Progettazione Concettuale: Il modello Entità-Relazioni

1. Progettazione Concettuale: Il modello Entità-Relazioni Eugenio Di Sciascio Modello E-R

2. Lo schema concettuale • Cosa è: una rappresentazione di alto livello dei requisiti sui dati raccolti nello URD. • Cosa contiene: una descrizione dettagliata dei dati, delle relazioni e dei vincoli • Cosa non contiene: dettagli implementativi • Come si definisce: tipicamente mediante il modello Entità – Relazioni (Entity-Relationship) Modello E-R

3. NOME MATR. COGNOME Primi elementi del Modello E-R • Entità: Una classe di oggetti (astratti o tangibili) della realtà di interesse (mini mondo) distinguibili dagli altri • Attributi: le particolari proprietà che caratterizzano ciascuna entità nel contesto di interesse STUDENTE Modello E-R

4. Nome=Mario Nome=Laura Cognome=Rossi Cognome=Petrarca s1 s2 Matr.=119310 Matr.=507412 Gli elementi di una entità • L’occorrenza di una entità (1 singolo esemplare della classe) sarà caratterizzata da valori assunti dagli attributi. Modello E-R

5. Civico Nome=Mario CAP Via Città Cognome=Rossi s1 Indirizzo Stato Telefoni=080555333, 03481122345, 0335663452 Telefoni Gli attributi • Tipi particolari di attributo: • Attributo Composto: è suddivisibile in parti più piccole che hanno ancora una propria specificità. Es.: Indirizzo Via, Civico, CAP, Città, Stato. Utile quando preveda di riferirmi a a singole parti dell’attributo (via e civico). • Attributo Multivalore: può assumere più di un singolo valore per ciascuna occorrenza di una entità. Es. Telefoni, titoli_di_studio, sedi. Modello E-R

6. Età Gli attributi (cont.d) • Ancora sugli attributi: • Attributo derivato: attributo che è possibile o conveniente determinare a partire da altri attributi immagazzinati. Es.: Età è derivabile da data di nascita (è anche conveniente?). • Il dominio di un attributo: L’insieme dei valori che possono essere assegnati ad un attributo di una entità. Es. età: 16-65, nome: insieme delle stringhe di caratteri . Def.: un attributo A di una entità E il cui insieme di valori è V è definibile come: A : E -> P(V). Dove P(V) è l’insieme dei sottoinisemi di V. • Sui valori nulli: quando per un attributo in un esemplare di entità non sia possibile determinare un valore viene creato il valore Null. Il suo significato può essere duplice: 1-Ignoto; 2- Non applicabile. Es.: 1- Voto_di_maturità=null (non è noto il valore, ma la maturità è stata conseguita). 2- Civico=null (non esiste una numerazione poiché l’urbanizzazione non è completa). Modello E-R

7. STUDENTE NOME MATR. COGNOME La chiave di una entità • Attributi chiave: Come distinguere tra occorrenze di una stessa entità? Assumiamo l’esistenza di un vincolo di unicità sugli attributi. • Vincolo di chiave: esiste un sottoinsieme di attributi (che può ridursi ad uno) di una entità la cui combinazione di valori è distinta per ciascuna occorrenza di una entità. • Chiamiamo Chiave qs. sottoinsieme. Modello E-R

8. Note sul vincolo di chiave • La proprietà di unicità è un vincolo sullo schema dell’entità, non su un particolare insieme di occorrenze di entità. Essa pertanto vale sempre. • La chiave va determinata quindi sulla base delle proprietà del mini mondo che la base di dati rappresenta. • Una entità può avere più di un insieme di attributi che verificano il vincolo di chiave. Es.: Numero di telaio e numero di targa per l’entità “autovettura”. Modello E-R

9. Nome Cognome Nome Cognome Matr. Mario Rossi Mario Rossi 119310 Piero Bianchi Piero Bianchi 514222 Fabio Bianchi Fabio Bianchi 125234 Piero Bianchi Piero Bianchi 432541 Esempio • Utilizzando una rappresentazione tabellare: La chiave non deve dipendere dal particolare “stato” Studente Modello E-R

10. Corso Data Votazione Matr. AnalisiI 19/09/99 27 119310 AnalisiI 19/09/00 27 514222 AnalisiII 19/06/00 30 119310 FisicaII 14/07/00 28 119310 Esempio • La proprietà di un attributo di essere chiave dipende dal contesto: Esami superati La Matricola da sola non è in grado di individuare una occorrenza di “esami superati” Modello E-R

11. Prenota Socio Campo Relazioni • Relazione: Associazione o legame logico esistente tra due o più entità Modello E-R

12. Prenota Fornitura Socio Campo Grado di una relazione • Grado di una relazione: numero di entità partecipanti Grado=2 Prodotto Grado=3 Fornitore Beneficiario Modello E-R

13. Impiegato sovrintende responsabile subordinato Relazioni ricorsive • Una entità può essere in relazione con se stessa. In tal caso si utilizzano esplicitamente nomi di ruolo per chiarire la partecipazione • L’entità impiegato partecipa alla relazione sovrintende sia nel ruolo di responsabile che in quello di subordinato. Modello E-R

14. Un esempio di progetto • Vogliamo progettare il modello E-R per un database di una azienda. • Supponiamo di aver raccolto ed analizzato i requisiti in una fase precedente. I principali requisiti sono qui elencati: • L’azienda è organizzata in dipartimenti. Ogni dipartimento ha un identificativo e un nome univoco; un impiegato gestisce il dipartimento. Il dip. Può avere più sedi dislocate sul territorio. • Un dipartimento gestisce un numero variabile di attività identificabili univocamente; ciascuna attività ha inoltre un nome e si svolge in un unico luogo. • Per ciascun impiegato si desidera tenere traccia di varie informazioni anagrafiche. Si desidera tenere traccia dei rapporti gerarchici del personale. Da un punto di vista organizzativo ciascun impiegato è assegnato ad un dip. Può lavorare su vari progetti, non necessariamente gestiti dal suo dip. • E’ necessario inoltre tenere traccia dei famigliari di ciascun dipendente per motivi fiscali. Modello E-R

15. Lo schema E-R del database aziendale N 1 Lavora_in Nome_Dip Ndip Nome Stip Sedi Cognome Impiegato Dipartimento 1 Data_n 1 Dirige CF Indirizzo Data_ini 1 Sovrintende età Controlla N Resp. 1 Subord. N 1 Lavora_su M imparentato N N Ore_lav Progetto Famigliare Sede Nprog Nome_Prog Nome N_data Sesso Grado_p Modello E-R

16. Vincoli strutturali sulle relazioni • Le relazioni possono avere vincoli che limitano le combinazioni delle entità partecipanti. • I vincoli dipendono dal contesto, cioè dal minimondo che la relazione rappresenta. • Cardinalità: specifica il numero di occorrenze di relazione cui le occorrenze di entità possono partecipare. • Partecipazione:specifica se l’esistenza di una occorrenza di entità dipende dal suo essere in relazione con un’altra occorrenza di entità. Modello E-R

17. Cardinalità Le cardinalità vengono espresse normalmente come 1:1, 1:N, M:N. • 1:1(uno a uno), alla relazione partecipa una singola occorrenza di entità per ciascuna delle 2 entità partecipanti • 1:N(uno a molti), alla relazione possono partecipare, per una singola occorrenza di entità di una delle entità partecipanti, svariate occorrenze dell’altra entità. • M:N(molti a molti), vale anche il viceversa della precedente definizione E2 E1 E2 E1 E1 E2 Modello E-R

18. N 1 Lavora_in Nome_Dip Ndip Nome Stip Cognome Impiegato Dipartimento 1 Data_n 1 Dirige CF Indirizzo Data_ini 1 Sovrintende età Controlla N Resp. 1 Subord. N 1 Lavora_su M imparentato N N Ore_lav Progetto Famigliare Sede Nprog Nome_Prog Nome N_data Sesso Grado_p In un Dipartimento possono lavorare svariati impiegati 1 Impiegato Lavora in 1 solo Dipartimento Cardinalità: 1 impiegato dirige 1 dip. Ad 1 progetto possono lavorare svariati impiegati 1 impiegato può lavorare su vari progetti Modello E-R

19. Dipartimento 1 Controlla N Progetto Partecipazione • Si considerano due tipi di partecipazione: totale e parziale. • Partecipazione totale -> dipendenza esistenziale. Ogni occorrenza di entità partecipa alla relazione Es.: I requisiti dichiarano che un progetto (una occorrenza della entità Progetto) deve essere gestito da un dipartimento, altrimenti non ha senso che esista. • Partecipazione parziale -> Una occorrenza di entità può partecipare alla relazione. Es.: Un impiegato può essere direttore di un dipartimento, ma non necessariamente. Linea spessa: partecipazione totale Modello E-R

20. Osservazioni sulla notazione • Esistono notazioni alternative per la rappresentazione dei vincoli. • Si possono rappresentare per ogni entità il numero minimo e massimo di entità partecipanti. N.b. (min=0 partecipazione parziale, min >0 partecipazione totale). Dipartimento (0,N) Controlla (1,1) Progetto Modello E-R

21. Relazioni con grado > 2 • Possono esistere relazioni ternarie (>3 molto improbabili). • Molti sistemi reali non consentono di “mappare” relazioni con grado > 2. E’ pertanto necessario rappresentare la relazione ternaria utilizzando relazioni binarie. • Questa operazione però può causare perdita di informazione se non condotta con attenzione. Modello E-R

22. Fornitura Relazioni con grado > 2 (2) F_nome Quantità Id_prod Prodotto Fornitore Id_prod F_nome Beneficiario Quantità N 1 N 1 B_nome Fornitore FF SP Prodotto Fornitura N FB 1 Beneficiario B_nome Modello E-R

23. Gerarchie ISA • Rappresentano legami logici tra una entità E (padre) e una o più entità E1, E2, ..,EN (figli). Il padre è più generale dei figli che sono considerabili specializzazioni. ISA : IS-A -> “è un” Es.: Un liceale è uno studente; un universitario è uno studente. Impiegato ISA Stip_annuo Costo_orario Dipendente Contrattista Modello E-R

24. Gerarchie ISA (2) • Generalizzazione totale  ogni occorrenza della classe padre è una occorrenza di almeno una delle figlie • Generalizzazione esclusiva  ogni occorrenza della classe padre è al più una sola occorrenza di una classe figlia Persona Parziale e sovrapposta Persona Totale ed esclusiva ISA ISA Lavoratore Studente Uomo Donna Studente lavoratore Modello E-R

25. Considerazioni finali sul modello E-R • Va costruito dopo una adeguata attività di raccolta di requisiti. • Consente una descrizione ad alto livello dei dati. • Aiuta a chiarire ulteriormente i requisiti • Consente di esplicitare numerosi vincoli • E’ soggettivo: numerose scelte sono possibili e vanno adeguatamente ponderate. • Se costruito in modo adeguato consente la mappatura immediata nel modello logico relazionale. N.b. E’ comunque necessario procedere a raffinamenti e verifiche (normalizzazione). Modello E-R