Santykinė algebra duomenų bazėse: operacijos, pavyzdžiai

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 05:34

Paprastai duomenų bazių sistemose yra užklausų kalba, kuri gali padėti vartotojams pateikti užklausų egzempliorių. Yra du tokie tipai – reliacinė algebra ir reliacinis skaičiavimas. Pirmoji yra procedūrinė užklausos kalba, kuri kaip įvestį priima ryšių pavyzdžius, o kaip išvestį pateikia ryšių pavyzdžius. Tam naudoja vienanarį arba dvejetainį skaičiavimą. Reliacinė algebra atliekama rekursyviai, o tarpiniai rezultatai traktuojami kaip santykiai.

Dekarto gaminys (Χ)

Sujungia informaciją iš dviejų skirtingų santykių į vieną.

Žymėjimas – r Χ s, kur r ir s yra santykiai, o jų išvestis bus apibrėžta kaip

r Χ s={qt | q ∈ r ir t ∈ s}.

Išvada. Nustatomas ryšys, kuriame rodomos visos knygos ir straipsniai, parašyti naudojant mokymo programą.

Pervardyti operacija (ρ).

Reliacinės algebros santykis yra rezultatai, bet be jokio pavadinimo. Pervadinimo operacija leidžia pakeisti išvesties reikšmę, pažymėtą mažąja graikiška raide ρ.

Pavadinimas – ρ _x (E), kur E išraiškos rezultatas saugomas su pavadinimux.

Papildomos operacijos:

• nustatyti sankryžą;
• užduotis;
• natūralus ryšys.

Santykinis skaičiavimas

Tai neprocedūrinė užklausos kalba, tai reiškia, kad ji nurodo, ką daryti, bet nepaaiškina, kaip tai įgyvendinti. Reliacinis skaičiavimas yra dviejų formų:

• koreliacijos skaičiavimas;
• kintamųjų diapazonų filtravimas.

Pažymėjimas – T/būsena: pateikia visas T korteles, kurios atitinka sąlygą. Rezultatas. Grąžina eilutes su pavadinimu. TRC galima kiekybiškai įvertinti. Galite naudoti egzistencinius (∃) ir universalius kvantorius (∀). Išvada. Aukščiau pateikta užklausa duos tokį patį rezultatą kaip ir ankstesnė.

Domeno santykio skaičiavimas KDR

Filtro kintamasis naudoja atributo domeną, o ne sveikųjų skaičių reikšmes (kaip tai daroma anksčiau minėtame TRC).

Žymėjimas – {a ₁, a ₂, a ₃, …, a | P (a ₁, a ₂, a ₃, …, a)}, kur a1, a2 yra atributai, o P žymi formules, sudarytas naudojant vidines reikšmes.

Išvada. Nustato straipsnį, puslapį ir temą iš TutorialsPoint santykio, kur tema yra duomenų bazė.

Kaip ir TRC, KDR taip pat gali būti rašoma naudojant egzistencinius ir universalius kvantorius. KDR taip pat apima reliacinės algebros operatorius. Skaičiavimo, skaičiavimo ir ryšių tarp taškų raiškos stiprumas yra lygiavertis.

Reliacinio skaičiavimo ir algebros variantai ir schemos

ER modelis, konceptualizuotas diagramose, suteikia gerą pagrindinių ryšių apžvalgą, kurią lengviau suprasti. Scheminiai atvaizdavimai gali būti susieti su reliacine schema, ty jie gali būti sukurti kartu. Neįmanoma importuoti visų ER apribojimų į reliacinį modelį, tačiau galima sugeneruoti apytikslę struktūrą. Yra keli procesai ir algoritmai diagramoms konvertuoti į šią sistemą. Kai kurie iš jų yra automatizuoti, o kiti sukurti rankiniu būdu. ER diagramas daugiausia sudaro šie kriterijai:

• esinys ir jo atributai;
• link, kuri yra aukščiau nurodytų reikšmių sąsaja.

Objektų ir santykių palyginimas vyksta įvairiais būdais ir schemomis. Pavyzdžiui, esybė yra realaus pasaulio objektas su tam tikrais atributais. Suderinimo procesas, algoritmas yra toks:

• sukurkite lentelę kiekvienam objektui;
• atributai turėtų tapti lentelės laukais su atitinkamais duomenų tipais;
• pareikšti pirminį raktą.

Ryšys yra subjektų asociacija. Kompiliavimo procesas yra toks:

• sukurti santykių lentelę;
• pridėkite visų dalyvaujančių objektų pirminius raktus kaip lentelės laukus su atitinkamais duomenų tipais;
• jei ryšys turi kokį nors atributą, kiekvieną atributą nustatykite kaip lentelės lauką;
• sujungti pirminį raktą, kuris sudaro viskąlikusi dalis dalyvaujantiems objektams;
• nurodykite visus išorinio rakto apribojimus.

Silpnų rinkinių ir hierarchinių objektų rodymas vyksta pagal tam tikrą sistemą. Visų pirma, būtina suprasti esminius šių vertybių pagrindus ir apibrėžimus. Silpnas funkcijų rinkinys yra tas, kuris neturi jokio su juo susieto pirminio rakto. Rodymo procesas yra toks:

• sukurkite lentelę silpnam objektų rinkiniui;
• pridėkite visus atributus prie schemos kaip lauką;
• nurodykite pirminį identifikavimo raktą;
• nustatyti visus išorinio rakto apribojimus.

Hierarchiniai objektai, pagrįsti reliacinės algebros kalbos specializacija arba apibendrinimu, rodomi nuoseklių objektų pavidalu. Algoritmas yra toks:

• kurti lenteles visiems aukštesnio žemesnio lygio objektams;
• pridėkite pirminius raktus;
• žemame lygyje įgyvendinkite visus kitus žemesnio lygio objektų atributus;
• pareikšti pirminius lentelės raktus;
• nustatyti išorinio rakto apribojimus.

Esamos informacijos apibūdinimo, saugojimo, keitimo parinktys

SQL yra reliacinių duomenų bazių programavimo kalba. Jis sukurtas naudojant algebrą ir koreliacijos skaičiavimus. SQL pateikiamas kaip paketas su visais pagrindiniais DBVS paskirstymais. Jame yra duomenų ir kalbų, skirtų jais manipuliuoti. Naudodami reliacinės algebros SQL duomenų apibrėžimo ypatybes, galite kurti ir modifikuoti duomenų bazės schemą,o valdymo ir reguliavimo ypatybės bei duomenų pakeitimai leidžia saugoti ir gauti sistemoje įdiegtą informaciją. Struktūrai ir sistemai apibrėžti naudoja šį komandų rinkinį:

• kuria naujas duomenų bazes, lenteles ir rodinius iš DBVS.
• meta komandas.
• pakeičia duomenų bazės schemą.
• ši komanda prideda atributą prie eilutės objekto.

SQL turi duomenų manipuliavimo kalbą (DML). Jis modifikuoja duomenų bazės egzempliorių įterpdamas, atnaujindamas ir ištrindamas informaciją. DML atsakinga už visų duomenų keitimą. SQL yra toks komandų rinkinys DML skyriuje:

1. SELECT yra viena iš pagrindinių užklausos komandų. Tai analogiška reliacinės algebros projekcijos operacijai. Jis parenka atributus pagal sąlygą, aprašytą WHERE sąlygoje.
2. FROM – šioje dalyje pavadinimas yra argumentas, pagal kurį turi būti pasirenkami/projektuojami atributai. Jei pateikiamas daugiau nei vienas pavadinimas, šis elementas atitinka Dekarto sandaugą.
3. WHERE – šioje skiltyje nurodomas predikatas arba sąlygos, kurios turi būti įvykdytos, norint kvalifikuoti numatomą atributą.

Taip pat yra komandos:

• įterpti;
• keičiamos reikšmės;
• ištrinti.

Reliacinės algebros užklausų kūrimas

Kuriant paiešką, užduotis yra rasti operacijų struktūrą, kuri atves į teisingą išvestį. Pagrindinės reliacinės algebros operacijos yra paprastosoperacijos su vienu ar dviem ryšiais kaip operandais. Bendras sekos poveikis lemia galutinį rezultatą. Kadangi reliacinės algebros sistema duomenų bazėse yra gana paprasta, daug tarpinių rezultatų galima gauti prieš pasiekiant galutinę išvestį, jie taip pat naudojami kaip operandai, kurie sukuria naujus gautus duomenis.

Daugumai operatorių užklausų ir jų vykdymo tvarka nėra svarbi, o tai reiškia, kad tą pačią išvestį galima pasiekti skirtingais būdais formuojant ir derinant tarpinius duomenis. Praktiškai duomenų bazės paieška yra gana paprasta. Operacijų ir tarpinių rezultatų atlikimo sistemą nustato užklausų optimizatorius. Formuojant klausimus, reikalavimus reikia

pirmiausia pasirinkti, kokie ryšiai reikalingi atsakymui gauti, o tada nurodyti operacijas ir tarpinius rezultatus. Reliacinės algebros užklausos struktūrą rezultatų duomenų bazėje galima pavaizduoti kaip diagramą. Reikalavimų optimizatoriai stengiasi organizuoti vykdymą kuo efektyviau. Praktiškai tai paprastai reiškia, kad jie stengiasi kuo greičiau sumažinti tarpinius rezultatus. Įprasti reliacinės algebros pavyzdžiai padės tai padaryti.

1 pavyzdys.

Informacijos poreikis: informacija apie 1996 m. modelio transporto priemones, kurių 1999 m. apžiūros metu buvo nustatyti trūkumai.

Pirmiausia rodoma informacija apie automobilius, kad būtų galima suprasti visų ryšio atributų reikšmes. Informacija apie patikrinimus saugoma lentelėje „Patikrinimas“, o jei aptinkamagedimų, jie įrašomi į lentelę „Problema“. Taigi, šios trys lentelės reikalingos norint gauti reikiamą informaciją.

Įdomūs tik 1996 m. automobiliai. Transporto priemonės modelio diapazonas pateikiamas kaip nustatyto atributo reikšmė transporto priemonės informacijos lentelės eilutėje. Pirmąjį tarpinį rezultatą sudaro eilės, atitinkančios 1996 m. variantus.

Todėl reikalingos tik šį laikotarpį apimančios eilutės. Norėdami juos išgauti, turite naudoti pasirinkimą. Dabar yra automobilių ir apžiūrų, kurių reikėjo. Tada eilutės sujungiamos naudojant sujungimo operaciją. Jie turi būti sujungti bendru registro numeriu, nes tai yra vienintelis bendras stulpelis, naudojamas natūralus sujungimas.

Norėdami sužinoti, ar patikrinimų metu kilo problemų, turite susieti problemų eilutes su patikrinimu. Prijungę valdymo eilutes prie automobilių, šį rezultatą galite prijungti prie gedimų lentelės. Prisijungimas turi būti pagrįstas bendru registracijos numeriu ir patvirtinta data. Tai vieninteliai bendri stulpeliai lentelėse, todėl naudojamas natūralus sujungimas.

Skaičiavimo parinktys be tarpinių rezultatų

2 pavyzdys.

Būtina informacija: 1995 m. ar senesnių modelių transporto priemonių, kurios nebuvo išbandytos 2000 m., vairuotojo vardas. Vardas yra lentelėje "Vairuotojas". Teisėsaugos institucijos aprašytos lentelėje „Apžiūra ir automobiliai valgyklos automobilyje“. TaigiTaigi reikalingos šios trys lentelės. Pirmiausia reikia išsiaiškinti automobilius, kurie nebuvo tikrinami 2000 m. Neįmanoma išspręsti šios problemos naudojant tik lentelėje nurodytus patikrinimus, nes joje pateikiami duomenys apie tuos patikrinimus, kurie buvo atlikti, o ne apie tuos, kurie nebuvo atlikti. Ši problema išspręsta ieškant papildomų automobilių, kurie būtų patikrinti iki 2000 m. Tiesą sakant, reikalingi tik jų registracijos numeriai.

Be aukščiau pateiktų pavyzdžių yra ir kitų pavyzdžių, kurie parodo, kaip pakeisti arba rasti informaciją. Užklausos variantus galima optimizuoti naudojant specialias operacijas. Tiesą sakant, kad duomenų paieška ir radimas būtų kuo lengvesnis ir paprastesnis, yra reliacinio skaičiavimo modelis.

Kur informacija yra apsaugota ir apsaugota

Reliacinės algebros reliacinių duomenų modelis saugomas failų formatais, kuriuose yra įrašų. Fiziniu lygmeniu tikroji informacija fiksuojama elektromagnetiniu formatu kokiame nors įrenginyje. Šiuos saugojimo įrenginius galima suskirstyti į tris kategorijas:

1. Pagrindinis. Į šią kategoriją įeina atmintis, kuri yra tiesiogiai pasiekiama procesoriaus. Registrai, greitoji atmintis (cache) ir pagrindinė atmintis (RAM) yra tiesiogiai prieinami centrinei, nes jie visi yra pagrindinėje plokštėje arba mikroschemų rinkinyje. Ši saugykla paprastai yra labai maža, itin greita ir nestabili. Norint išlaikyti būklę, reikalingas nuolatinis maitinimo š altinis. Jei nepavyksta, prarandami visi jo duomenys.
2. Antrinė. Naudojamas informacijai saugoti ateičiainaudoti arba sukurti atsarginę kopiją. Apima atminties įrenginius, kurie nėra procesoriaus mikroschemų rinkinio ar pagrindinės plokštės dalis, pvz., magnetinius diskus, optinius diskus (DVD, CD ir kt.), standžiuosius diskus, „flash drives“ir magnetines juostas.
3. Trečias. Naudojamas dideliems duomenų kiekiams saugoti. Kadangi tokie saugojimo įrenginiai yra išoriniai kompiuterinei sistemai, jie yra lėčiausi pagal greitį. Šios saugojimo programėlės dažniausiai naudojamos visos sistemos atsarginėms kopijoms kurti. Optiniai diskai ir magnetinės juostos plačiai naudojami kaip tretinė saugykla.

Specialios reliacinės algebros operacijos yra svarbios užklausos efektyvumui.

Saugyklos struktūra

Kompiuterio sistemoje yra aiškiai apibrėžta atminties hierarchija. CPU turi tiesioginę prieigą prie pagrindinės sistemos, taip pat įtaisytųjų registrų. Prieigos prie pagrindinės atminties laikas yra akivaizdžiai mažesnis nei procesoriaus greitis. Siekiant sumažinti šį neatitikimą, įvedama talpykla. Talpykloje yra greičiausias prieigos laikas ir yra duomenys, kuriuos dažniausiai pasiekia centrinis procesorius.

Atmintis su greičiausia prieiga yra pati brangiausia. Dideli saugojimo įrenginiai užtikrina mažą greitį ir yra pigesni, tačiau juose galima saugoti didelius duomenų kiekius, palyginti su procesoriaus registru arba talpykla.

Magnetiniai ir standieji diskai yra labiausiai paplitę antriniai saugojimo įrenginiai šiuolaikinėse kompiuterių sistemose. Jie vadinami magnetiniaismetalinis pagrindas. Šie diskai yra vertikaliai ant veleno. Skaitymo / rašymo galvutė juda tarp jų ir naudojama tokiai vietai po apačia įmagnetinti arba pašalinti. Jį galima atpažinti kaip 0 (nulis) arba 1 (vienas).

Stanieji diskai suformatuojami tiksliai nustatyta tvarka, kad būtų galima efektyviai saugoti duomenis. Jame yra daug koncentrinių apskritimų, vadinamų takais. Kiekvienas takelis toliau skirstomas į sektorius, kuriuose paprastai saugoma 512 baitų duomenų.

Failo operacijos

Reliacinės algebros kalbos sistemos ir jos duomenų bazės operacijas galima iš esmės suskirstyti į dvi kategorijas:

• atnaujinti;
• paieška.

Pirmoji kategorija keičia duomenų reikšmes įterpiant, ištrinant arba atnaujinant. Kita vertus, paieškos operacijos neredaguoja informacijos, o ištraukia ją po pasirenkamo sąlyginio filtravimo. Abiejų tipų operacijose atranka atlieka svarbų vaidmenį. Be failo kūrimo ir ištrynimo, su jais gali būti atliekamos kelios operacijos:

1. Atidaryti – yra vienu iš dviejų skaitymo arba rašymo režimų. Pirmuoju atveju operacinė sistema niekam neleidžia keisti duomenų. Kitaip tariant, duomenys tik skaitomi. Skaitymo režimu atidaryti failai gali būti bendrinami tarp kelių objektų. Rašymo režimas leidžia keisti duomenis. Failus galima skaityti, bet negalima bendrinti.
2. Uždaryti yra pati svarbiausia operacija operacinės sistemos požiūriu, nes pašalinami visi užraktai(jei bendrinamas režimas), išsaugo duomenis (jei modifikuoti) antrinėje laikmenoje ir išleidžia visus su failu susijusius buferius ir tvarkykles.
3. Indeksavimas yra informacijos struktūros metodas, leidžiantis efektyviai išgauti įrašus iš sistemos failų, remiantis kai kuriais atributais, kur sistema buvo įdiegta. Apibrėžta pagal atributus.

Indeksavimas gali būti tokio tipo:

1. Pirminis yra apibrėžtas užsakytame duomenų faile. Informacijos failas sutvarkytas rakto lauke.
2. Antrinis indeksas, sugeneruotas iš lauko, kuris yra kandidatas į raktą ir turi unikalią reikšmę kiekviename įraše arba neturi rakto su pasikartojančiomis reikšmėmis.
3. Klasterizavimas apibrėžiamas tvarkingame duomenų faile, lauke be rakto.

Duomenų bazės valdymo sistema arba DBVS reiškia technologiją, skirtą maksimaliai efektyviai saugoti ir gauti vartotojo informaciją kartu su atitinkamomis saugos priemonėmis. Atidžiau išnagrinėjus šį klausimą, daroma išvada, kad reliacinė algebra yra operatorių kalba, kuri santykius priima kaip argumentus ir grąžina juos kaip rezultatą.