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L. Vigliano
Basi di Datie Conoscenza
II anno
Loredana ViglianoStanza O103 TEL. 0672594645
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L. Vigliano
Obiettivi del corsoI parte
• Conoscere l' algebra su cui si basa lateoria dei Database Relazionali
• Imparare a progettare e a costruire unDatabase Relazionale
• Utilizzare al meglio l' SQL
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L. Vigliano
Obiettivi del corsoII parte
• Approfondire la conoscenza delle basi didati
• Ottimizzare la gestione di una base didati migliorandone le prestazioni.
• Avere una panoramica delle altre realtàesistenti sul trattamento dei dati.
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Propedeuticitàobbligatorie
• Per poter essere ammessi all’ esame diBasi di Dati bisogna aver superato :– Matematica Discreta– Programmazione dei calcolatori con
laboratorio
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Modalità d' esame• Prova scritta• Consegna di un progetto completo di
Database– Solo se si supera la prova scritta– Seguendo le linee guida di progetto
• Prova orale– Solo se si supera la prova scritta e il progetto
viene accettato
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Programma del corso diBasi di dati - I parte
• Introduzione, Storia e Definizioni• Algebra relazionale e cenni di Calcolo
relazionale• Flusso di progetto e visione dei dati
– Dai concetti allo schema fisico• Modello concettuale dei dati
– Entità, relazioni, cardinalità, chiavi e attributi
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Programma del corso diBasi di dati - I parte (2)
• Disegno logico DB– Schema Entity-Relationship ed esempi.
• Disegno fisico DB– Integrità, congruenza, consistenza e non ridondanza
• Forme normali– Le prime 5 forme normali– Dipendenze funzionali
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Programma del corsoBasi di dati - I parte (3)
• Query language e implementazioni su mySQL– Creazioni tabelle e DML
• Creazione indici e integrità semantica– SQL
• Select– Opzioni, confronti, appartenenza, operatori ed ordinamenti– Join, equijoin e nonequijoin
• Select nidificate e alias• Funzioni aritmetiche, di insieme, di stringa• Viste e gestione Sicurezza
• Realizzazione progetto (esame)
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Programma del corsoBasi di dati - II parte
• Introduzione• Organizzazione fisica dei dati• Ottimizzazione degli indici• Normalizzazione e Denormalizzazione• Ottimizzazione delle interrogazioni• Ottimizzazioni in MySQL
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Programma del corsoBasi di dati - II parte (2)• Transazioni
– Proprietà ‘acide’– Controllo della concorrenza
» Locking a due fasi– MySQL e Storage Engine– MySQL e ottimizzazioni
• Basi di dati attive– Trigger e Stored Procedure– Cursor, Trigger e Stored Procedure in MySQL
• Altre caratteristiche per le performance di MySQL
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Programma del corsoBasi di dati - II parte (3)
• Basi di dati geospaziali e GIS
• Basi di dati su architetture distribuite– Architettura client-server– Basi di dati distribuite– Commit a due fasi– Parallelismo– Basi di dati replicate
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Programma del corsoBasi di dati - II parte (4)
• Database NoSQL e test su MongoDB• Architetture per l’ analisi dei dati
– Data Warehouse– Data Mining
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L. Vigliano
Libri consigliatiI parte
• Atzeni, Ceri, Fraternali, Paraboschi,Torlone “Basi di dati”, McGraw-Hill 4thedition.
• Welling-Thomson “MySQL Tutorial”, oaltro manuale anche da web.
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Libri consigliatiII parte
• Atzeni,Ceri,Fraternali,Paraboschi,Torlone“Basi di dati” ed. McGraw-Hill 4thedition (lo stesso della prima parte)
• Elmasri,Navathe “Fundamentals ofdatabase system” ed. Pearson 7th edition
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Definizione
• Nei sistemi informatici (e non solo) tuttele informazioni vengono rappresentateper mezzo di dati
• I sistemi informativi esistono da moltoprima della diffusione dei calcolatorielettronici
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Definizione
• Base di dati o Database– Insieme (organizzato) di tutte le
informazioni utili presenti in un luogo(azienda, università, mente di qualcuno,ecc.)
• Data independence– La struttura di un DB deve dare garanzia che
modifiche dei dati non richiedano modifiche aiprogrammi applicativi e/o alle tecniche di accesso aidati stessi
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Definizione
• Base di dati o Database– Collezione di informazioni registrate in
formato leggibile dall’ elaboratoreelettronico e relativa ad un preciso dominiodi conoscenze (azienda, università, mente diqualcuno, ecc.), organizzata allo scopo dipoter essere consultata dai suoi utilizzatori.
(Brunella Longo - 1993)
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Definizione
• Un Modello dei dati è un insieme diconcetti utilizzati per organizzare i dati diinteresse e descriverne la struttura inmodo che essa risulti comprensibile adun elaboratore (e non solo…).
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L. Vigliano
Definizione di Ullman (2)
– o anche ……..• Un Modello di dati è un formalismo
matematico composto da :– una notazione per descrivere i dati– un insieme di operazioni per manipolare tali
dati
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L. Vigliano
Storia dei database e dei Modellidi dati (1)
• Prima del 1960– Tanta, tanta, tanta carta …… e altro
• Anni ‘60– Computer– Due modelli di dati che dipendono dalla
struttura fisica• Gerarchico• Reticolare (CODASYL)
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Storia dei database e deiModelli di dati (2)
A
B C
D E
Gerarchico
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Storia dei database e dei Modellidi dati (3)
A B
C D
Reticolare
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L. Vigliano
Storia dei database e dei Modellidi dati (4)
• Anni ‘60– Crescono un po’ le capacità di memoria, ma
tutti si concentrano a rendere efficienti iprogrammi di accesso ai dati.
• Anni ‘70 - ‘72– Edgar F. Codd separa l’organizzazione
logica dai metodi di memorizzazione fisica
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Relazionale E.F.Codd anni ‘70
Storia dei database e dei Modellidi dati (5)
A BR1
R2
C
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L. Vigliano
Storia dei database e dei Modellidi dati (6)
• Anni ‘70 - ‘72– Codd rivoluziona il concetto di migliorare le
prestazioni NON dalla programmazione macon l’organizzzazione dei dati.
– Semplici tabelle– Il modello relazionale basato sui valori ha
successo anche per le aumentate capacità dimemoria.
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Storia dei database e dei Modellidi dati (7)
• Dal 1973 primi prototipi di società– UCB di Berkeley --> INGRES porterà a Ingres Corp.,
Sybase, MS/SQL Server. Usava QUEL.
– Relational Software Inc. di Larry Ellison --> un primo prodotto nel ‘77 o ‘79 porterà a Oracle
– IBM --> progetto System R porterà a SQL/DS & DB2, AllBase di HP. Usava SEQUEL --> poi SEQUEL/2, poi SQL
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Storia dei database e dei Modellidi dati (8)
• Dal 1973 primi prototipi di società– System R in particolare sviluppò diverse tecnologie
• Structured Query Language (SQL) di Donald Chamberlin eRay Boyce
• Ottimizzatore di query di Pat Selinger• Compilatore di query di Raymond Lorie• La possibilità di ridefinire dati online.Boyce lavora con Codd sulla BCNF. Viene coniato il termine RDBMS.
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Storia dei database e dei Modellidi dati (9)
• 1976– Peter Chen propone il suo Entity-
Relationship Model for Database Design(schemi E-R), altro importante passo inavanti per i modelli concettuali di dati.
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Storia dei database e dei Modellidi dati (10)
• Anni ‘80– Boom commercializzazione computer– Primi DBMS relazionali
• ‘77-’79 Relational Software Inc.• 1981 IBM annuncia SQL/DS• 1983 IBM annuncia DB2
• Metà anni ‘80– SQL come “standard intergalattico”– Avvento PC Rbase 5000,Paradox, OS/2,
DbaseIII, DbaseIV.
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Storia dei database e dei Modellidi dati (11)
• Primi anni ‘90– Grosse applicazione - grandi prezzi : Sybase, Oracle– Modello client-server– Inizi prototipi ODBMS
• Metà anni ‘90– Boom di Internet/WWW– Web/DB cresce esponenzialmente
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Storia dei database e dei Modellidi dati (12)
• Tardi anni ‘90– Connettori Web/Internet/DB (Java Servlets,
JDBC, Oracle Developer 2000)– Appare l’ Open Source (Apache, MySQL)
• Inizio 21° secolo– le compagnie presenti sul mercato : IBM
(compra Informix), Microsoft, Oracle, (Suncompra MySQL).
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Storia dei database e dei Modellidi dati (13)
• Futuro– Terabyte ????– Datawarehousing, data mining e data mart– Standard per i successori di SQL (fallimento
attuale) ?– La “next great thing” --> XML con Java per
Database?– “Object Oriented Everything” per Database– Linked Open Data (Tim Berners-Lee) e Big Data
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… vai a Modello relazionale
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2 punti di vista
• Come costruisco un DB ? Flusso di progetto
• Cosa vedo ? Visione dei dati
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Flusso di progetto di un database• Analisi dei requisiti (definizione environment)
• Modello concettuale DB (Oggetti)
• Disegno logico DB (schema E-R, Yourdon)
• Disegno fisico DB (normalizzazione tabelle)
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Strati della conoscenza• Vista utente
– Schema esterno : TABELLE
• Vista amministratore DB o azienda– Schema concettuale : Schema E-R o RM/T
• Vista fisica– Schema interno : catene, hash, indici
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Organizzazione fisica dei dati
• L’ organizzazione fisica dei dati di undatabase deve essere efficiente, ciòsignifica che il sistema di gestione di undatabase (DBMS) deve avere la capacitàdi rispondere alle richieste dell’ utente ilpiù velocemente possibile.
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Organizzazione fisica dei dati (2)
• I dati sono organizzati in file– I file sono divisi in record
• Record logici, quelli visibili• Record fisici, con informazioni del record e
campiINFORMAZIONI CAMPI
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Organizzazione fisica dei dati (3)
• INFORMAZIONI– Puntatore al prossimo record– Tipo record– Lunghezza record– Bit di cancellazione– Eventuali Offset dei campi
Un puntatore è una coppia (b,k)
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Organizzazione fisica dei dati (4)
• CAMPI– Eventuale offset del campo– Campo vero e proprio
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Organizzazione fisica dei dati (5)Tipi di file
• File Heap– Record inseriti nei blocchi senza ordine– Accesso ai record tramite directory di
puntatori ai blocchi– Proliferazione di indirizzi indiretti
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Organizzazione fisica dei dati (6)Tipi di file
• File Hash– Record ripartiti in ‘bucket’ in base al valore
della chiave– Ogni bucket ha 1 o più blocchi ed è
organizzato come un Heap– Funzione Hash “buona”– Puntatori a lista collegano i blocchi di un
bucket
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Organizzazione fisica dei dati (7)Tipi di file
• File con indice (sparso) ISAM– ISAM (indexed sequential access method)– Record ordinati in crescenza (lasciando il
20% dei blocchi liberi) e non puntati– File indice formato da coppie (v,b)– Directory del file indice– Metodi di scansione
• Ricerca binaria o dicotomica• Ricerca per interpolazione
![Page 44: Basi di Dati e Conoscenza...L. Vigliano Storia dei database e dei Modelli di dati (8) •Dal 1973 primi prototipi di società –System R in particolare sviluppò diverse tecnologie](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042015/5e73f15dcba6b3669a4a7074/html5/thumbnails/44.jpg)
L. Vigliano
Organizzazione fisica dei dati (8)Tipi di file
• File B-tree– Generalizzazione del file con indice– Concetto dell’ albero binario evita spreco di
spazio