Obiettivi Formativi

Acquisire le conoscenze di base per l’interazione con le basi di dati basate sul modello relazionale, approfondendo i concetti di base del funzionamento e gli strumenti per la progettazione e realizzazione delle stesse. Gli studenti acquisiranno conoscenze (teoriche e pratiche) sulla progettazione di una base dati basata sul modello concettuale Entità Associazioni (EA) e sul modello logico relazionale, e sull’utilizzo di algebra relazionale, dipendenze funzionali e normalizzazione.

Learning Goals

Acquire the basic knowledge for interacting with databases based on the relational model, deepening the basic concepts of operation and the tools for their design and implementation. Students will acquire knowledge (theoretical and practical) on the design of a database based on the Entity Relationship (ER) conceptual model and on the relational logical model, and on the use of relational algebra, functional dependencies and normalization.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula, esercitazioni in aula, esercitazioni in laboratorio, Seminari.

Teaching Methods

Lectures in the classroom, exercises in the classroom and practical based lessons in laboratory. Seminars.

Prerequisiti

Fondamenti di programmazione.

Prerequisites

Programming fundamentals.

Verifiche dell'apprendimento

Scritto con test on-line su Piattaforma di Ateneo, ed Orale con Progetto opzionale nell'Ambito delle Basi di Dati. Test on-line ed Orale senza progetto permettono una valutazione massima di 25/30. Test on-line ed orale con Progetto permettono una valutazione massima di 30/30 e lode.

Assessment

Test on-line on University e-learning platform and Oral with an optional elaboration design in the context of Databases. Test on-line and Oral allow a maximum evaluation of 25/30, whereas the test on-line elaboration design allow maximum evaluation of 30/30 and laude.

Programma del Corso

​​​​​​​Introduzione Sistemi informativi e sistemi informatici: Le basi di dati. Il DBMS. I modelli dei dati. Schemi e livelli di astrazione in una base di dati. Tipologie di utenti di un DBMS. Linguaggi per basi dati: DDL e DML. Vantaggi e svantaggi dei DBMS. Il modello relazionale Prodotti cartesiani e relazioni. Relazioni con attributi: tuple, domini. RELAZIONI E BASI DI DATI: Schemi e istanze di basi di dati. Corrispondenze fra relazioni. Informazione incompleta e valori nulli. Vincoli di integrità. Vincoli intrarelazionali: vincoli di tupla, vincolo di chiave. Vincoli interrelazionali: vincoli di integrità referenziale. L'algebra ed il calcolo relazionale Operatori dell'algebra relazionale: operatori insiemistici, ridenominazione, proiezione, selezione, join. Join naturale. Join esterno. Theta-join. Interrogazioni in algebra relazionale. Trasformazioni di equivalenza per espressioni in algebra relazionale. Algebra con valori nulli. Viste.Calcolo su domini. Costruzione delle formule: operatori logici and, or e not; quantificatore esistenziale e universale; leggi di De Morgan. Interrogazioni in calcolo sui domini. Calcolo su tuple con dichiarazione di range. LINGUAGGIO SQL Lo standard SQL-2. Definizione di schemi in SQL: tipi di dato di base e definiti dall'utente, definizione di tabelle; definzione dello schema; definizione di vincoli (intrarelazionali semplici, di integrità referenziale, e generici). Definizione di indici. Istruzioni per la modifica dello schema. Interrogazioni in SQL: il comando select; formule di selezione; ordinamento del risultato; join di tabelle. Uso di varaibili. Operatori aggregati. Interrogazioni con raggruppamento. Interrogazioni nidificate. Operatori su insiemi. Istruzioni di inserimento, cancellazione e modifica. Le asserzioni. Le viste. Controllo degli accessi: identificazione, risorse e privilegi. METODOLOGIE E MODELLI PER IL PROGETTO: Il ciclo di vita dei sistemi informativi. Raccolta e analisi dei requisiti. Le fasi di progettazione: progettazione concettuale, progettazione logica, progettazione fisica. I modelli concettuali. Il modello entità-relazione (ER): entità, relazioni, attributi, cardinalità delle relazioni, identificatori delle entità, gerarchie di entità. Documentazione degli schemi concettuali. Il dizionario dei dati. Vincoli di integrità e regole aziendali. PROGETTAZIONE CONCETTUALE: Fonti dei requisiti. Organizzazione e scrittura dei requisiti. Sviluppo del modello ER. Strategie di progetto: bottom-up, top-down, inside-out e ibrida. Qualità di uno schema concettuale. Strumenti CASE per la progettazione. Esempio di progettazione concettuale. PROGETTAZIONE LOGICA: Analisi delle prestazioni su schemi ER. Volume dei dati. Caratteristiche delle operazioni: schema di operazioni e tavola degli accessi. Ristrutturazione di schemi ER: analisi delle ridondanze, eliminazione delle generalizzazioni, partizionamento/accorpamento di entità e associazioni, scelta degli identificatori primari. Traduzione verso il modello relazionale. Traduzione di relazioni molti-a-molti, uno-a-molti e uno-a-uno. Un esempio di progettazione logica. Uso di strumenti CASE per la progettazione logica. NORMALIZZAZIONE  Ridondanze e anomalie. Le dipendenze funzionali. Dipendenze non banali. Dipendenze e chiavi. Forma normale di Boyce e Codd. Normalizzazione in BCNF. Decomposizioni senza perdite. Decomposizioni con conservazione delle dipendenze. La terza forma normale. Decomposizione in 3FN. Normalizzazione e schemi concettuali.

Course Syllabus

INTRODUCTION ON INFORMATION SYSTEMS AND COMPUTER SYSTEMS. DBMS data Models. Patterns and levels of abstraction in db. DBMS users. Languages for databases: DDL and DML. Advantages and disadvantages of DBMS. Relational model, Cartesian products and relation ships. Relations with attributes: tuples, domains. RELATIONS AND DATABASES. Patterns and instances of databases. Correspondence between reports. Incomplete information and null values. Integrity constraints. Constraints intra-relations: Tuple constraints, key constraints. Interrelational constraints: referential integrity constraints. Algebra and the calculation, algebra relational operators: operators set membership, renaming, projection, selection, join. Natural join. Outer join. Theta-join. Queries in relational algebra. Transformations of equivalence for expressions in relational algebra. Algebra with null values. Views Calculus on domains. Construction of formulas: the logical operators AND, OR and NOT; existential quantifier and universal law of De Morgan. Questions in the calculation domains. Calculation on tuples with declaration of a range. THE SQL STANDARD SQL-2. Schema Definition in SQL: Basic data types and user-defined table definition; definition schema, definition of constraints (intra-relation simple, referential integrity, and generic). Definition of indices. Instructions for changing the schema. Queries in SQL: SELECT command, selection formulas, order of outcome, joining tables. Using varaibili. Aggregate transaction. Questions grouping. Question nested. Set operations. Instructions insertion, deletion and modification. Assertions. Views. Access control: identification, resources and privileges. Methodologies and models for the project. Life cycle of information systems. Collection and analysis of requirements. Phases of design: conceptual design, logical design, physical design. CONCEPTUAL MODELS. The model entity-relationship (ER): entities, relationships, attributes, relationships cardinality, identifiers of the entities, entity hierarchies. Documentation of conceptual schemes. Data dictionary. Integrity constraints and business rules. Conceptual Sources of the requirements. Organization and writing requirements. Development of the ER model. Design strategies: bottom-up, top-down, inside-out and hybrid. Quality of a conceptual scheme. CASE tools for design. Example of conceptual design. LOGICAL DESIGN: Performance analysis on ER schemas. Data Volume. Characteristics of operations: schema operations and table access. Restructuring schemes ER: Analysis of redundancy, elimination of generalizations, partitioning / merging of entities and associations, the choice of primary identification. Translation into the relational model. Translation of the many-to-many, one-to-many and one-to-one. An example of logical design. Using CASE tools for the design logic. NORMALIZATION: Standardization Redundancies and anomalies. Functional dependencies. Dependencies are not trivial. Dependencies and keys. Boyce Codd normal form. Standardization in BCNF. Decompositions without loss. Decompositions with preservation of dependencies. The third normal form. Decomposition 3NF. Standardization and conceptual schemes