Il modello relazionale: valori nulli, vincoli e chiavi

Il modello relazionale: valori nulli, vincoli e chiavi

codifica dell'informazione mancante

La struttura del modello relazionale è di certo molto robusta e potente. Tuttavia essa stessa impone un certo grado di rigidità, senza la quale, le informazioni su cui si lavora possono risultare, di fatto, inutilizzabili. Prendiamo in considerazione una relazione così definita:

METEO(località, tempMin, tempMax, forzaMare, vento)

è possibile che si presenti il caso in cui alcuni valori non siano immessi perché logico che non vi siano (valore della forza del mare a Milano) o perché non sono pervenuti o ancora perché vi è totale incertezza. In tutti questi casi viene utilizzato un valore, che esprime proprio l'assenza di informazione ed è detto nullo o null. Il valore lo si ritrova in ogni dominio DB_iB.

Intuitivamente una considerazione da farsi è che se all'interno di una relazione figurano molti valori nulli, allora il contenuto di quella stessa relazione potrebbe essere del tutto inutile. Si guardi all'ultima tupla della tabella: non fornisce alcuna informazione. Quali meccanismi sono a disposizione perché i dati contenuti all'interno delle relazioni non siano prive di senso o inconsistenti? Che cosa, allora, permette ad una semplice tabella (come di quelle che se ne possono creare su fogli elettronici) di differire da una relazione del modello relazionale?

vincoli

Il modello relazionale contempla l'applicazione e il rispetto di regole, che ogni tupla deve necessariamente soddisfare affinché quell'istanza di relazione venga considerata legale. Le regole prendono il nome di vincoli  (o in inglese integrity constraints) e da qui possiamo rivedere ed aggiungere qualcosa alla definizione di relazione.

a Una relazione è un'istanza legale dello schema, che soddisfa precise regole.

È possibile, allora, individuare due categorie di vincoli:

• intrarelazionale, se il suo soddisfacimento è legato a singole relazioni della base di dati.
• interrelazionale, se il suo soddisfacimento comporta il coinvolgimento di più relazioni.

Vincolo di dominio

            Il vincolo di dominio fa parte dei vincoli di tipo intrarelazionale, tipicamente è una regola che soddisfa un solo valore ed impone una restrizione sul dominio dell'attributo.

Vincolo di tupla

            Anche questo vincolo rientra nella categoria dei vincoli intrarelazionali. Questa regola impone che tutti i valori immessi debbano essere in accordo con gli altri all'interno della tupla.

In questo caso l'attributo voto ha come dominio i valori che sono tra 18 e 30 e la lode può esservi oppure no. In questo caso vincoli di dominio non vengono violati, perché considerati singolarmente, sono corretti. Viceversa non viene rispettato il vincolo di tupla, in quanto non è pensabile che venga assegnata la lode se il voto non è uguale a 30.

Vincoli tra relazioni

            Tipicamente può essere richiesto che (e quindi può essere stabilito un vincolo secondo cui) un certo numero di targa non compaia nella relazione Multa se non figura prima nella relazione Infrazioni. Esiste un altro genere di vincolo detto vincolo di integrità referenziale, che poggia sul concetto di chiave.

chiavi

Una delle principali regole, che il metodo relazionale impone, è l'unicità della tupla all'interno della relazione. Infatti il metodo relazionale si basa sulla definizione di prodotto cartesiano, che esclude la possibilità di ripetizioni. Prendiamo in considerazione una generica relazione r, dotata di k attributi. Per comodità, allora, definiamo X come l'insieme degli attributi su r, tale che

poiché una relazione senza attributi non ha senso, possiamo supporre che X non sia vuoto. All'interno di una relazione, allora, non possono esservi tuple uguali, cioè, aventi i valori degli attributi tutti uguali, formalizzando:

laddove per X consideriamo l'insieme di tutti gli attributi sulla relazione. Supponiamo di prendere un sottoinsieme di X, cioè solo una parte degli attributi di r, in particolare :

• se K = X

per quanto detto sopra ogni tupla è identificabile univocamente.

• se

possono verificarsi due condizioni:

• 

vale a dire che il sottoinsieme K degli attributi riesce ad individuare univocamente ogni tupla.

• K non è superchiave.

Guardiamo la seguente tabella. Su di essa sono definiti cinque attributi: matricola, nome, cognome, voto e lode. Poiché, il DBMS non consente l'inserimento di due tuple uguali, allora prendendo l'insieme di tutti gli attributi di questa tabella, possiamo univocamente estrarre le tuple di nostro interesse.

Tuttavia, invece di considerare tutti gli attributi della relazione, prendiamo solo un sottoinsieme ad esempio gli attributi matricola, nome e cognome. Attraverso questi riesco ad identificare tuple univocamente? Ebbene, sì. Quindi, in questo esempio, essendo l'insieme X = e K = ed essendo possibile l'identificazione univoca di ogni singola tupla, K è detta superchiave.

a È bene notare che la superchiave può non essere unica: considerato K = , K è ancora superchiave.

Consideriamo ancora K, ripetendo, di fatto il ragionamento precedente e supponiamo che K sia superchiave. Se non esiste un sottoinsieme di attributi incluso in K, tale da non costituire una superchiave, allora K è detto superchiave minimale.

Nel caso della tabella, K = è superchiave minimale.

Generalmente all'interno di una base di dati sono ammessi i valori nulli. Se questi vengono però assegnati ad attributi, che vanno a costituire la superchiave o la superchiave minimale, le tuple non garantiscono più la possibilità di far riferimento ad esse univocamente.

Pertanto si impone, tramite un vincolo, che un determinato attributo (o anche più d'uno) non può assumere il valore null, definendo così una cosiddetta chiave primaria (generalmente, per questioni di notazione, le chiavi primarie sono sottolineate).

vincolo di integrità referenziale

Tra i vincoli di integrità interrelazionale, vi è il vincolo di integrità referenziale detto anche in inglese foreign key o referential integrity constraint. Si dice che vi è un vincolo di integrità referenziale tra un insieme di attributi X di una relazione RB_1B e un'altra relazione RB_2B , se i valori su X dell'istanza di RB_1B compaiono come valori della chiave primaria dell'istanza di RB_2B.

caso semplice - la chiave primaria di RB_2B è unica e pertanto composta di un solo attributo X = :

Nel nostro esempio la chiame primaria dell'istanza Studente compare come valore all'interno dell'istanza Esami di basi di dati. Di fatto c'è un'uguaglianza tra i valori all'interno delle due istanze.

caso generale - siano X = , laddove K è l'insieme delle chiavi primarie su RB_2B, allora:

in altre parole, se i valori assegnati alle chiavi primarie sono non nulli, allora tutti i valori che figurano in RB_1B, compaiono come valori delle p chiavi primarie di RB_2B.

Questi appunti sono stati scritti da hunter85 per il sito HTUhttps://www.quellidiinformatica.orgUTH. Il presente documento non è da considerarsi privo di errori, mancanze o quant'altro, pertanto è consigliata una lettura critica del testo e non limitata a questo. Per segnalazioni o suggerimenti è possibile utilizzare il servizio di messaggistica messo a disposizione della comunità.