Datamodellering en –verwerking 8C020 college 1ste week

Presentatie over: "Datamodellering en –verwerking 8C020 college 1ste week"— Transcript van de presentatie:

1 Datamodellering en –verwerking 8C020 college 1ste week
docent: Dragan Bošnački Biomodellering en Bioinformatica, BMT WH 3.101 Tel. 5159 ,

2 Inhoud, Motivatie Datamodellering/Databases Waarom? Bioinformatica
Veel databases gebruikt in academia en bedrijfsleven: GenBank, SwissProt, KEGG, Reactome, … Alledaagse leven: geldautomaat, via Internet kopen en reserveren, studentenadministratie, … Processmodellering databewerking Parallelle programma’s Keerpunt: Multi-core processoren Biologische processen-processen in informatica Systeembiologie

3 Doel van het vak kennis en inzicht in
elementaire concepten met betrekking tot informatiesystemen/databases ontwikkeling van informatiesystemen/databases kennis van moderne methoden voor het specificeren en ontwerpen van databases datamodelleren procesmodelleren ervaring met het modelleren van informatiesystemen en de manipulatie van gegevens met behulp van een querytaal  ervaring met het ontwikkelen van een relationele database met Microsoft Access Modelleren van- en redeneren over biologische processen

4 Onderwerpen college Informatiesystemen, Databases
Datamodelleren, Entiteit-relatie model Database modelleren, Relationeel model Querytalen, SQL Database implementeren, Microsoft Access Procesmodelleren, formele modelen, Petri netten, verificatie Analogie biologische – computationele/berekenings processen (vorig jaar)

5 Literatuur Collegedictaat Datamodellering en –verwerking 8C020
G.J. Houben en N. H. L. Kuijpers Boek Database Systems Concepts A. Silberschatz, H.F. Korth, S. Sudarshan McGrow-Hill, 2002

6 Data, Cijfers, Mededelingen
Afronding: opdracht deel A opdracht deel B schriftelijk tentamen Cijfer: 50% tentamen 50% opdracht Allebei voldoende

7

8 Voorbeeld Datamodelleren
We willen records/rijen over genen met records/rijen over clusters koppelen Elk cluster kan met één of meer genen gekoppeld worden Elk gen is gekoppeld met hoogstens één cluster De koppeling is geimplementeerd door introductie van nieuwe velden in de rijen (nieuwe kolommen in de tabel) Vraag: Waar willen we nieuwe kolomen introduceren – in de gentabel of in de clustertabel? Antwoord: in de gentabel Efficienter oplossing we weten het aantal kolomen van te voren Slechts een extra kolom

9 Voorbeeld Procesmodelleren
Prog/Proc A: Print A1; Print A2 Prog/Proc B: Print B1; Print B2 Outcomes: A1;A2;B1;B2 A1;B1;B2;A2

10 Voorbeeld Procesmodelleren
Proc A: Proc B: X=1; Y = 0 Y=4 ; X = X+Y We want X == 5 after Proc A has ended Solution: Proc A: Proc B: Block(Y); X=1; Y = 0 Y=4 ; X = X+Y; Release(Y)

11 Voorbeeld Procesemodelleren
Proc A: Proc B: X= … ; Y=… ; Y=… ; X=… ; Proc A: Proc B: Block X; Block Y; Block Y; Block X; X= … ; Y=… ; Y=… ; X=… ; Release Y; Release X; Release X Release Y

12 Voorbeeld procesmodeleren
Proc A: Proc B: Block X; Block Y; Block Y; Block X; X= … ; Y=… ; Y=… ; X=… ; Release Y; Release X; Release X Release Y Trouble – besides the “normal” execution A: Block X; A: Block Y; A: Release Y; A: Release X; B: … there is also a blocking one A: Block X; B: Block Y; Deadlock!

13 Informatiesystemen van gegevens naar informatie Informatiesysteem
Een systeem voor opslaan en processeren van informatie Algoritmen + Datastructuren = Programmeren Processen + Informatie (Data) = Information System ? Belangrijk in alledagse leven Voorbeelden: WWW – a gigantisch (gedistribueerd) informatiesystem ATM machinens Mobile phone studyweb

14 Databases Database centraal concept (onderdeel) van een informatie systeem Georganiseerde gerelateerde informatie DataBase Management System (DBMS) Bieden aan de gebruikers een efficiente manier voor processeren van informatie

15 Conceptueel model het maken van een conceptueel model - één van de belangrijkste stappen in de ontwikkeling van een informatiesysteem conceptueel model – een abstracte beschrijving van de functionaliteit een conceptueel model bevat twee aspecten statische eigenschappen: data dynamische eigenschappen: processen

16 Benadering de data en het proces zijn allebei belangrijk:
samen geven zij een integrale beschrijving het ontwerp van een volledig conceptueel model is niet eenvoudig het ontwikkelen van het model gebeurt stap voor stap twee mogelijke benaderingen datagericht: eerst de data, dan het proces procesgericht: eerst het proces, dan de data

17 Datamodelleren de datagerichte benadering stelt de data centraal:
het proces wordt beschreven in termen van de data datamodelleren (gegevensmodelleren) het beschrijven van welke gegevens relevant zijn hoe die gegevens met elkaar in verband staan in het ontwikkelingstraject van een informatiesysteem is datamodelleren het maken van een conceptueel model waarbij de ontwerper zich concentreert op de data

18 Entity Relationship Model
Entity-Relationship Model (ER Model, ERM) [Chen, 1976] één van de meest gebruikte technieken ERM gebruikt twee concepten: entiteit: object uit de relevante belevingswereld relatie: verband tussen entiteiten ERM Communicatiemiddel tussen ontwerpers en gebruikers: eenvoudig te gebruiken veel CASE-tools beschikbaar voor ondersteuning de modelleerconcepten blijken intuïtief

19 ER-Diagram conceptueel model voor een specifieke situatie
bestaat formeel uit een ER-model en een ER-diagram ER-model een gedetailleerde, logische representatie van gegevens ER-diagram grafische representatie van een ER-model vaak gebruikt men een ER-diagram en drukt daarmee eenvoudige belangrijkste onderdelen van een ER-model uit

20 Entiteit entiteit - een relevant begrip uit het objectsysteem
een concept in de gebruiksomgeving waarover we gegevens willen bijhouden (persoon) werknemer, student, patiënt (plaats) woonplaats, stad, land (object) machine, gebouw, auto (gebeurtenis) verkoop, registratie, verlenging (concept) rekening, cursus, afdeling

21 Entiteit-type een entiteit-type (entiteit-klasse)
een collectie van entiteiten met gemeenschappelijke eigenschappen representatie van entiteit-types in ER-diagram:

22 Entiteit-instantie een entiteit-instantie (van een entiteit-type)
(het bestaan van) een enkel element van het entiteit-type een entiteit-type geeft een generieke beschrijving van hoe de specifieke entiteit-instanties van het entiteit-type er uit kunnen zien relevante eigenschappen van entiteit-type PERSONEELSLID : PERSONEELSNUMMER NAAM ADRES WOONPLAATS JAAR-IN-DIENST GEBOORTEDATUM

23 Entiteit-instantie (2)
twee instanties van PERSONEELSLID Anna Baanders Carla Derks Markt 3 Groenplein 2 Eindhoven Eindhoven

24 Atribuut-type een attribuut(-type) (van een entiteit-type)
beschrijft een karakteristieke eigenschap van een entiteit-instantie van dat entiteit-type die van belang is binnen het objectsysteem attribuut-typen van het entiteit-type STUDENT: STUDENTNUMMER, NAAM, ADRES, TELEFOONNUMMER attribuut-typen van het entiteit-type AUTO: VOERTUIGIDENTIFICATIE, KLEUR, GEWICHT, VERMOGEN attribuut-typen van het entiteit-type WERKNEMER: WERKNEMERSNUMMER, NAAM, ADRES, VAARDIGHEDEN

25 Entiteit-type met atribuut-typen

26 Kandidaat-sleutel een kandidaat-sleutel (van een entiteit-type)
attribuut-type (of verzameling van attribuut-typen) dat elke instantie van het type uniek identificeert en onderscheidt van de andere instanties van dat type STUDENT: STUDENTNUMMER AUTO: VOERTUIGIDENTIFICATIE WEDSTRIJD: combinatie van THUIS-TEAM en UIT-TEAM WERKNEMER: combinatie van NAAM en ADRES, of WERKNEMERSNUMMER

27 Primaire-sleutel primaire sleutel (van een entiteit-type) -
één van de kandidaat-sleutels van dat type: het is de kandidaat-sleutel waarvan is bepaald dat die de entiteit-instanties uniek identificeert

28 Primaire sleutel (2) richtlijnen voor primaire sleutels:
kies sleutels met waarden die niet veranderlijk zijn in de tijd kies geen sleutels met (ook) waarden als onbekend of niet van toepassing kies in plaats van grote samengestelde sleutels één kunstmatig attribuut-type: surrogaat-sleutel

29 Meervwaardig atribuut-type
een meerwaardig attribuut-type - een attribuut-type dat meer dan één waarde kan hebben voor elke entiteit-instantie

30 Relatie-type een relatie-type
een verband tussen entiteit-instanties van één of meer entiteit-typen dat van belang is binnen het objectsysteem

31 Voorbeeld

32 Atribuut-type van relatie
ook een relatie-type kan attribuut-typen (eigenschappen) hebben

33 Graad van relatie-type
de graad van een relatie-type duidt het aantal aan van de verschillende entiteit-typen betrokken in de relatie (1) unair (2) binair (3) ternair zelden hoger dan 3

34 Unair relatie-type

35 Unair relatie-type

36 Binair relatie-type

37 Ternair relatie-type

38 Cardinaliteit cardinaliteit van een relatie-type
het aantal entiteit-instanties van een entiteit-type die geassocieerd kunnen zijn met elke entiteit-instantie van een ander entiteit-type voorbeeld van “veel”

39 Minimum/maximum/vrij/verplicht