Il modello Entity-Relationship1 persona Ente lavoro impiegatodatore.

Il modello Entity-Relationship 1

Il modello Entity-Relationship

persona Ente

lavoro

impiegato datore


Modello Entity-Relationship (Entità-Relazione)

Proposto da Peter S. Chen nel 1976, rappresenta uno “standard de facto” per la progettazione concettuale di una base dati

Ha una rappresentazione graficaEsistono molti dialetti E/R, che spesso si

differenziano solo per la notazione grafica adottata (es. modello EER = enhanced E/R)


I costrutti del modello E-R

Entità Relationship (relazione, o associazione) Attributo Identificatore Generalizzazione ….


Entità

Classe di oggetti (fatti, persone, cose) dell’applicazione di interesse con proprietà comuni e con esistenza “autonoma” ai fini dell’applicazione

Ha una esistenza indipendente dalle proprietà ad essa associate Esempi:

impiegato, città, conto corrente, ordine, fattura Ogni entità ha un nome che la identifica univocamente nello

schema:• nomi espressivi• opportune convenzioni (es. singolare)


Es. La classe dei computer


Entità: schema e istanza

Una occorrenza (o istanza) di entità è un elemento della classe (l'oggetto stesso, la persona stessa, …, non un valore che questo può assumere)

nello schema concettuale rappresentiamo le

entità, non le singole istanze


Rappresentazione grafica di entità

Impiegato Dipartimento

Città Vendita


Relationship (Associazione)

Legame logico fra due o più entità, rilevante nell’applicazione di interesse

Esempi: Residenza (fra le entità Persona e Città) Esame (fra Studente e Corso)

In inglese relationship, viene tradotto con associazione o relazione (da non confondere con la relazione, da relation, nel modello relazionale)


persona Ente

lavora in

impiegato datore


Rappresentazione grafica di relationship

EsameStudente Corso

ResidenzaImpiegato Città


Relationship, commenti

Ogni relationship ha un nome che la identifica univocamente nello schema: nomi espressivi opportune convenzioni

singolaresostantivi invece che verbi (se possibile)


Relationship, occorrenze

Una occorrenza di una relationship binaria è una coppia di occorrenze di entità, una per ciascuna entità coinvolta

Una occorrenza di una relationship n-aria è una n-upla di occorrenze di entità, una per ciascuna entità coinvolta

Nell'ambito di una relationship non ci possono essere occorrenze (coppie, ennuple) ripetute


entità E1

entità E2

istanza di E1

associazione A tra E1 ed E2

occorrenza di A


Relationship corrette

EsameStudente Corso

VisitaPaziente Medico


Esempi di occorrenze

Rossi

Verdi

Pepi

Bianchi

Studente

Algebra

Fisica

Analisi

Corso

E1

E2

E3

E4


Per definizione l’insieme delle istanze di un'associazione è un sottoinsieme del prodotto Cartesiano degli insiemi delle istanze di entità che partecipano all’associazione

Ne segue che non possono esservi istanze ripetute nell’associazione

Se s è uno Studente e c un Corso, la coppia (s,c) può comparire un’unica volta nell'insieme delle istanze di Esame

Studente Esame Corso


Grado di una relazione

È il numero di istanze di entità che sono coinvolte in un’istanza dell’associazione

associazione binaria: grado = 2

associazione ternaria: grado = 3

Persona Lavoro Città

Impiegato Assegnazione Progetto

Sede


Due relationship sulle stesse entità

ResidenzaImpiegato Città

Sede dilavoro


Relationship ricorsiva: coinvolge “due volte” la stessa entità

Persona

Conoscenza


Relationship ricorsiva con “ruoli”

Successione

SovranoSuccessore Predecessore


Relationship ternaria ricorsiva

È possibile avere anelli anche in relazioni n-arie generiche (n > 2)

Il significato di una occorrenza (d1,d2,p) è:

il dipendente d1 dirige il dipendente d2 all’interno del

progetto p

Dipendente Direzione

dirige

diretto

Progetto

Studente Corso

Professore

CorsodiLaurea

esame

commissione

iscrizione

offerta

frequenza docente

basepropedeutico

avanz

Un database sul sistema universitario


Attributo

Proprietà elementare di un’entità o di una associazione, di interesse ai fini dell’applicazione

Associa ad ogni occorrenza di entità o relationship un valore appartenente a un insieme detto dominio dell’attributo (contiene i valori ammissibili per l’attributo)

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Attributi, rappresentazione grafica

EsameStudente Corso

Cognome Nome

Matricola

Data Titolo

Codice

Voto

data e voto non sono proprietà né di uno Studente né di un Corso, ma del legame Studente-Corso che si crea in occasione di un esame


Attributi composti

Raggruppano attributi di una medesima entità o relationship che presentano affinità nel loro significato o uso

Esempio: Via, Numero civico e CAP formano un Indirizzo


Rappresentazione grafica

Impiegato

Cognome

Età Via

Indirizzo Numero

CAP

ComposizionePartecipazione

Progetto

NomeBudget

Impiegato

Codice

Cognome Telefono

Dipartimento

NomeAfferenza

Data

Direzione

CittàIndirizzo

SedeVia

CAP

Studente Corso

Professore

CorsodiLaurea

esame

segue commissione docente

offre

iscritto

propedeutico

base

avanz

nomecognomedata_nascita

nome

nome ciclo

data voto

nome telefono

matricola

indirizzo

via città

cod_id

In ogni schema E/R sono presenti dei vincoliAlcuni sono impliciti, in quanto dipendono dalla

semantica stessa dei costrutti del modello: ogni occorrenza di associazione deve riferirsi a

istanze di entità occorrenze diverse della stessa associazione devono

riferirsi a differenti combinazioni di occorrenze delle entità partecipanti all'associazione

Altri vincoli sono espliciti, e vengono definiti da chi progetta lo schema E/R sulla base della conoscenza della realtà che si sta modellando vincoli di cardinalità (per associazioni e attributi) vincoli di identificazione


Altri costrutti del modello E-R

Cardinalità di relationship di attributo

Identificatore interno esterno

Generalizzazione


Cardinalità di relationship

Coppia di valori (x,y) associati a ogni entità che partecipa a una relationship

Per ogni entità E che partecipa a una relazione R i numeri (x,y) specificano il numero minimo e massimo di occorrenze di R cui ciascuna occorrenza di E può partecipare


Esempio di cardinalità

AssegnamentoImpiegato Incarico

(1,5) (0,50)


per semplicità usiamo solo tre simboli: 0 e 1 per la cardinalità minima:

0 = “partecipazione opzionale” 1 = “partecipazione obbligatoria”

1 e “N” per la cardinalità massima:“N” non pone alcun limite


Cardinalità di Residenza

ResidenzaStudente Città

(1,1) (0,N)


Occorrenze di Residenza

S1

S2

S4

S3

Studente

C1

C2

C3

Città

R3

R4

R2

C4

R1


Tipi di relationship

Le relationship si distinguono con riferimento alle cardinalità massime; abbiamo relationship: uno a uno (x,1) — (x,1); uno a molti (x,1) — (x,N); molti a molti (x,N) — (x,N),

dove x può valere 0 oppure 1

Relationship “molti a molti”

EsameStudente Corso

(0,N) (0,N)

ScalataMontagna Alpinista

(0,N) (1,N)

AbilitazioneMacchinista Locomotore

(1,N) (1,N)

m n

Relationship “uno a molti”

ImpiegoPersona Azienda

(0,1) (0,N)

UbicazioneCinema Località

(1,1) (0,N)

UbicazioneComune Provincia

(1,1) (1,N)

C1 C2

Relationship “uno a uno”

TitolaritàProfessore

di ruoloCorso

(1,1) (0,1)

TitolaritàProfessore

di ruoloCattedra

(1,1) (1,1)

C1 C2

Cardinalità: altri esempi

Persona Risiede Città(1,1) (1,n)

Studente Risiede Città(1,1) (0,n)

Persona Lavora Città(0,n) (0,n)

Studente Esame Corso(0,n) (0,n)

Persone Ha Telefono(0,n) (1,n)


Cardinalità di attributi

E’ possibile associare delle cardinalità anche agli attributi, con due scopi:

indicare opzionalità ("informazione incompleta") indicare attributi multivalore



Impiegato

Telefono

Nome

Numero patente

(0,N)

(0,1)

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Attributi ripetuti e composti

Nel caso di presenza di più attributi multivalore, la creazione di un attributo composto può rendersi necessaria per evitare ambiguità

Ad esempio, se una persona ha più indirizzi…

…non si può rappresentarlo così!

Persona indirizzo

via

cittàn.civico

CAP

(1,n)

Persona

via (1,n)

città (1,n)

n.civico (1,n)

CAP (1,n)


Identificatore di una entità

“strumento” per l’identificazione univoca delle occorrenze di un’entità

“minimale”: nessun sottoinsieme proprio dell’identificatore deve a sua volta essere identificatore

costituito da: attributi dell’entità: identificatore interno (attributi dell’entità +) entità esterne attraverso

relationship: identificatore esterno

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Identificatori interni: si usano uno o più attributi dell’entità

Persona

Data Nascita

Cognome

NomeIndirizzo

Automobile

Targa

Modello

Proprietario


IscrizioneStudente Università

Cognome Matricola

Anno di corso

Nome

Indirizzo

(1,1) (0,N)

Identificatore esterno: l’entità è identificata da una o più entità collegate a essa da associazioni, più eventuali attributi dell’entutà stessa


Alcune osservazioni

ogni entità deve possedere almeno un identificatore, ma può averne in generale più di uno

un identificatore può coinvolgere uno o più attributi, ognuno dei quali deve avere cardinalità (1,1)

una identificazione esterna è possibile solo attraverso una associazione a cui l’entità da identificare partecipa con cardinalità (1,1)

COSTR.AUTOMOBILE CASA COSTR.

ModelloNome

(1,N)(1,1)


Identificatori: esempi da non seguire

Attenzione al formalismo grafico usato per gli identificatori esterni.

Non si può usare l’entità ATTORE per identificare l’entità FILM: la cardinalità card(FILM, RECITA) dovrebbe essere (1,1), ma ciò è in netto contrasto con la semantica del problema.

R

A1

(1,N)(1,1)

B1

E2E1

RECITAFILM ATTORE

Titolo Nome

(1,N)

(1,N)

Errore !!

Errore !!


Note sugli attributi di una associazione (1)

È importante fare attenzione all’uso di attributi in un’associazione!

Ogni istanza rk dell’associazione R è dotata di un proprio valore per l’attributo d; d’altro canto la semantica dell’E/R impedisce di usare d per identificare le istanze di R.

A B

Ra1 a2

...an

b1 b2

...bm

r1, r2, ...,rs

d



MATRIM.

data

UOMO DONNA(0, N)

(0, N)

MATRIM.

data

UOMO DONNA(0, N)

(0, N)

(1, N)

Non possono esservi due istanze dell’associazione (Ui,Dj,d1) e (Ui,Dj,d2), dunque un uomo e una donna non possono risposarsi.

Un uomo può risposare la stessa donna più volte



Se gli attributi sono più di uno e ripetuti, la soluzione più elegante consiste nell’introduzione di una nuova entità.

data

MEDICO

PAZIENTE

(0, N)

VISITA

(0, N)esito

data

MEDICO

PAZIENTE

(0, N)

VISITA

(0, N)esito

(1, N)

(1, N)

un medico può visitare una sola volta un paziente: ASSURDO !

ERRATO: non è possibile associare l’esito della visita alla data in cui è stata effettuata



data

MEDICO

PAZIENTE

(0, N)

VISITA

(0, N)

esito

(1, N)

CORRETTOma poco leggibile

data

FA_VISITA

(1, 1)

(0, N)

IN_VISITA

(0, N)

(1, 1)

MEDICO

VISITA

PAZIENTE

esito

(1,1)(0,1)

(0,N)(0,1)

(0,1)

(1,1)

(1,N)

(0,N)

(1,N)

(1,N)

CittàIndirizzo

Telefono

Dipartimento

Composizione

Sede

Direzione

Afferenza

Impiegato

Progetto

Partecipazione

Nome

Nome

Cognome

Budget

Data

Via

CAP

Codice


Generalizzazione

mette in relazione una o più entità E1, E2, ..., En con una entità E, che le comprende come caso particolare E è generalizzazione di E1, E2, ..., En

E1, E2, ..., En sono specializzazioni di EE

E1 E2 En…



Dipendente

Impiegato Funzionario Dirigente


Proprietà delle generalizzazioni

Se E (genitore) è generalizzazione di E1, E2, ..., En (figlie) ogni proprietà (attributi, identificatori, associazioni)

dell’entità padre E è proprietà anche delle entità figlie E1, E2, ..., En

ogni occorrenza di un’entità figlia E1, E2, ..., En è occorrenza anche dell’entità padre E

Persona

Codice fiscale

Nome

Età

Città

Nascita

(0,N)

(1,1)

Lavoratore Studente

Stipendio


Ereditarietà

tutte le proprietà (attributi, relationship, altre generalizzazioni) dell’entità genitore vengono ereditate dalle entità figlie e non rappresentate esplicitamente

naturalmente le entità figlie possono avere alcune proprietà in più rispetto all'entità genitore, e queste devono essere rappresentate


Tipi di generalizzazioni

totale se ogni occorrenza dell'entità genitore è occorrenza di almeno una delle entità figlie, altrimenti è parziale

esclusiva se ogni occorrenza dell'entità genitore è occorrenza di al più una delle entità figlie, altrimenti è sovrapposta

consideriamo (senza perdita di generalità) solo generalizzazioni esclusive e distinguiamo fra totali e parziali


Disoccupato Lavoratore

Persona

Generalizzazione parziale esclusiva


Persona

Uomo DonnaUomo Donna

Generalizzazione totale esclusiva


Altre proprietà

possono esistere gerarchie a più livelli e multiple generalizzazioni allo stesso livello

un'entità può essere inclusa in più gerarchie, come genitore e/o come figlia


Gerarchie a più livelli

esistono anche altri ruoli

(t,e)

PERSONA

DONNAUOMO MANAGER IMPIEGATO

(p,e)

MANAGER AMMINISTR.

MANAGER TECNICO

(t,s)

TECNICO AMMINISTRCOMMERC.

(p,s)

alcuni manager possono ricoprire entrambi i ruoli

esistono anche altri tipi di impiegati; alcuni impiegati possono avere più mansioni


Sottoinsieme

È un caso particolare di gerarchia in cui si evidenzia una sola classe specializzata

Persona

Studentematricola

data_nascita

nome Studente eredita le proprietà di Persona e in più ha la matricolaogni Studente è anche una Persona


Esercizio

Le persone hanno CF, cognome ed età; gli uomini anche la posizione militare; gli impiegati hanno lo stipendio e possono essere segretari, direttori o progettisti (un progettista può essere anche responsabile di progetto); gli studenti (che non possono essere impiegati) un numero di matricola; esistono persone che non sono né impiegati né studenti (ma i dettagli non ci interessano); per ogni studente si vuole conoscere l’università alla quale è iscritto, l’anno di iscrizione e la sede di tale università. Per ogni persona si rappresenta anche la città in cui vive, la provincia e il CAP di tale città.


Ereditarietà delle proprietà

Gli attributi comuni lungo una gerarchia vanno riferiti all’entità più generica in cui sono presenti

Analogamente per le associazioni, quindi questo schema non è corretto

Persona

Studente Professore

(t,e)

matricola (0,1)

nomenome

Iscritta(0,1)(0,n)

CdL dipartimento (0,1)


Ereditarietà delle proprietà

Gli attributi comuni lungo una gerarchia vanno riferiti all’entità più generica in cui sono presenti obbligatoriamente

Questo è lo schema corretto

Persona

Studente Professore

(t,e)

matricola

nomeIscritta(0,1)(0,n)

CdL

dipartimento

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Osservazioni (1)

Nell’ambito della progettazione concettuale E/R le gerarchie di generalizzazione non sono normalmente impiegate per modellare aspetti dinamici della realtà di interesse.

(t,e)

Nome PERSONAData di nascita

data_matrimonio

UOMO

DONNA

CONTRAE_D

(1, 1)

MATRIMONIO

(0, N)

CONTRAE_U

(0, N)

(1, 1)

Nome UOMO

UOMO SPOSATO

Data di nascita

Nome moglie

data di matrim.

Data nasc. moglie

73

Osservazioni (2)

Attenzione a non confondere entità con istanze di entità tentando di modellare attraverso gerarchie la conoscenza di specifiche istanze. Esempio: ... un campeggio è diviso in tre aree (spiaggia, centrale, ingresso) ognuna delle quali è caratterizzata da una certa tariffa ...

AREA

SPIAGGIA INGRESSOCENTRALE

Tariffa spiaggia

Tariffa ingressoTariffa centrale

AREATariffa

Tipo Area


Osservazioni (3)

Attenzione a non modellare attraverso gerarchie i ruoli che un’entità assume in diversi periodi temporali o in relazione ad altre entità:Esempio: ...un circolo di tennis organizza periodicamente alcuni tornei riservati ai soci... gli arbitri delle partite sono soci che non partecipano al torneo...

(t,e)

TesseraSOCIO

Nome

GIOCATORE ARBITROarbitra

PARTITAData

Il ruolo di ARBITRO è temporaneo (in un altro torneo lo stesso SOCIO potrebbe partecipare come GIOCATORE). Il vincolo che gli arbitri delle partite di un torneo non partecipino al torneo stesso va modellato dinamicamente.

TesseraSOCIO

Nome arbitraPARTITA

Data(0,N) (1,1)


Note sulle ternarie (1)

Quando in un’associazione ternaria esistono dipendenze funzionali tra le entità in gioco è preferibile sostituire la ternaria con una coppia di binarie (che modellano esplicitamente i vincoli del problema).

CORSO

ORARIO

(0, N)

SI TIENE

(1, 3)

AULA(0, 40)

orario

DI

(1, 1)

(1, 3)

SI TIENE

(0, 40)

(1, 1)

CORSO

LEZIONE

AULA

preferibile

Per gestire il seguente vincolo:

in un certo ORARIO della settimana si può tenere solo una lezione (in una specifica AULA) di un CORSO, ovvero:

CORSO, ORARIO AULA


Note sulle ternarie (2)


Note sull’effetto del tempo

cod_corso

Corso Docenteresponsabilitànomecognome

data_nascita

(0,n)(1,1)

cod_doc

nome ciclo

Fotografia dei corsi attivati in un anno accademico


Note sull’effetto del tempo

La storia considerando più anni accademici

Corso_AA Docenteresponsabilitànomecognomedata_nascita

(0,n)(1,1)

cod_doc

AA ciclo

Corso

attivato

(1,1)

(0,n)cod_corso

nome

Riassunto della notazione graficao Entità

o Associazione

o Attributo

o Attributo composto

o Identificatore

o Gerarchia di generalizzazione

o Sottoinsieme

o Vincoli di cardinalità

(min-card,max-card)


Errori comuni in schemi E-R

In tutti i casi visti si può dire che il problema nasceva da un’analisi poco accurata, che portava a soluzioni intuitive ma non adeguate

I nomi di entità e associazioni alle volte traggono in inganno: è bene quindi, nel caso si presentino situazioni poco chiare, provare a ragionare anche in termini di istanze (cosa “contiene” effettivamente questa entità/associazione?)

Quando, come praticamente sempre accade, interviene la variabile “tempo” è bene chiedersi quali sono gli aspetti che si vogliono modellare che sono indipendenti dal tempo e quali viceversa variano dinamicamente


Utilità del modello E/R

Uno schema E/R è più espressivo di uno schema relazionale, inoltre può essere utilizzato con successo per alcuni compiti diversi dalla progettazione, ad esempio: Documentazione: la simbologia grafica del modello E/R può essere

facilmente compresa anche dai non “addetti ai lavori” Reverse engineering: a partire da un DB esistente si può fornirne una

descrizione in termini E/R allo scopo di migliorare l’analisi del contesto applicativo ed eventualmente procedere a un’operazione di riprogettazione

Integrazione di sistemi: essendo indipendente dal modello logico dei dati, è possibile usare il modello E/R come “linguaggio comune” in cui rappresentare DB eterogenei (es. relazionale, gerarchico, a oggetti), allo scopo di costruire un DB integrato


Documentazione associata agli schemi concettuali

Uno schema E-R non è quasi mai sufficiente da solo a rappresentare nel dettaglio tutti gli aspetti di della realtà di interesse:

1. I nomi dei vari concetti possono non essere sufficienti per comprenderne il significato;

2. I costrutti del modello non esprimono direttamente tutte le proprietà dei dati rappresentati né alcuni vincoli, es. • “per sostenere un esame è necessario avere sostenuto tutti gli esami propedeutici”• “un laureando deve aver sostenuto almeno tutti gli esami dei primi anni”

In fase di progettazione bisogna quindi fornire un’ulteriore documentazione appropriata a corredo dello schema



Risulta necessario corredare ogni schema E-R con una documentazione di supporto

dizionario dei dati per le entità e per le relationship; documentazione dei vincoli non esprimibili. NOTA: vincoli e derivazioni sono esprimibili nei

modelli logico e fisico, attraverso opportune clausole SQL oppure procedure di un linguaggio di programmazione

(1,1)(0,1)

(0,N)(0,1)

(0,1)

(1,1)

(1,N)

(0,N)

(1,N)

(1,N)

CittàIndirizzo

Telefono

Dipartimento

Composizione

Sede

Direzione

Afferenza

Impiegato

Progetto

Partecipazione

Nome

Nome

Cognome

Budget

Data

Via

CAP

Codice


Dizionario dei dati (entità)

Entità Descrizione Attributi IdentificatoreImpiegato Dipendente

dell'aziendaCodice,Cognome,Stipendio

Codice

Progetto Progettiaziendali

Nome,Budget

Nome

Dipartimento Strutturaaziendale

Nome,Telefono

Nome,Sede

Sede Sededell'azienda

Città,Indirizzo

Città


Relazioni Descrizione Componenti AttributiDirezione Direzione di un

dipartimentoImpiegato,Dipartimento

Afferenza Afferenza a undipartimento

Impiegato,Dipartimento

Data

Partecipazione Partecipazionea un progetto

Impiegato,Progetto

Composizione Composizionedell'azienda

Dipartimento,Sede

Dizionario dei dati (relationship)

88

Vincoli non esprimibili (regole aziendali)

Vincoli di integrità sui dati(1) Il direttore di un dipartimento deve a afferire a tale

dipartimento(2) Un impiegato non deve avere uno stipendio

maggiore del direttore del dipartimento al qualeafferisce

(3) Un dipartimento con sede a Roma deve esserediretto da un impiegato con più di dieci anni dianzianità

(4) Un impiegato che non afferisce a nessundipartimento non deve partecipare a nessun unprogetto


Regole aziendali

Una regola aziendale può essere: La descrizione di un concetto rilevante per

l'applicazione (entità, attributo, associazione); Un vincolo di integrità sui dati dell'applicazione; Una derivazione: un concetto che può essere

ottenuto attraverso un'inferenza o un calcolo aritmetico, da altri concetti dello schema (ES. costo=netto+tasse)


Modellazione dati in UML

UML = Unified Modeling Language, formalismo per la modellazione completa di applicazioni software: dati operazioni processi

secondo il paradigma della programmazione a oggetti

Fornisce nuove tipologie di diagrammi


Esercizi

Rappresentare le seguenti realtà utilizzando i costrutti del modello E-R e introducendo solo le informazioni specificate:

1. In un giardino zoologico ci sono degli animali appartenenti a una specie e aventi una certa età; ogni specie è localizzata in un settore (avente un nome, una locazione e un codice identificativo) dello zoo. Gli animali dello zoo possono essere nati all’interno dello zoo, oppure essere stati acquistati; nel primo caso si vuol sapere il nome dei genitori dell’animale, nel secondo caso interessa il paese di provenienza.

2. Una casa discografica produce dischi aventi un codice, un titolo e un numero di tracce; ogni disco è inciso da uno o più cantanti, ognuno dei quali ha un nome, data di nascita, indirizzo e, qualcuno, un nome d'arte.


3. Gli impiegati di una azienda sono dirigenti, programmatori, analisti, capi progetto e segretari. Ci sono analisti che sono anche programmatori. I capi progetto devono essere dirigenti. Gli impegati hanno un codice, un nome, e un cognome. Ogni categoria di impiegato ha un proprio stipendio base. Ogni impegato, tranne i dirigenti, ha un proprio orario di lavoro.

Il modello Entity-Relationship1 persona Ente lavoro impiegatodatore.

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