Basi di Dati
Modello Concettuale dei Dati:
Concetti Fondamentali
versione 2.0
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(vedi ultima pagina)
G. Mecca – [email protected] – Università della Basilicata
Mod. Concettuale >> Sommario
Concetti Fondamentali
 Introduzione
Raccolta dei Requisiti
 Diagramma
Concettuale delle Classi
Classe
Associazione
Cardinalità
Generalizzazione
 Linee
Guida per la Modellazione
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2
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Introduzione
 Modellazione
concettuale
attività svolta durante l’analisi
 Obiettivo
definire il modello concettuale dei dati
 Funzioni
nel processo di sviluppo
analizzare le relazioni tra i dati
definire il nucleo delle classi (componenti)
guidare la progettazione della base di dati
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3
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Introduzione
 Il
punto di partenza
la raccolta dei requisiti
 Raccolta
dei Requisiti
i requisiti iniziali sono normalmente imprecisi
è necessario precisarli e approfondirli
in sintesi, si tratta di comprendere come
funziona la realtà a cui l’applicazione si
riferisce
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4
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Raccolta dei Requisiti
 Fonti
per la raccolta
utenti dell’applicazione, attraverso interviste
e questionari
documentazione esistente (leggi e
normative, regolamenti interni)
modulistica usata dall’organizzazione
 Il
problema delle fonti
fonti diverse possono fornire informazioni
contrastanti
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5
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Raccolta dei Requisiti
 Attenzione
è un’attività difficile e poco standardizzabile
 Suggerimenti
effettuare iterazioni ripetute con gli utenti
tenere presente la prospettiva dell’utente
sull’applicazione
accertarsi di adottare un linguaggio comune
identificare i casi d’uso e discuterne le attività
in dettaglio, individuando le priorità
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6
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Raccolta dei Requisiti
 Caso
fortunato
gli utenti conoscono UML
è possibile basare la comunicazione sugli
schemi concettuali intermedi
 Al
termine del processo i requisiti sono
descritti da
un documento di sintesi
lo schema concettuale prodotto
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Il Diagramma delle Classi di UML
 Nel
nostro approccio
diagramma delle classi di UML
ci sono altri approcci molto simili; esempio:
modello Entità-Relazione (ER) >>
 Modello
concettuale
classi con attributi
associazioni
cardinalità
generalizzazioni
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8
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Il Diagramma delle Classi di UML

Il termine classe nella terminologia UML
viene utilizzato con significati diversi

A livello concettuale
classe come rappresentazione di un insieme di
oggetti della realtà

A livello di progetto
classe come specifica di una classe software

A livello di implementazione
classe come documentazione di una classe software
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Il Diagramma delle Classi di UML
 In
questa lezione
siamo in fase di analisi
non bisogna commettere l’errore di
fraintendere gli obiettivi del modello
 Obiettivi
del modello concettuale
descrivere i concetti della realtà di interesse
non componenti software dell’applicazione
(nè tabelle, nè classi del linguaggio di prog.)
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Il Diagramma delle Classi di UML
 Errori
tipici
descrivere i dettagli delle tabelle
descrivere i metodi delle classi
 Livello
di astrazione opportuno
non è necessario che nel modello
concettuale ci siano tutti gli attributi
non è normalmente rilevante il tipo degli
attributi
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Un Esempio: Il S.I. Universitario







E’ necessario sviluppare un frammento del S.I. utilizzato dalla segreteria
studenti per la gestione dei dati dei corsi di laurea in Informatica
dell’Università della Basilicata
Il sistema deve gestire i dati degli studenti della laurea triennale e
specialistica. Per ciascuno studente è necessario gestire i dati relativi agli
esami sostenuti
Il sistema deve inoltre gestire i dati relativi agli insegnamenti offerti, e i dati
relativi agli esami sostenuti per ciascun insegnamento
Per ciascun corso è necessario tenere traccia dei docenti, che possono
essere uno o più, e che sono interni o supplenti esterni;
Per ogni docente si tiene traccia dei recapiti telefonici, per poter contattare
il docente in caso di problemi relativi agli esami sostenuti
Per gli studenti, è necessario tenere traccia del docente relatore della
prova finale e dei dati del tirocinio svolto. Gli studenti della laurea triennale
possono chiedere un relatore solo se sono iscritti al terzo anno
Infine, il sistema deve tenere traccia delle attività di tutorato svolte dagli
studenti della laurea sp. nei confronti degli studenti della laurea triennale
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Classi

“Concetti” della realtà di interesse
fatti, persone, cose, con esistenza autonoma
esempio: studente, corso, esame, docente

Istanza di una classe
insieme di oggetti della realtà di interesse

Le classi hanno attributi
proprietà rilevanti per l’applicazione
stereotipo <<id>> per gli identificatori
stereotipo: notazione per indicare che un costrutto ha
un ruolo ben identificabile
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Classi
 Esempi:
Studente
Corso
Esame
Docente
<<id>> matricola
<<id> codice
voto
cognome
cognome
titolo
lode
nome
nome
ciclo
data
qualifica
annoDiCorso
nome della classe
attributi (proprietà)
classe
Tirocinio
sede
dataInizio
durata
identificatore (stereotipo)
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Classi
 Istanze
delle classi
{77777,
Bruno
Pasquale,
1}
Studente
<<id>> matricola
cognome
nome
annoDiCorso
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{444,
Pinco,
Palla,
3}
{88888,
Pinco,
Pietro,
1}
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Associazioni
 Relazione
tra classi
legame logico rilevante per l’applicazione
es: superamento tra studente ed esame
es: titolarità tra docente e corso
 Istanza
di un’associazione
insieme di archi tra le istanze delle classi
coinvolte
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Associazioni
 Esempi:
verso di lettura
del nome
Studente
<<id>> matricola
nome dell’
associazione
Docente
< relatore
cognome
Corso
titolarità
<<id>> codice
cognome
nome
titolo
nome
qualifica
ciclo
annoDiCorso
associazione
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Associazioni: Istanze
Studenti
{77777,
Bruno
Pasquale,
1}
{Totti,
Francesco,
ordinario}
{Vieri,
Christian,
associato}
{Del Piero,
Alex}
{444,
Pinco,
Palla,
3}
{111,
Rossi,
Mario
1}
{88888,
Pinco,
Pietro,
1}
Docenti
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Cardinalità
 Vincoli
sulle associazioni
vincoli sul numero di archi tra gli oggetti
 Vincoli
sugli attributi
numero di valori dell’attributo
 Cardinalità
minima
normalmente 0 oppure 1
 Cardinalità
massima
normalmente 1 oppure * (n) (ma anche 3 o 5)
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Cardinalità
 Cardinalità
di una associazione
espresse per entrambe le classi
quattro cardinalità (ma alcune possono
essere omesse)
 Cardinalità
di una classe in
un’associazione
numero di minimo e massimo di oggetti della
classe associabili ad un oggetto dell’altra
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Cardinalità
cardinalità
minima
cardinalità
massima
 Esempi:
Studente
<<id>> matricola
Docente
< relatore
cognome
nome
annoDiCorso
cardinalità
di attributo
cognome
Corso
titolarità
nome
0..*
0..1 qualifica
<<id>> codice
titolo
0..*
0..* ciclo
numTelefono [0..*]
cardinalità
di associazione
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Cardinalità
cardinalità
relatore >
0..1
Studenti
cardinalità
0..*
{Totti,
Francesco,
ordinario}
{Vieri,
Christian,
associato}
{Del Piero,
Alex}
{444,
Pinco,
Palla,
3}
{77777,
Bruno
Pasquale,
1}
{111,
Rossi,
Mario
1}
{88888,
Pinco,
Pietro,
1}
Docenti
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Cardinalità
 Classificazione
delle associazioni rispetto
alla cardinalità
uno a uno: cardinalità massima 1 da tutte e
due le parti
uno a molti: cardinalità massima 1 da una
parte e * dall’altra
molti a molti: cardinalità massima * da tutte e
due le parti
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Cardinalità
0..1
associazione
uno a uno
Tirocinio
sede
ha svolto >
associazione
molti a molti
dataInizio
durata
1..1
Studente
Docente
<<id>> matricola
< relatore
cognome
nome
cognome
nome
0..*
0..1 qualifica
annoDiCorso
Corso
<<id>> codice
titolarità
0..*
0..*
titolo
ciclo
numTelefono [0..*]
1..1
1..1
Esame
ha sostenuto >
relativo a >
voto
0..*
lode
data
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0..*
associazione
uno a molti
24
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Generalizzazioni
 Relazioni
tra i concetti rappr. dalle classi
superclasse (padre): concetto più generale
sottoclasse (figlio): concetto più specifico
 Implicano
la semantica dell’ereditarietà
le proprietà e le associazioni del padre sono
anche proprietà e associazioni dei figli
le istanze dei figli sono anche istanze del
padre
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25
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Generalizzazione
Docente
Studente
cognome
<<id>> matricola
nome
cognome
qualifica
nome
numTelefono [0..*]
annoDiCorso
DocenteInterno
Supplente
facoltà
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Studente
Laurea
Triennale
Studente
Laurea
Specialistica
26
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Generalizzazione: Istanze
Docente
{Vieri,
Christian,
associato}
cognome
nome
qualifica
{Del Piero,
Alex}
numTelefono [0..*]
DocenteInterno
{Totti,
Francesco,
ordinario}
Supplente
facoltà
{Totti,
Francesco,
ordinario,
ingegneria}
{Vieri,
Christian,
associato,
scienze}
Docente
{Del Piero,
Alex}
DocenteInterno
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Supplente 27
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Il Diagramma Completo
 Il
diagramma completo contiene tutti i
costrutti visti
 E’ possibile aggiungere annotazioni
utili per commentare i costrutti
e per esprimere vincoli altrimenti non
esprimibili; es: gli studenti della laurea tr.
possono chiedere un relatore solo se sono
iscritti al terzo anno
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Il Diagramma Completo
 Esempi:
Studente
Docente
<<id>> matricola
< relatore
cognome
cognome
nome
0..*
nome
0..1 qualifica
annoDiCorso
gli studenti della laurea
triennale possono avere
un relatore solo
se al terzo anno
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annotazione
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Corso
Esame
0..* <<id>> codice
voto
< relativo a
titolo
ciclo
titolarità
docente
Docente
lode
1..1
0..* data
ha sostenuto >
relatore solo
se al 3 anno
cognome
relatore >
Studente
0..1
0..*
Tirocinio
<<id>> matricola
cognome
nome
qualifica
1..*
1..* ciclo
sede
dataInizio
1..1
durata
nome
numTelefono [0..*]
0..1
annoDiCorso
ha svolto >
1..*
DocenteInterno
Supplente
facolta
Un Diagramma con Errori
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Studente
Laurea
Triennale
0..*
Studente
Laurea
Specialistica
< tutor
1..1
30
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Corso
Esame
< relativo a
<<id>> codice
0..*
1..1
titolo
voto
0..*
relatore solo
se al 3 anno
ciclo
titolarità
data
1..1
Docente
lode
ha sostenuto >
Studente
cognome
relatore >
nome
<<id>> matricola
cognome
0..* qualifica
0..1
0..*
numTelefono [0..*]
0..*
Tirocinio
sede
1..1
dataInizio
nome
durata
annoDiCorso
ha svolto >
DocenteInterno
Supplente
facolta
Diagramma Corretto
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Studente
Laurea
Triennale
0..*
0..1
Studente
Laurea
Specialistica
< tutor
0..1
31
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Linee Guida per la Modellazione
 Punto
di partenza
requisiti
l’attività di modellazione concettuale e
l’analisi dei requisiti procedono
parallelamente
 Processo
iterativo
prototipo del modello
approfondimento dei requisiti
nuovo prototipo ecc.
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32
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Linee Guida per la Modellazione
 Nel
seguito
alcune linee guida per la modellazione
 Suggerimenti
sulla metodologia
 Identificazione dei concetti
Classi e attributi
Classi descrittive
 Identificazione
delle associazioni
Associazioni e chiavi esterne
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33
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Metodologia
 Non
esiste una vera metodologia
dipende molto dall’esperienza
 Indicazioni
metodologiche
strategia “mista”
parte dall’alto (“top down”)
parte dal basso (“bottom up”)
verifiche ripetute di qualità
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34
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Metodologia
 Qualità
dello schema concettuale
correttezza: deve rispecchiare correttamente
le specifiche (si verifica disegnando le
istanze)
completezza: deve descrivere tutti gli aspetti
delle specifiche
leggibilità: deve essere facilmente
interpretabile (notazione per i nomi)
minimalità: deve evitare ridondanze
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35
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Metodologia
 Per
cominciare
divisione dei requisiti in sezioni
ogni sezione rappresenta la specifica di una
parte dell’applicazione
 Schema
scheletro complessivo
schema delle classi corrispondenti ai concetti
fondamentali (es: docente, studente, esame,
corso)
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36
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Metodologia
 Esempio
di schema scheletro:
Studente
<<id>> matricola
Docente
Corso
Esame
voto
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Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Metodologia
 Approfondimento
delle sezioni
per ciascuna sezione viene prodotto uno
schema di dettaglio
esempio: gerarchia di docenti
esempio: gerarchia di studenti e tutorato
esempio: relazione tra studenti ed esami
 Integrazione
degli schemi
gli schemi delle sezioni vengono integrati
sulla base dello schema scheletro
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38
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione dei Concetti
 Identificazione
dei concetti
ci sono alcune categorie tipiche di concetti
che è possibile rappresentare con le classi
nel seguito viene riportata una lista parziale
ATTENZIONE: la lista NON è ESAUSTUVA
è opportuno, per ogni classe introdotta,
provare a collocarla in una delle categorie
elencate
o giustificare perché non rientra
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39
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione dei Concetti

Oggetti fisici

 es: libro, aereo

Luoghi
 es: magazzino, motore

 es: aula, aeroporto

Persone o ruoli
Sistemi
 es: controllo aereo

Organizzazioni
 es: Ministero, linea aerea

Eventi
 es: esame, acquisto, volo
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Oggetti in contenitori
 es: merce, carburatore

Cataloghi
 es: registro d’esame,
registro di volo
 es: docente, pilota

Contenitori

Registrazioni
 es: verb. d’esame, ricevuta

Regole di funzionamento
 es: regole per piani di
studio, o regole per i
rimborso dei biglietti
40
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione dei Concetti
 Classi
e attributi
in alcuni casi è possibile rappresentare dati
sia con una classe che con un attributo
 Linee
guida
un attributo dovrebbe essere percepito dal
progettista come un numero o una stringa (o
altri valori semplici assimilabili)
una classe dovrebbe essere percepita come
una collezione di oggetti
G. Mecca - [email protected] - Basi di Dati
41
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione dei Concetti
 Nel
dubbio
è preferibile scegliere una classe separata
es: città in cui si svolge un tirocinio
in fase di progetto queste scelte devono però
essere riconsiderate
possono introdurre eccessiva
frammentazione tra le tabelle e costringere a
troppi join (>>)
G. Mecca - [email protected] - Basi di Dati
42
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione dei Concetti
 Classi
descrittive
in alcuni casi è necessario distinguere tra gli
oggetti fisici e le loro descrizioni
 Esempio
un sito che vende lettori MP3
ogni lettore “fisico” è un oggetto del
magazzino con un numero seriale
e una serie di caratteristiche (prezzo,
descrizione ecc.)
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43
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Classi Descrittive
 Una
Magazzino
possibile descrizione
LettoreMP3
supponiamo che ogni lettore
numeroDiSerie
prezzo
venduto sia cancellato dalla
descrizione
base di dati
in questo caso, se i lettori vengono esauriti,
si perde traccia del loro prezzo e descrizione
Magazzino
SpecificheMP3
LettoreMP3
numeroDiSerie
0..*
1..1 prezzo
descrizione
classe descrittiva
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44
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione delle Associazioni
 Associazioni
relazioni logiche tra due concetti
normalmente molte nella realtà di interesse
 Criterio
fondamentale
rappresentare le associazioni che
corrispondono ad informazione da
preservare nel tempo
“relazioni che è necessario conoscere”
G. Mecca - [email protected] - Basi di Dati
45
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione delle Associazioni
 Esempi
es: associazione tra studente e tirocinio
(sì, per poter ricostruire la carriera dello
studente)
es: associazione tra docente e corso (sì,
perchè è un’informazione rilevante
organizzativamente – es: orario, carichi did.)
es: personale della segreteria che registra un
esame (probabilmente non è necessario
tenerne traccia)
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46
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione delle Associazioni
 E’
opportuno
limitare il numero di associazioni
evitando di introdurre associazioni ridondanti
es: la relazione tra studente e i corsi superati
è ricostruibile con studente-esame-corso
attenzione però alla semantica
es: la relazione tra studente e i corsi che ha
nel piano di studi
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47
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione delle Associazioni
 Anche
per le associazioni
esistono una serie di categorie tipiche
di cui viene riportato un elenco NON
esaustivo
 Categorie
ad alta priorità
A è una parte di B (fisicamente o logicam.)
A è contenuto in B (fisicamente o logicam.)
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48
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione delle Associazioni

A è una parte di B
 es: ala-aereo (fisica)
 es: tratta-volo (logica)
 es: dipartimento-università
(organizzativa)

A è membro di B
 es: docente-facoltà, pilotalinea aerea

A è contenuta in B
 es: magazz.-merce (fisico)
 es: volo-orario dei voli
(logico)
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
A è registrato in B
 es: esame-registro,
prenotazione-archivio

A descrive B
 es: lettMP3-descrMP3

A gestisce o effettua B
 es: docente-corso

A è evento collegato a B
 es: partenza-volo, venditanegozio

A possiede B
 es: passeggero-bagaglio
49
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Linee Guida
Identificazione delle Associazioni
 Errore
frequente
introdurre nelle classi attributi che sono
chiavi esterne
esempio: matricola dello studente nella
classe Esame
Esame
Studente
matricola
voto
<<id>> matricola
cognome
lode
lode
nome
data
data
annoDiCorso
G. Mecca - [email protected] - Basi di Dati
Esame
ha sostenuto >
voto
50
Mod. Concettuale >> Sommario
Concetti Fondamentali
 Introduzione
Raccolta dei Requisiti
 Diagramma
Concettuale delle Classi
Classe
Associazione
Cardinalità
Generalizzazione
 Linee
Guida per la Modellazione
G. Mecca - [email protected] - Basi di Dati
51
Mod. Concettuale >> Concetti Fondamentali >> Il Diagramma delle Classi
Un Esempio: Il S.I. Universitario







E’ necessario sviluppare un frammento del S.I. utilizzato dalla segreteria
studenti per la gestione dei dati dei corsi di laurea in Informatica
dell’Università della Basilicata
Il sistema deve gestire i dati degli studenti della laurea triennale e
specialistica. Per ciascuno studente è necessario gestire i dati relativi agli
esami sostenuti
Il sistema deve inoltre gestire i dati relativi agli insegnamenti offerti, e i dati
relativi agli esami sostenuti per ciascun insegnamento
Per ciascun corso è necessario tenere traccia dei docenti, che possono
essere uno o più, e che sono interni o supplenti esterni;
Per ogni docente si tiene traccia dei recapiti telefonici, per poter contattare
il docente in caso di problemi relativi agli esami sostenuti
Per gli studenti, è necessario tenere traccia del docente relatore della
prova finale e dei dati del tirocinio svolto. Gli studenti della laurea triennale
possono chiedere un relatore solo se sono iscritti al terzo anno
Infine, il sistema deve tenere traccia delle attività di tutorato svolte dagli
studenti della laurea sp. nei confronti degli studenti della laurea triennale
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