Relāciju algebra datu bāzēs: darbības, piemēri

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 05:35

Parasti datu bāzu sistēmas ir aprīkotas ar vaicājumu valodu, kas var palīdzēt lietotājiem veikt vaicājumu gadījumiem. Ir divi šādi veidi - relāciju algebra un relāciju aprēķini. Pirmā ir procesuālā vaicājuma valoda, kas izmanto attiecību gadījumus kā ievadi un izvada piemēru relācijas kā izvadi. Šim nolūkam izmanto unāros vai bināros aprēķinus. Relāciju algebra tiek veikta rekursīvi, un starprezultāti tiek uzskatīti par relācijām.

Dekarta produkts (Χ)

Apvieno informāciju no divām dažādām attiecībām vienā.

Apzīmējumi - r Χ s, kur r un s ir attiecības, un to izvade tiks definēta kā

r Χ s={qt | q ∈ r un t ∈ s}.

Secinājums. Iestata attiecības, kas parāda visas grāmatas un rakstus, kas rakstīti, izmantojot apmācību.

Pārdēvēšanas darbība (ρ).

Relāciju algebras relācija ir rezultāti, bet bez nosaukuma. Pārdēvēšanas darbība ļauj mainīt izvades vērtību, kas apzīmēta ar mazo grieķu burtu ρ.

Apzīmējums - ρ _x (E), kur tiek saglabāts izteiksmes E rezultāts ar nosaukumux.

Papildu darbības:

• iestatīt krustojumu;
• uzdevums;
• dabisks savienojums.

Relāciju aprēķins

Šī ir neprocedūra vaicājumu valoda, kas nozīmē, ka tā norāda, kas jādara, bet nepaskaidro, kā to ieviest. Relāciju aprēķins pastāv divos veidos:

• korelācijas aprēķins;
• mainīgo diapazonu filtrēšana.

Apzīmējums - T/State: atgriež visus T korespondences, kas atbilst nosacījumam. Rezultāts. Atgriež kopas ar nosaukumu. TRC var kvantitatīvi noteikt. Varat izmantot eksistenciālos (∃) un universālos kvantorus (∀). Secinājums. Iepriekšējais vaicājums dos tādu pašu rezultātu kā iepriekšējais.

Domēna relāciju aprēķins KDR

Filtra mainīgais izmanto atribūtu domēnu, nevis veselu skaitļu korteces vērtības (kā tas izdarīts iepriekš minētajā TRC).

Apzīmējums - {a ₁, a ₂, a ₃, …, a | P (a ₁, a ₂, a ₃, …, a)}, kur a1, a2 ir atribūti un P apzīmē formulas, kas izveidotas ar iekšējām vērtībām.

Secinājums. Iestata rakstu, lapu un tēmu no relācijas TutorialsPoint, kur tēma ir datu bāze.

Tāpat kā TRC, KDR var rakstīt arī, izmantojot eksistenciālos un universālos kvantorus. KDR ietver arī relāciju algebras operatorus. Aprēķinu, aprēķinu un punktu attiecību korelācijas izteiksmes stiprums ir līdzvērtīgs.

Relāciju aprēķina un algebras variācijas un shēmas

ER modelis, konceptualizēts diagrammās, sniedz labu pārskatu par būtiskām attiecībām, kuras ir vieglāk saprast. Shematiskus attēlojumus var kartēt uz relāciju shēmu, t.i., tos var izveidot kopā vienu ar otru. Nav iespējams importēt visus ER ierobežojumus relāciju modelī, taču var ģenerēt aptuvenu struktūru. Diagrammu konvertēšanai šajā sistēmā ir pieejami vairāki procesi un algoritmi. Daži no tiem ir automatizēti, bet citi ir izveidoti manuāli. ER diagrammas galvenokārt sastāv no šādiem kritērijiem:

• entītija un tās atribūti;
• saite, kas ir saistība starp iepriekš minētajām vērtībām.

Objektu un attiecību salīdzināšana notiek dažādos veidos un shēmās. Piemēram, entītija ir reālās pasaules objekts ar dažiem atribūtiem. Saskaņošanas process, algoritms ir šāds:

• izveidojiet tabulu katram objektam;
• atribūtiem jākļūst par tabulas laukiem ar atbilstošiem datu tipiem;
• deklarēt primāro atslēgu.

Attiecības ir saistība starp entītijām. Kompilācijas process ir šāds:

• izveidot tabulu attiecībām;
• pievienot visu iesaistīto entītiju primārās atslēgas kā tabulas laukus ar atbilstošiem datu tipiem;
• ja relācijai ir kāds atribūts, iestatiet katru atribūtu kā tabulas lauku;
• apvienojiet primāro atslēgu, kas veido visupārējais dalības objektiem;
• norādiet visus ārējās atslēgas ierobežojumus.

Vāju kopu un hierarhisku objektu rādīšana notiek saskaņā ar noteiktu sistēmu. Pirmkārt, ir jāsaprot šo vērtību būtiskie pamati un definīcijas. Vāja funkciju kopa ir tāda, kurai nav piesaistīta primārā atslēga. Parādīšanas process ir šāds:

• izveidojiet tabulu vājai objektu kopai;
• pievienojiet shēmai visus atribūtus kā lauku;
• norādiet identifikācijas primāro atslēgu;
• iestatiet visus ārējās atslēgas ierobežojumus.

Hierarhisku objektu rādīšana, pamatojoties uz relāciju algebras valodas specializāciju vai vispārināšanu, notiek secīgu entītiju veidā. Algoritms ir šāds:

• izveidot tabulas visiem augstāka līmeņa objektiem;
• pievienot primārās atslēgas;
• zemā līmenī ieviesiet visus citus zemāka līmeņa objektu atribūtus;
• deklarē tabulas primārās atslēgas;
• iestatiet ārējās atslēgas ierobežojumus.

Esošās iespējas informācijas aprakstīšanai, glabāšanai, mainīšanai

SQL ir programmēšanas valoda relāciju datu bāzēm. Tas ir izstrādāts, izmantojot algebru un korelācijas aprēķinus. SQL tiek piegādāta kā pakotne ar visiem galvenajiem DBVS izplatījumiem. Satur gan datus, gan valodas manipulēšanai ar tiem. Izmantojot relāciju algebras SQL datu definīcijas rekvizītus, varat izveidot un modificēt datu bāzes shēmu,savukārt pārvaldības un regulēšanas rekvizīti, kā arī datu izmaiņas ļauj saglabāt un izgūt sistēmā instalēto informāciju. Struktūras un sistēmas definēšanai izmanto šādu komandu kopu:

• izveido jaunas datu bāzes, tabulas un skatus no DBVS.
• met komandas.
• maina datu bāzes shēmu.
• šī komanda virknes objektam pievieno atribūtu.

SQL ir aprīkots ar datu manipulācijas valodu (DML). Tas modificē datu bāzes gadījumu, ievietojot, atjauninot un dzēšot informāciju. DML ir atbildīgs par visu datu maiņu. SQL sadaļā DML ir šāda komandu kopa:

1. SELECT ir viena no pamata vaicājuma komandām. Tas ir analogs relāciju algebras projekcijas darbībai. Tā atlasa atribūtus, pamatojoties uz nosacījumu, kas aprakstīts WHERE klauzulā.
2. FROM - šī sadaļa izmanto nosaukumu kā argumentu, no kura jāatlasa/projicēti atribūti. Ja ir norādīti vairāki nosaukumi, šis vienums atbilst Dekarta reizinājumam.
3. WHERE - šajā sadaļā ir norādīts predikāts vai nosacījumi, kas jāievēro, lai kvalificētu prognozēto atribūtu.

Ir arī komandas:

• ievietot;
• vērtību maiņa;
• dzēst.

Relāciju algebras vaicājumu izveide

Konstruējot meklēšanu, uzdevums ir atrast darbību struktūru, kas novedīs pie pareizas izvades. Relāciju algebras pamatoperācijas ir vienkāršasoperācijas ar vienu vai divām relācijām kā operandiem. Secības apvienotās sekas nosaka gala rezultātu. Tā kā relāciju algebras sistēma datu bāzēs ir diezgan vienkārša, daudzus starprezultātus var iegūt pirms gala izvades sasniegšanas, tos izmanto arī kā operandus, kas rada jaunus saņemtos datus.

Lielākajai daļai operatoru vaicājumu un to izpildes secībai nav nozīmes, kas nozīmē, ka vienu un to pašu izvadi var iegūt, dažādos veidos veidojot un kombinējot starpposma datus. Praksē datubāzes meklēšana ir diezgan vienkārša. Operāciju un starprezultātu izpildes sistēmu nosaka vaicājumu optimizētājs. Veidojot jautājumus, prasības, vispirms jāizvēlas, kuras attiecības ir nepieciešamas atbildes iegūšanai, un tad jānorāda darbības un starprezultāti. Relāciju algebras vaicājuma struktūru rezultātu datu bāzē var attēlot kā diagrammu. Prasību optimizētāji cenšas pēc iespējas efektīvāk organizēt izpildi. Praksē tas parasti nozīmē, ka viņi cenšas pēc iespējas ātrāk samazināt starpposma rezultātus. Parastie relāciju algebras piemēri palīdzēs šajā jautājumā.

1. piemērs.

Informācijas nepieciešamība: informācija par 1996. gada izlaiduma transportlīdzekļiem, kuriem 1999. gada apskates laikā tika konstatēti trūkumi.

Pirmkārt, tiek parādīta informācija par automašīnām, lai saprastu visu attiecību atribūtu vērtības. Informācija par pārbaudēm tiek saglabāta tabulā "Pārbaude" un, ja tiek konstatētadefekti, tie tiek ierakstīti tabulā "Problēma". Tādējādi šīs trīs tabulas ir nepieciešamas, lai iegūtu nepieciešamo informāciju.

Interesantas ir tikai 1996. gada automašīnas. Transportlīdzekļa modeļa diapazons tiek attēlots kā iestatītā atribūta vērtība transportlīdzekļa informācijas tabulas rindā. Pirmais starprezultāts sastāv no kortežiem, kas attēlo 1996. gada variantus.

Tātad ir nepieciešamas tikai rindas, kas aptver šo periodu. Lai tos izvilktu, ir jāizmanto atlase. Tagad ir mašīnas un pārbaudes, kas bija nepieciešamas. Pēc tam virknes tiek savienotas, izmantojot savienošanas darbību. Tie ir jāsavieno ar kopēju reģistra numuru, jo tā ir vienīgā kopējā kolonna, tiek izmantots dabisks savienojums.

Lai noskaidrotu, vai pārbaužu laikā radās problēmas, ar čeku jāsaista problēmu rindas. Pēc vadības rindu pievienošanas automašīnām šo rezultātu var savienot ar kļūdu tabulu. Piederībai jābūt balstītai uz kopējo reģistrācijas numuru un pārbaudīto datumu. Šīs ir vienīgās izplatītās kolonnas tabulās, tāpēc tiek izmantots dabisks savienojums.

Aprēķinu iespējas bez starprezultātiem

2. piemērs.

Nepieciešamā informācija: vadītāja vārds 1995. gada vai vecākiem transportlīdzekļiem, kas nav pārbaudīti 2000. gadam. Nosaukums ir tabulā "Driver". Tiesībsargājošās iestādes ir aprakstītas tabulā "Apskate un automašīnas ēdnīcas automašīnā". TātadTādējādi ir vajadzīgas šīs trīs tabulas. Vispirms jānoskaidro tās automašīnas, kurām nav veikta 2000. gada apskate. Šo problēmu nav iespējams atrisināt, izmantojot tikai tabulā norādītās pārbaudes, jo tajā ir dati par veiktajām pārbaudēm, nevis tām, kuras netika veiktas. Šī problēma tiek atrisināta, meklējot papildu automašīnas, kas pārbaudītas pirms 2000. gada. Faktiski ir nepieciešami tikai viņu reģistrācijas numuri.

Papildus iepriekš minētajiem piemēriem ir arī citi piemēri, kas parāda, kā mainīt vai atrast informāciju. Vaicājumu variantus var optimizēt, izmantojot īpašas darbības. Faktiski, lai datu meklēšanu un atrašanu padarītu pēc iespējas vienkāršāku un vienkāršāku, pastāv relāciju aprēķināšanas modelis.

Kur informācija ir nodrošināta un aizsargāta

Relāciju algebras relāciju datu modelis tiek glabāts failu formātos, kas satur ierakstus. Fiziskā līmenī faktiskā informācija tiek fiksēta elektromagnētiskā formātā kādā ierīcē. Šīs atmiņas ierīces var iedalīt trīs kategorijās:

1. Primārais. Šajā kategorijā ietilpst atmiņa, kas ir tieši pieejama centrālajam procesoram. Reģistri, ātrā atmiņa (kešatmiņa) un galvenā atmiņa (RAM) ir tieši pieejami centrālajam, jo tie visi atrodas mātesplatē vai mikroshēmojumā. Šī krātuve parasti ir ļoti maza, īpaši ātra un nestabila. Lai uzturētu stāvokli, ir nepieciešama pastāvīga strāvas padeve. Ja tas neizdodas, visi tā dati tiek zaudēti.
2. Vidējā. Izmanto, lai saglabātu informāciju nākotneiizmantošana vai dublēšana. Ietver atmiņas ierīces, kas neietilpst procesora mikroshēmojumā vai mātesplatē, piemēram, magnētiskie diski, optiskie diski (DVD, kompaktdiski utt.), cietie diski, zibatmiņas diski un magnētiskās lentes.
3. Terciārais. Izmanto, lai uzglabātu lielu datu apjomu. Tā kā šādas atmiņas ierīces atrodas ārpus datorsistēmas, tās ir vislēnākās ātruma ziņā. Šie uzglabāšanas sīkrīki galvenokārt tiek izmantoti visas sistēmas dublēšanai. Optiskie diski un magnētiskās lentes tiek plaši izmantoti kā terciārā krātuve.

Īpašas relāciju algebras darbības ir svarīgas vaicājuma efektivitātei.

Uzglabāšanas struktūra

Datorsistēmai ir skaidri noteikta atmiņas hierarhija. CPU ir tieša piekļuve galvenajai sistēmai, kā arī iebūvēti reģistri. Galvenās atmiņas piekļuves laiks acīmredzami ir mazāks par procesora ātrumu. Lai samazinātu šo neatbilstību, tiek ieviesta kešatmiņa. Kešatmiņa nodrošina ātrāko piekļuves laiku un satur datus, kuriem CPU visbiežāk piekļūst.

Atmiņa ar visātrāko piekļuvi ir visdārgākā. Lielas atmiņas ierīces nodrošina nelielu ātrumu un ir lētākas, taču tās var uzglabāt lielu datu apjomu salīdzinājumā ar procesora reģistru vai kešatmiņu.

Magnētiskie un cietie diski ir visizplatītākās sekundārās atmiņas ierīces mūsdienu datorsistēmās. Tos sauc par magnētiskiemmetāla pamatne. Šie diski ir novietoti vertikāli uz vārpstas. Lasīšanas/rakstīšanas galviņa pārvietojas starp tām un tiek izmantota, lai magnetizētu vai noņemtu šādu vietu zem tā. To var atpazīt kā 0 (nulle) vai 1 (viens).

Cietie diski ir formatēti precīzi noteiktā secībā efektīvai datu glabāšanai. Tam ir daudz koncentrisku apļu, ko sauc par ceļiem. Katrs celiņš ir sadalīts sektoros, parasti glabājot 512 baitus datu.

Failu darbības

Darbības ar relāciju algebras valodu sistēmu un tās datu bāzi var plaši iedalīt divās kategorijās:

• atjaunināt;
• meklēt.

Pirmā kategorija maina datu vērtības, ievietojot, dzēšot vai atjauninot. No otras puses, meklēšanas darbības nerediģē informāciju, bet izvelk to pēc izvēles nosacījuma filtrēšanas. Abos operāciju veidos atlasei ir liela nozīme. Papildus faila izveidei un dzēšanai ar tiem var veikt vairākas darbības:

1. Atvērt - pastāv vienā no diviem lasīšanas vai rakstīšanas režīmiem. Pirmajā gadījumā operētājsistēma nevienam neļauj mainīt datus. Citiem vārdiem sakot, dati tiek tikai nolasīti. Failus, kas atvērti lasīšanas režīmā, var koplietot starp vairākiem objektiem. Rakstīšanas režīms ļauj mainīt datus. Failus var lasīt, bet nevar kopīgot.
2. Aizvērt ir vissvarīgākā darbība no operētājsistēmas viedokļa, jo tā noņem visas bloķēšanas.(ja ir koplietotā režīmā), saglabā datus (ja modificēti) sekundārajā datu nesējā un atbrīvo visus ar failu saistītos buferus un apdarinātājus.
3. Indeksēšana ir informācijas struktūras metode, lai efektīvi izvilktu ierakstus no sistēmas failiem, pamatojoties uz dažiem atribūtiem, kur sistēma tika ieviesta. Definēts, pamatojoties uz atribūtiem.

Indeksēšana var būt šāda veida:

1. Primārais ir definēts pasūtītajā datu failā. Informācijas fails ir sakārtots atslēgas laukā.
2. Sekundārais indekss, kas ģenerēts no lauka, kas ir kandidātatslēga un kuram ir unikāla vērtība katrā ierakstā vai nav atslēga ar dublētām vērtībām.
3. Klasteru veidošana ir definēta sakārtotā datu failā laukā, kas nav atslēgas atslēga.

Datu bāzes pārvaldības sistēma jeb DBVS attiecas uz tehnoloģiju lietotāja informācijas glabāšanai un izguvei ar maksimālu efektivitāti, kā arī atbilstošus drošības pasākumus. Sīkāka šī jautājuma izpēte ļauj secināt, ka relāciju algebra ir operatoru valoda, kas relācijas uztver kā argumentus un atgriež tās rezultātā.