Ημέρα 1η.

Παρουσίαση με θέμα: "Ημέρα 1η."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ημέρα 1η

2 Αντικείμενα Συνεδρίας
Εισαγωγή στις Βάσεις Δεδομένων Κατηγορίες μοντέλων δεδομένων Σχήματα και στιγμιότυπα Αρχιτεκτονική 3 σχημάτων Εννοιολογική Σχεδίαση με ΔΟΣ Το περιβάλλον DBMS και η δημιουργία μιας Β.Δ.

3 Βάση Δεδομένων (Database - DB):
Μια συλλογή από συσχετιζόμενα δεδομένα. Π.χ., Τα δεδομένα ενός Πανεπιστήμιου (Φοιτητές, Μαθήματα, Αίθουσες, Εγγραφες, κτλ.) Τυχαία συλλογή δεδομένων δεν αποτελούν ΒΔ π.χ., όλες οι λέξεις ενός βιβλίου παρόλο που είναι συσχετιζόμενα δεδομένα δεν αποτελούν βάση δεδομένων. Δεδομένα (Data): Γνωστά γεγονότα τα οποία μπορούν να καταγραφούν και τα οποία έχουν συγκεκριμένη σημασία. π.χ., Ο Κώστας είναι 32 ετών με ταυτότητα 3

4 Σχεσιακό Μοντέλο (Codd’70, ΙΒΜ):
To επικρατέστερο μοντέλο αναπαράστασης Δεδομένων σε Σύγχρονες Βάσεις Δεδομένων. Μια Σχέση r είναι ένα σύνολο πλειάδων (tuples) r={t1,t2, …tΜ}, όπου κάθε πλειάδα είναι μια διατεταγμένη ακολουθία γνωρισμάτων (attributes) t=<v1,v2,…,vΝ>. Γνωρίσματα Όνομα Σχέσης Επικεφαλίδα Εγγραφές 4

5 Πλεονασμός δεδομένων 5

6 Λύση 6

7 Παράδειγμα (Σχεσιακής) Βάσης Πανεπιστημίου
7

8 Database Management System (DBMS):
π.χ., Oracle, IBM DB2, SQL-Server, PostgreSQL, MySQL, MS Access, Interbase, Sybase, … Κύριος σκοπός των DBMS: αποθήκευση & διαχείριση Εύκολα και βολικά (conveniently) Γρήγορα και αποδοτικά (efficiently) Αξιόπιστα και με συνέπεια (reliably and consistently) Σύστημα Βάσης (Database System): DBS = DBMS + DATA Κάποτε περιλαμβάνονται στην πιο πάνω εξίσωση και οι εφαρμογές. 8

9 Γιατί παρουσιάζουν τόσο ενδιαφέρουν οι ΒΔ;
Ερώτηση: Γιατί παρουσιάζουν τόσο ενδιαφέρουν οι Σχεσιακές Βάσεις Δεδομένων; Απάντηση Γιατί είναι η βασική πηγή πληροφοριών κάθε σύγχρονου Πληροφοριακού Συστήματος. Τραπεζικές Εφαρμογές & Χρηματιστήριο, (Διαδικτυακά) Συστήματα Κρατήσεων Ε-Διακυβέρνηση (Ανανέωση Αδειών, Φορολογία, κτλ.) Αρχεία Προσωπικού, Πελατών, κτλ (Οργανισμοί, Εταιρείες, κτλ.) Λιανική Πώληση και Διαδικτυακά Καταστήματα Τηλεπικοινωνίες, και άπειρες άλλες εφαρμογές….

10 Ποια τα Πλεονεκτήματα των ΒΔ;
1) Ανεξαρτησία Προγράμματος-Δεδομένων (Program-data independence) δηλ., Δυνατότητα αλλαγής της Φυσικής Δομής δεδομένων χωρίς να επηρεαστούν τα Προγράμματα (DBMS Application Programs / Queries) DB DBMS Database System Program

11 Ποια τα Πλεονεκτήματα των ΒΔ;
2) Δυνατότητα Εκτέλεσης Δηλωτικών Επερωτήσεων μέσω Γενικής Διεπαφής Ο Χρήστης διατυπώνει τι επιθυμεί να ανακτήσει χωρίς να ορίζει πως (δηλ., αλγόριθμο) θέλει να γίνει η ανάκτηση δεδομένων. SELECT Course_number FROM COURSE WHERE Credit_hours<4 AND Department=‘CS’ DB Database System

12 Ποια τα Πλεονεκτήματα των ΒΔ;
3) Ταυτόχρονη Επεξεργασία Πολλαπλών Δοσοληψιών Διασφαλίζει ότι τα δεδομένα θα παραμένουν σε συνεπή (consistent) κατάσταση (δηλαδή είτε όλα αποθηκεύονται ή τίποτα!) … Μέσω Υποσυστήματος Ταυτοχρονίας.

13 Ποια τα Πλεονεκτήματα των ΒΔ;
4. Μέτρα Προστασίας και Ασφάλειας Δυνατότητα περιορισμού μη-εξουδιοτημένων (unauthorized) προσβάσεων στα δεδομένα. Μέσω Υποσυστήματος Ασφάλειας (Security) 5. Διασφάλιση Μόνιμης Αποθήκευσης Δεδομένων Κάθε ολοκληρωμένη δοσοληψία (πρόγραμμα βάσης) θα καταγράψει μόνιμα τα αποτελέσματα στη βάση. Μέσω Υποσυστήματος Ανάκαμψης (Recovery) Προχωρημένες Δυνατότητες: Διασύνδεση με Διαδίκτυο, Εξόρυξη Δεδομένων (Data Mining), Ανάκτηση Δεδομένων (Information Retrieval), Γεωγραφικά Δεδομένα, Αναφορές (Reports), κτλ.

14 Κατηγορίες Μοντέλων Δεδομένων
Υψηλού Επιπέδου Μοντέλα, εννοιολογικό μοντέλο (high-level or conceptual) Παρέχει έννοιες κοντά στον τρόπο που πολλοί χρήστες καταλαβαίνουν τα διάφορα δεδομένα Π.χ., Entity-Relationship Model Χαμηλού Επιπέδου Μοντέλα (low-level or physical) Παρέχει έννοιες που περιγράφουν τις λεπτομέρειες του πως τα δεδομένα είναι αποθηκευμένα στη δευτερεύουσα μνήμη Π.χ., Specific Storage Model Ενδιάμεσου Επίπεδου Μοντέλα (Αναπαραστατικό) (Representational or implementational) Παρέχει έννοιες που είναι μεν κατανοητές από τους χρήστες αλλά όχι πολύ απομακρυσμένες από το τρόπο αποθήκευσης Π.χ., Relational Model and DB Schemas

15 Κατηγορίες Μοντέλων (Παράδειγμα Εννοιολογικού Μοντέλου)
Υψηλού Επίπεδου

16 Κατηγορίες Μοντέλων (Παράδειγμα Αναπαραστατικού Μοντέλου)
Ενδιάμεσου Επίπεδου

17 Σχήματα και Στιγμιότυπα
Σχήμα Βάσης (Database Schema) Η περιγραφή μιας βάσης. Περιλαμβάνει περιγραφές της δομής, τύπων δεδομένων, και περιορισμούς. Διάγραμμα Σχήματος: Ένας γραφικός τρόπος αναπαράστασης των πληροφοριών ενός σχήματος. Στο πιο πάνω διάγραμμα δεν φαίνονται οι τύποι δεδομένων και οι περιορισμοί. Κατάσταση Βάσης (Database State): Η πραγματική πληροφορία που αποθηκεύεται σε μια βάση μια δεδομένη στιγμή Αυτό περιλαμβάνει τη συλλογή όλων των δεδομένων της βάσης δεδομένων.

18 Σχήματα και Στιγμιότυπα
Διάγραμμα Σχήματος Κατάσταση Σχήματος τη Στιγμή Χ

19 Διαδικασία Ανάπτυξης Βάσεων
Ανάλυση Απαιτησεων Εννοιολογική Σχεδίαση (ER) Λογική Σχεδίαση (ER2Rel Mapping) Φυσική Σχεδίαση (Ευρετήρια, κτλ)

20 Β. Εννοιολογική Σχεδίαση
Αποτέλεσμα: Διάγραμμα ER (ΔΟΣ)

21 Αποτέλεσμα: Σχεσιακό Σχήμα
Γ. Λογική Σχεδίαση Αποτέλεσμα: Σχεσιακό Σχήμα

22 Έννοιες του ΔΟΣ (Οντότητες, Σχέσεις και Γνωρίσματα)
COURSE 1) Οντότητες και Γνωρίσματα Οντότητες (Entitities): είναι συγκεκριμένα αντικείμενα του mini-world που αναπαριστώνται από την βάση. Attributes (Γνωρίσματα, Πεδία ή Χαρακτηριστικά): είναι ιδιότητες που περιγράφουν μια οντότητα. 2) Συσχετίσεις (Relationships) Name 22

23 Έννοιες του ΔΟΣ (Κλειδιά)
Κάθε Οντότητα ΠΡΕΠΕΙ να έχει ένα χαρακτηριστικό το οποίο θα μας επιτρέπει να το αναγνωρίζουμε ΜΟΝΑΔΙΚΑ Π.χ., SSN για Student. Το πεδίο που αναγνωρίζει μοναδικά μια Οντότητα ονομάζεται Κλειδί της Οντότητας (Key) Ένα κλειδί (key) μπορεί να είναι σύνθετο Π.χ., VehicleTagNumber = (Number, State) Ένα κλειδί υπογραμμίζεται στο διάγραμμα Μια οντότητα μπορεί να έχει πάνω από 1 κλειδιά key 23

24 Σχεδίαση Τύπων Οντοτήτων: EMPLOYEE, DEPARTMENT, PROJECT, DEPENDENT
Βάση των προδιαγραφών διακρίνουμε τέσσερις τύπους οντοτήτων για την βάση COMPANY: DEPARTMENT PROJECT EMPLOYEE DEPENDENT Το πρώτο στάδιο της σχεδίασης περιλαμβάνει την διαγραμματική απεικόνιση των οντοτήτων μαζί με τα επί μέρους γνωρίσματα τους (όπως αυτά δίνονται από τις προδιαγραφές).

25 Δραστηριότητα 1 Προδιαγραφή Ι: Κάθε Department έχει τα ακόλουθα πεδία: α) Μοναδικό Name, β) Μοναδικό Number και ένα γ) Manager που διαχειρίζεται το department, δ) Start date του department manager. Κάθε department μπορεί να έχει ε) πολλαπλά Locations. Σχεδιάστε την οντότητα και τα γνωρίσματά της

26

27 Συσχετίσεις Συσχετίσεις: λογική σύνδεση ή εξάρτηση μεταξύ δύο ή περισσότερων οντοτήτων Οι συσχετισμοί έχουν και κατηγορήματα (ιδιότητες) που τους χαρακτηρίζουν. Πληθικότητα: αριθμός οντοτήτων που συμμετέχουν σε ένα συσχετισμό Είδη συσχετισμών (δυνατοί συνδυασμοί πληθικότητας): 1-1 (ένα προς ένα) 1-Ν (ένα προς πολλά) Ν-1 (πολλά προς ένα) Ν-Μ (πολλά προς πολλά)

28 Δραστηριότητα 2 Με βάση το πιο κάτω διάγραμμα, σχολιάστε για το λόγο πληθικότητας της συσχέτισης ΔΙΔΑΣΚΕΙ ΓΕΩΡΓΙΟΥ ΝΙΚΟΛΑΟΥ ΘΩΜΑΙΔΗΣ ΖΕΡΒΟΣ ΦΥΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΔΙΔΑΣΚΕΙ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΑΘΗΜΑ

29

30 ER-Διαγράμματα (Σύνοψη Σημειογραφίας)
Οντότητα (Δυνατή, Κανονική) χαρακτηριστικό Πλειότιμο (Multivalue) χαρακτηριστικό πρωτεύων κλειδί (primary key) A Σύνθετο (Composite) χαρακτηριστικό … εναλλακτικό κλειδί (candidate key) A Διευκρινιστικό μερικό κλειδί (partial key) A

31 ER-Διαγράμματα (Σύνοψη Σημειογραφίας)
Ασθενής Οντότητα N M Πληθυκότητες (1:1, 1:N, N:1, M:N) σύνολο συσχετίσεων Συμμετοχή μερική/ολική Πληθυκότητες με όρια l:h min:max

32 Δραστηριότητα 3 για μία βάση δεδομένων εικόνων, εντοπίστε τις οντότητες

33 Σύστημα Διαχείρισης ΒΔ Εικόνων (1/2)
Εικόνες με χαρακτηριστικά (URL, format, λεζάντα) Εικόνες: φωτογραφίες ή σχέδια (αποκλειστικά) Κάθε φωτογραφία: ημερ. λήψης και φωτογράφος Κάθε σχέδιο: ημερ. σχεδιασμού και ζωγράφος Φωτογράφος: Ον/μο, ημερ. γέν/σης και χώρα Ζωγράφος όπως φωτογράφος 33 33

34 Σύστημα Διαχείρισης ΒΔ Εικόνων (2/2)
Εικόνες οργανωμένες σε κατηγορίες Κατηγορία: όνομα, κατάλογο και πατέρα (άλλη κατηγορία) Εικόνα σε πολλές κατηγορίες και σε κάθε κατηγορία πολλές εικόνες Υπάλληλοι για τη διαχείριση κατηγοριών (αριθμός ταυτότητας και ονοματεπώνυμο) Υπάλληλος διαχειρίζεται πολλές κατηγορίες και κάθε κατηγορία έχει αναγκαστικά έναν υπάλληλο για να τη διαχειριστεί 34 34

35 Απάντηση

36 Δραστηριότητα 4 H ΒΔ ενός βιβλιοπωλείου ανταποκρίνεται στις εξής απαιτήσεις: Περιέχει πληροφορίες για βιβλία, τους συγγραφείς τους, του πελάτες καθώς και τις παραγγελίες που έχει δώσει κάθε πελάτης. Παρατήρηση Θεωρείστε ότι κάθε βιβλίο έχει ένα συγγραφέα και κάθε παραγγελία αφορά ένα πελάτη.

37 Διάγραμμα Οντοτήτων-Συσχετίσεων

38 Σχεσιακό μοντέλο BOOK (BID, TITLE, AID, SUBJECT, QUANTITY- IN-STOCK)
AUTHOR (AID, FIRST-NAME, LAST-NAME) CUSTOMER (CID, FIRST-NAME, LAST-NAME) ORDER-DETAILS (OID, BID, QUANTITY) ORDER (OID, CID, ORDER-YEAR) ASSUMPTIONS:

39 Δραστηριότητα 5 Πρωτάθλημα ( τι μπορεί να αφορά?)
Σχεδιάστε τη ΒΔ του Πρωταθλήματος Ποδοσφαίρου, ακολουθώντας τα βήματα: Εντοπισμός βασικών εννοιών της ΒΔ Επιλογή οντοτήτων, κατηγορημάτων και κλειδιών Αναγνώριση συσχετίσεων και κατηγορημάτων τους & εντοπισμός τύπου τους Πρόχειρος σχεδιασμός Βελτιώσεις & τελικός σχεδιασμός Πρωτάθλημα ( τι μπορεί να αφορά?) Κατηγορίες Ομάδες Παίκτες Μάνατζερ 39 39