, ma aumenta il numero di entita’ presenti nel sistema … A₀₁ A₀₂

(18)

Progettazione logica

PERSONA

Nome Cognome Telefono

(1,N)

PERSONA

^(1,N)

R

^(1,1)

TELEFONO

Nome Cognome

Gli attributi multivalore non sono presenti nel

modello logico, ma possono essere sostituiti

introducendo una relazione uno-a-molti …

(19)

Prima di tradurre il modello E-R, e’ necessario ristrutturarlo per motivi di correttezza/efficienza:

! !!

➢ Eliminazione delle generalizzazioni

! ➢ Eliminazione degli attributi multi-valore

➢ ! Partizionamento/accorpamento di concetti

➢ ! Scelta degli identificatori

➢ ! Analisi delle ridondanze

Progettazione logica

(20)

Per una dato modello E-R, è possibile ridurre il numero di accessi:

!

➢ separando attributi di un concetto che vengono acceduti separatamente à partizionamenti

➢ ! raggruppando attributi di concetti diversi acceduti insieme à accorpamenti

! ➢ E’ necessario avere indicazioni sul volume dei dati per effettuare partizionamenti/accorpamenti.

Progettazione logica

(21)

Gli accorpamenti di entità riguardano in genere associazioni uno-ad-uno …

Progettazione logica

PERSONA

^(1,1)

ABITAZIONE

(0,1) Codice Nome

PROPRIETA’

Cognome Indirizzo Interno

PERSONA

Codice Nome Cognome

Indirizzo Interno Gli accessi all’entità

Persona riguardano sempre i dati

dell’Abitazione …

(22)

Partizionamento verticale di un’entità sulla base dei suoi attributi …

Progettazione logica

STUDENTE

DATI UNIVERSITA

(1,1) (1,1)

CF Nome

Cognome DATI Matricola Corso di Laurea

STUDENTE

CF Nome Cognome

Matricola

Corso di Laurea Le operazioni che

riguardano

i dati anagrafici

non riguardano i dati universitari…

(23)

Prima di tradurre il modello E-R, e’ necessario ristrutturarlo per motivi di correttezza/efficienza:

! !!

➢ Eliminazione delle generalizzazioni

! ➢ Eliminazione degli attributi multi-valore

➢ ! Partizionamento/accorpamento di concetti

➢ ! Scelta degli identificatori

➢ ! Analisi delle ridondanze

Progettazione logica

(24)

Nei casi di entità con più identificatori , è necessario sceglierne uno:

!!

➢ Evitare attributi con valori nulli.

!

➢ Scegliere l’ identificatore minimale.

!

➢ Preferire identificatori interni ad identificatori esterni che coinvolgono molte entità.

➢ ! Preferire identificatori utilizzati da molte

operazioni per l’accesso all’entità.

Progettazione logica

(25)

Prima di tradurre il modello E-R, e’ necessario ristrutturarlo per motivi di correttezza/efficienza:

! ! !

➢ Eliminazione delle generalizzazioni

! ➢ Eliminazione degli attributi multi-valore

➢ ! Partizionamento/accorpamento di concetti

➢ ! Scelta degli identificatori

➢ ! Analisi delle ridonanze

Progettazione logica

(26)

Progettazione logica

Nel modello E-R, potrebbero essere presenti

ridondanze sui dati, ossia informazioni significative ma derivabili da altre già presenti nel modello E-R.

!

➢ Vantaggi delle ridondanze:

◇ Operazioni sui dati (spesso) più efficienti

!

➢ Svantaggi delle ridondanze:

◇ Maggiore occupazione di memoria

◇ Maggiore complessità degli aggiornamenti

(27)

Progettazione logica

Le ridondanze in un diagramma E-R possono presentarsi in varie forme:

STIPENDIO

Lordo Netto Tasse

ATTRIBUTI DERIVABILI

Lo stipendio netto si può ricavare dal lordo e dalle tasse.

PERSONA

^RESIDENTI

CITTA

Codice Fiscale Codice

(1,1) Nome

(1,N)

Descrizione Numero Abitanti

Il Numero Abitanti si può ricavare contando le Persone

(28)

Progettazione logica

In questa fase, è necessario valutare cosa fare delle ridondanze …

PERSONA

^RESIDENTI

CITTA

Codice Fiscale Codice

(1,1) Nome

(1,N)

Descrizione Numero Abitanti

Il Numero Abitanti si puo’ ricavare contando le Persone

SOLUZIONE1

: Eliminare l’attributo NumeroAbitanti

!

SOLUZIONE2

: Conservare l’attributo nello schema.

(29)

Progettazione logica

Per scegliere cosa fare di un attributo ridondante, si

puo’ utilizzare l’analisi del modello E-R che abbiamo visto nella progettazione concettuale.

! 1. Sia S lo schema E-R senza ridondanze

! 1. Sia S

_rid

lo schema E-R con ridondanze

2. Si calcolano il costo e l’occupazione di memoria !

di entrambi gli schemi: <c(S),m(S)> e <c(S

_rid

), m(S

_rid

)>

3. Si confrontano c(S)/c(S !

_rid

) e |m(s) – m(S

_rid

)|

(30)

Progettazione logica

Per effettuare l’analisi del modello E-R, è necessario disporre delle tavole dei volumi e delle operazioni.

! ◇ Operazione1: Memorizza una nuova persona (200 volte/

giorno).

◇ Operazione2: Visualizza tutti i dati di una città, incluso il ! numero di abitanti (5 volte/giorno)

Operazione Tipo Frequenza

Operazione1 I 200

Operazione2 I 5

TAVOLA delle OPERAZIONI

(31)

Progettazione logica

Per effettuare l’analisi del modello E-R, è necessario disporre delle tavole dei volumi e delle operazioni.

Concetto Tipo Volume

Citta’ E 100

Persona E 500000

Residenti R 500000

TAVOLA dei VOLUMI

Assumiamo che le informazioni sui volumi siano

contenute nelle specifiche dei dati …

(32)

Progettazione logica

Analisi dello schema S

_rid

(caso con ridondanza):

! Operazione 1: frequenza 200 volte/giorno

Concetto Costrutto Accessi Tipo

Persona Entita’ 1 W

Residenti Relazione 1 W

Citta’ Entita’ 1 W

TAVOLA DEGLI ACCESSI

c(Op1)= 2001(3*2)=1200

w

_I

=1

α=2

(33)

Progettazione logica

Analisi dello schema S

_rid

(caso con ridondanza):

! Operazione 2: frequenza 5 volte/giorno

Citta’ Entita’ 1 L

c(Op2)= 51(0*2 +1)=5

w

_I

=1

α=2

(34)

Progettazione logica

Analisi dello schema S (caso senza ridondanza):

! Operazione 1: frequenza 200 volte/giorno

Persona Entita’ 1 W

Residenti Relazione 1 W

c(Op1)= 2001(2*2 +0)=800

w

_I

=1

α=2

(35)

Progettazione logica

Analisi dello schema S (caso senza ridondanza):

! Operazione 2: frequenza 5 volte/giorno

Citta’ Entita’ 1 L

Residenza Relazione 5000 L

c(Op2)= 51(0*2 +5001)=25005

w

_I

=1

α=2

(36)

Progettazione logica

Riassumendo:

!

➢ c(S

_rid

) = c(Op1) + c(Op2) = 1200 + 5 ~ 1200

!

➢ c(S) = c(Op1) + c(Op2) = 800 + 25005 ~ 26000

!

Vediamo ora l’occupazione di memoria:

!

➢ m(S) = X

^(byte)

!

➢ m(S

_rid

) = X + 100 *4 = X+ 400

^(byte)

Il campo aggiuntivo richiede 4 byte Volume dell’entita’ Citta

(37)

Progettazione logica

Riassumendo, la presenza della ridondanza:

!

➢ Introduce un overhead di memoria di 400 byte

!

➢ Migliora lo speedup delle operazioni di un fattore 26000/1200 ~ 20!

!

Risultato dell’analisi delle ridondanze à In questo caso, è conveniente conservare (o nel caso introdurre) l’attributo Numero Abitanti!

!

(38)

Per garantire la qualita’ dello schema prodotto, la progettazione logica tipicamente include due step:

!

➢ Ristrutturazione del modello concettuale à

modificare lo schema E-R per semplificare la traduzione ed ottimizzare il progetto.

!

➢ Traduzione nel modello logico à traduzione dei costrutti del modello E-R nei costrutti del modello relazionale …

Progettazione logica

(39)

La progettazione logica deve tradurre i costrutti del modello E-R nei costrutti del modello relazionale , garantendo l’equivalenza dei modelli …

!

In pratica:

! ➢ Le entità diventano tabelle sugli stessi attributi.

➢ ! Le relazioni del modello E-R diventano tabelle sugli identificatori delle entità coinvolte (più gli attributi propri),.. ma sono possibili traduzioni differenti sulla base delle cardinalità in gioco!

Progettazione logica

(40)

Progettazione logica

IMPIEGATO

Matricola Nome

Traduzione di entità con identificatore interno

Cognome

Data Nascita

IMPIEGATO(Matricola, Nome, Cognome, DataNascita)

Le entità del modello E-R si traducono in tabelle del

modello relazionale. L’identificatore del modello E-R

diventa la chiave primaria della tabella.

(41)

Progettazione logica

Traduzione di entità con identificatore esterno

Le entità con identificatore esterno si traducono in una tabella che include tra le chiavi gli identificatori dell’entita’ esterna.

STUDENTE UNIVERSITA

Nome Nome

(1,1) Cognome

(1,N)

Citta Indirizzo Matricola

(42)

Progettazione logica

Traduzione di entità con identificatore esterno

STUDENTE UNIVERSITA

Nome Nome

(1,1) Cognome

(1,N)

Citta Indirizzo Matricola

STUDENTE(Matricola, NomeUniversita, Nome, Cognome)

!

UNIVERSITA(Nome, Citta, Indirizzo)

(43)

Progettazione logica

IMPIEGATO LAVORO PROGETTO

Matricola Codice

(0,N) Cognome Data

(0,N)

Descrizione Budget

Traduzione di relazioni molti-a-molti

➢ Ogni entita’ diventa una tabella con lo stesso nome, stessi attributi e per chiave il suo identificatore.

➢ ! Ogni relazione diventa una tabella, con gli stessi attributi e

come chiave gli identificatori delle entita’ coinvolte.

(44)

Progettazione logica

IMPIEGATO LAVORO PROGETTO

Matricola Codice

(0,N) Cognome Data

(0,N)

Descrizione Budget

Traduzione di relazioni molti-a-molti

IMPIEGATO(Matricola, Cognome)

!

PROGETTO(Codice, Descrizione, Budget)

!

LAVORO(Matricola,Codice, Data)

Vincoli di integrita’

tra gli attributi

(45)

Progettazione logica

IMPIEGATO LAVORO PROGETTO

Matricola Codice

(0,N) Cognome Data

(0,N)

Descrizione Budget

Traduzione di relazioni molti-a-molti

IMPIEGATO(Matricola, Cognome)

!

PROGETTO(Codice, Descrizione, Budget)

!

LAVORO( MatImpiegato,CodProgetto, Data)

E’ possibile

ridenonimare gli attributi della relazione

(46)

Progettazione logica

GIOCATORE

^CONTRATTO

SQUADRA

Nome Nome

(1,1)

Ingaggio Cognome

(0,N)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-molti

Sono possibili due traduzioni:

! 1. Traducendo la relazione come una tabella separata (come nel caso delle relazioni molti-a-molti).

2. Inglobando la relazione nell’entita’ con card. massima 1. !

Ruolo

(47)

Progettazione logica

GIOCATORE

^CONTRATTO

SQUADRA

Nome Nome

(1,1)

Ingaggio Cognome

(0,N)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-molti

GIOCATORE(Nome, Cognome, Ruolo)

!

SQUADRA(Nome, Citta’, Sede)

!

CONTRATTO(Nome, Cognome, NomeSquadra,Ingaggio)

TRADUZIONE 1

Ruolo

(48)

Progettazione logica

GIOCATORE

^CONTRATTO

SQUADRA

Nome Nome

(1,1)

Ingaggio Cognome

(0,N)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-molti

GIOCATORE(Nome, Cognome, Ruolo, NomeSquadra, Ingaggio)

!

SQUADRA(Nome, Citta’, Sede)

TRADUZIONE 2

Ruolo

(49)

Progettazione logica

GIOCATORE

^CONTRATTO

SQUADRA

Nome Nome

(_,1)

Ingaggio Cognome

(0,N)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-molti

Cosa accade se vario la cardinalità min. di GIOCATORE?

!

➢ cardMin=0 à Soluzione 1 preferibile

!

➢ cardMin=1 à Soluzione 2 preferibile

Ruolo

(50)

Progettazione logica

IMPIEGATO

^DIREZIONE

UFFICIO

Nome Nome

(_,1) Cognome Data

(_,1)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-uno

Sono possibili 3 diverse alternative, in base alla cardinalità minima delle due entità in gioco …

Stipendio

(51)

Progettazione logica

IMPIEGATO

^DIREZIONE

UFFICIO

Nome Nome

(1,1) Cognome Data

(1,1)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-uno

➢ Caso 1: Cardinalità obbligatorie per entrambe le entità (cardMin pari ad 1 per entrambe).

! Si traduce il modello inglobando la relazione in una delle due entità (traduzioni simmetriche).

Stipendio

(52)

Progettazione logica

IMPIEGATO

^DIREZIONE

UFFICIO

Nome Nome

(1,1) Cognome Data

(1,1)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-uno

IMPIEGATO(Nome, Cognome, Stipendio, Data, NomeUfficio)

!

UFFICIO(Nome, Citta’, Sede)

Stipendio

In alternativa, è possibile inglobare la relazione DIREZIONE nell’entita’

UFFICIO …

(53)

Progettazione logica

IMPIEGATO

^DIREZIONE

UFFICIO

Nome Nome

(0,1) Cognome Data

(1,1)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-uno

➢ Caso 2: Partecipazione obbligatoria per una delle entità (cardMax=1 per una delle due).

! Si traduce il modello inglobando la relazione

nell’entità che ha partecipazione obbligatoria …

Stipendio

(54)

Progettazione logica

IMPIEGATO

^DIREZIONE

UFFICIO

Nome Nome

(0,1) Cognome Data

(1,1)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-uno

IMPIEGATO(Nome, Cognome, Stipendio)

!

UFFICIO(Nome, Citta’, Sede, Data, NomeDirettore, CognomeDirettore,)

Stipendio

(55)

Progettazione logica

IMPIEGATO

^DIREZIONE

UFFICIO

Nome Nome

(0,1) Cognome Data

(0,1)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-uno

➢ Caso 3: Partecipazione facoltativa per entrambe le entità (cardMin pari a 0 per entrambe).

Si traduce il modello traducendo la relazione come una tabella a sè stante (analogo del caso uno-a-molti).

Stipendio

(56)

Progettazione logica

IMPIEGATO

^DIREZIONE

UFFICIO

Nome Nome

(0,1) Cognome Data

(0,1)

Citta’ Sede

Traduzione di relazioni uno-a-uno

IMPIEGATO(Nome, Cognome, Stipendio)

!

UFFICIO(Nome, Citta’, Sede)

!

DIREZIONE(NomeUfficio, NomeDirettore, CognomeDirettore, Data)

Stipendio

(57)