ALGEBRA RELAZIONALE DB -Algebra Relazionale 1 LINGUAGGI PER MODELLI RELAZIONALI Algebrici: una query è definita da un’espressione algebrica sulle relazioni dello schema Logici: una query è definita da una formula della logica del primo ordine DB -Algebra Relazionale 2 ESEMPIO DI QUERY NOME Mario Rossi Ugo Bianchi Teo Verdi MATRICOL 123456 234567 345678 CORSO Programmazione Architetture Matematica Discreta INDIRIZZO Via Etnea 1 Via Roma 2 Via Enna 3 TELEFONO 222222 333333 444444 PROFESSORE Ferro Pappalardo Lizzio CORSO Programmazione Architetture Programmazione Matematica Discreta Architettura MATRICOLA 345678 123456 234567 345678 VOTO 27 30 18 22 345678 30 Quali Professori hanno dato piu' di 24 a Teo Verdi ed in quali corsi? PROFESSORE CORSO Programmazione Ferro Architetture Pappalardo DB -Algebra Relazionale 3 Algebra relazionale Un set di operatori che Sono definiti sulle relazioni Producono come risultato una relazione Gli operatori possono essere combinati per formare espressioni complesse Esecuzione procedurale DB -Algebra Relazionale 4 Operatori dell’algebra relazionale Gli operatori primitivi dell’Algebra Relazionale sono: Ridenominazione; Unione; Differenza; Proiezione; Restrizione (o Selezione); Prodotto. I simboli R,S,... denotano relazioni, A, B,…attributi e X,Y,…insiemi di attributi DB -Algebra Relazionale 5 Ridenominazione Operatore unario Modifica il nome di un attributo senza cambiarne il valore Definizione: Siano X gli attributi di R, A in X, B not in X . Allora AB(R) è con attributi (X-{A}){B} AB(R)={t | u R t[B] = u[A] t[C]=u[C] se C e’ diverso da B}. DB -Algebra Relazionale 6 Esempio Ridenominazione Corso Programmazione EINN Matricola 123456 23456 Voto 27 28 Corso Programmazione EINN Codice Studente 123456 23456 Voto 27 28 Matricola Codice Studente(Esami) DB -Algebra Relazionale 7 Unione, Differenza e Intersezione Le relazioni sono degli insiemi, quindi possiamo applicare gli operatori sugli insiemi Il risultato dev’essere un set omogeneo di n-uple Quindi, applichiamo gli operatori sui set solo fra relazioni con gli stessi attributi Siano R ed S relazioni dello stesso tipo allora = {t | t R t S} R-S = {t | t R tS} RS = {t | t R t S} RS DB -Algebra Relazionale 8 Esempio Unione DB -Algebra Relazionale 9 Esempio Intersezione DB -Algebra Relazionale 10 Esempio Differenza DB -Algebra Relazionale 11 Un esempio utile ma non fattibile “Father” e “Mother” sono attributi con nomi diversi ma entrambi sono “Genitori” Soluzione: ridenominare gli attributi DB -Algebra Relazionale 12 Ridenominazione e Unione FatherParent(Paternity) MotherParent(Maternity) DB -Algebra Relazionale 13 Proiezione Produce risultati: Su un sottoinsieme degli attributi dell’operando Con valori da tutte le n-uple della relazione Definizione R una relazione e siano A1, A2,…, An alcuni suoi attributi allora: A1, A2,…, An (R) = {t[A1, A2,…, An ] | tR} Sia La cardinalita’ di A1, A2,…, An (R) puo’ essere minore di R nel caso di duplicati DB -Algebra Relazionale 14 Esempio Proiezione Proiezione DB -Algebra Relazionale 15 Un’altro esempio di proiezione Si riduce la cardinalita’ del risultato rispetto all’operando DB -Algebra Relazionale 16 Selezione (Restrizione) Produce risultati: Con lo stesso schema dell’operando Con un sottoinsieme delle n-uple dell’operando Quelle che soddisfano la condizione Definizione Sia R una relazione allora (R) = {t | t R (t)} dove e’ una formula proposizionale costruita a partire dagli atomi A B e utilizzando i connettivi proposizionali ,, A e B sono attributi di R o costanti {=,<, >, ≠, ≤, ≥} DB -Algebra Relazionale 17 Esempio Selezione Selezione DB -Algebra Relazionale 18 Un altro esempio di Selezione DB -Algebra Relazionale 19 Prodotto (Cartesiano) Siano R(A1: T1,…, An: Tn) ed S (An+1: Tn+1,…, An+m: Tn+m) con {A1,…, An} {An+1,…, An+m}= . Allora si pone R x S = {tu | tR u S} DB -Algebra Relazionale 20 Esempio prodotto cartesiano DB -Algebra Relazionale 21 Operatori Derivati Sono operatori utili che si possono esprimere in funzioni di quelli primitivi. Intersezione: Siano R ed S dello stesso tipo RS = {t | tR t S}. Essa si può esprimere in funzione degli operatori primitivi: R S = R-(R-S) DB -Algebra Relazionale 22 JOIN (Giunzione) L’operatore piu’ importante dell’algebra relazionale Permette di combinare tuple da relazioni diverse basandosi sui valori degli attributi Fondamentalmente due tipi (piu’ qualche variante): Natural JOIN Theta JOIN DB -Algebra Relazionale 23 Natural JOIN DB -Algebra Relazionale 24 Definizione del Natural JOIN Sia R con attributi XY ed S con attributi YZ R 1 S e’ una relazione di attributi XYZ costituita da tutte le n-uple t tali che: t[XY] R , t[YZ] S. Quindi: R 1 S = {t | t[XY] R t[YZ] S} Cioe’: le n-uple del risultato sono ottenute combinando le n-uple di R e S che hanno gli stessi valori negli attributi con lo stesso nome DB -Algebra Relazionale 25 Un altro esempio di Natural JOIN DB -Algebra Relazionale 26 Ancora un altro esempio di Natural Join DB -Algebra Relazionale 27 JOIN incompleti Nel caso in cui alcuni valori tra gli attributi comuni non coincidono Quindi, alcune n-uple non partecipano al JOIN (dangling n-uple) DB -Algebra Relazionale 28 JOIN vuoti, un caso estremo Potrebbe anche succedere che nessuna n-upla trovi il corrispettivo DB -Algebra Relazionale 29 L’altro caso estremo del JOIN Ogni n-upla di R1 si combina con ogni n-upla di R2 Cardinalita’ del risultato e’ il prodotto delle cardinalita’ DB -Algebra Relazionale 30 OUTER JOIN (Giunzione esterna) Una variante del JOIN per mantenere nel risultato le n-uple che non partecipano al JOIN Gli attributi delle dangling n-uple vengono riempiti con NULL Tre varianti: Left: solo dangling n-uple del primo operando Right: solo dangling n-uple del secondo operando Full: n-uple da entrambi gli operandi DB -Algebra Relazionale 31 Esempio di NATURAL OUTER JOIN DB -Algebra Relazionale 32 Proprieta’ del JOIN Il JOIN e’ Commutativo: R1S=S1R Associativo: (R 1 S) 1 T = R 1 (S 1 T) Quindi possiamo avere sequenze di JOIN senza rischio di ambiguita’: R 1S1T… DB -Algebra Relazionale 33 Esempio di JOIN multipli DB -Algebra Relazionale 34 Prodotto cartesiano a partire dal JOIN Il JOIN e’ definito anche se non ci sono attributi comuni fra le relazioni In questo caso, non essendoci vincoli sulle tuple da selezionare, vengono selezionate tutte le tuple dalle relazioni del JOIN Prodotto cartesiano DB -Algebra Relazionale 35 Esempio di prodotto cartesiano generato dal JOIN DB -Algebra Relazionale 36 Theta-JOIN e Equi-JOIN Estensione del NATURAL JOIN Viene specificato un predicato per la selezione delle n-uple E’ un operatore derivato: R 1 F S = F (R x S) Se F e’ una congiunzione di uguaglianze si parla di equi-JOIN DB -Algebra Relazionale 37 Esempio di equi-JOIN DB -Algebra Relazionale 38 Query (interrogazioni) L’algebra relazionale puo’ quindi essere usata per interrogare una base di dati Una query e’ una funzione da una istanza di un database (insieme di relazioni) ad una relazione DB -Algebra Relazionale 39 Database di esercitazione DB -Algebra Relazionale 40 Esercizio 1 Trovare numero, nome ed eta’ di tutti gli impiegati che guadagnano piu’ di 40 mila euro DB -Algebra Relazionale 41 Esercizio 2 Trovare il numero dei responsabili degli impiegati che guadagnano piu’ di 40 mila euro DB -Algebra Relazionale 42 Esercizio 3 Trovare nome e salario dei responsabili degli impiegati che guadagnano piu’ di 40 mila euro. DB -Algebra Relazionale 43 Esercizio 4 Trovare gli impiegati che guadagnano piu’ dei loro responsabili e visualizzare numero, nome e salario sia dell’impiegato che del responsabile DB -Algebra Relazionale 44 Esercizio 5 Trovare numero e nome dei responsabili i cui impiegati guadagnano TUTTI piu’ di 40 mila euro DB -Algebra Relazionale 45