Базалардагы реляциялык алгебра: операциялар, мисалдар

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 05:34

Негизинен, маалымат базасы тутумдары анын колдонуучуларына инстанцияларды суроого жардам бере турган суроо тили менен жабдылган. Мындай эки түрү бар - реляциялык алгебра жана реляциялык эсептөө. Биринчиси - процедуралык суроо тили, ал мамилелердин инстанцияларын кириш катары кабыл алып, мисал мамилелерин чыгаруу катары чыгарат. Бул үчүн унардык же экилик эсептөөнү колдонот. Реляциялык алгебра рекурсивдүү түрдө аткарылып, аралык натыйжалар мамилелер катары каралат.

Картезиялык продукт (Χ)

Эки башка байланыштагы маалыматты бирге бириктирет.

Белгилөө – r Χ s, бул жерде r жана s катыштар жана алардын чыгарылышы

катары аныкталат

r Χ s={qt | q ∈ r жана t ∈ s}.

Тыянак. Үйрөткүч менен жазылган бардык китептерди жана макалаларды көрсөткөн байланышты орнотот.

Атын өзгөртүү операциясы (ρ).

Реляциялык алгебранын катышы натыйжалар, бирок эч кандай аты жок. Атын өзгөртүү операциясы кичинекей грек ρ тамгасы менен белгиленген чыгаруу маанисин өзгөртүүгө мүмкүндүк берет.

Дайындоо – ρ _x (E), бул жерде E туюнтмасынын натыйжасы ат менен сакталатx.

Кошумча операциялар:

• кесилиш коюлган;
• дайын;
• табигый байланыш.

Реляциялык эсептөө

Бул процедуралык эмес суроо тили, башкача айтканда, ал эмне кылуу керектигин айтып, бирок аны кантип ишке ашыруу керектигин түшүндүрбөйт. Реляциялык эсептөө эки формада бар:

• корреляциянын эсеби;
• өзгөрмө диапазондорун чыпкалоо.

Белгилөө - T/State: Шартты канааттандырган бардык T кортеждерин кайтарат. Жыйынтык. Аты бар кортеждерди кайтарат. TRC сандык эсептөөгө болот. Экзистенциалдык (∃) жана универсалдуу кванторлорду (∀) колдоно аласыз. Корутунду. Жогорудагы суроо мурункудай эле натыйжа берет.

Домендик реляциялык эсептөө DRC

Чыпкалоочу өзгөрмө кортеждик бүтүн сан маанилеринин ордуна атрибут доменин колдонот (жогоруда айтылган TRCде жасалгандай).

Белгилөө – {a ₁, a ₂, a ₃, …, a | P (a ₁, a ₂, a ₃, …, a)}, мында a1, a2 атрибуттар, ал эми P ички маанилер менен курулган формулаларды билдирет.

Тыянак. TutorialsPoint байланышындагы макаланы, бетти жана теманы орнотот, бул жерде тема маалымат базасы болуп саналат.

TRC сыяктуу эле, DRC да экзистенциалдык жана универсалдуу кванторлорду колдонуу менен жазылышы мүмкүн. DRC реляциялык алгебра операторлорун да камтыйт. Эсептөө, эсептөө жана чекиттер ортосундагы мамилелердин корреляциясынын күчү эквиваленттүү.

Реляциялык эсептөөлөрдүн жана алгебранын вариациялары жана схемалары

ER модели диаграммаларда концепцияланганда, түшүнүүгө оңой болгон маанилүү мамилелердин жакшы серепин берет. Схематикалык өкүлчүлүктөрдү реляциялык схемага түшүрсө болот, башкача айтканда, алар бири-бири менен бирге түзүлүшү мүмкүн. Реляциялык моделге бардык ER чектөөлөрүн импорттоо мүмкүн эмес, бирок болжолдуу структура түзүлүшү мүмкүн. Диаграммаларды бул системага которуу үчүн бир нече процесстер жана алгоритмдер бар. Алардын айрымдары автоматташтырылган, ал эми башкалары кол менен түзүлгөн. ER диаграммалары негизинен төмөнкү критерийлерден турат:

• объект жана анын атрибуттары;
• шилтеме, бул жогорудагы маанилердин ортосундагы байланыш.

Объекттерди жана мамилелерди салыштыруу ар кандай жолдордо жана схемаларда болот. Мисалы, объект кээ бир атрибуттары бар реалдуу дүйнө объектиси. Дал келүү процесси, алгоритм төмөнкүчө:

• ар бир объект үчүн таблица түзүңүз;
• атрибуттар тиешелүү маалымат түрлөрү менен таблица талааларына айланышы керек;
• негизги ачкычты жарыялоо.

Мамилелер - бул субъекттердин ортосундагы бирикме. Компиляция процесси төмөнкүдөй:

• мамилелер үчүн таблица түзүү;
• бардык катышуучу объекттердин негизги ачкычтарын тиешелүү маалымат түрлөрү менен таблица талаалары катары кошуу;
• эгер байланышта кандайдыр бир атрибут болсо, ар бир атрибутту таблица талаасы катары коюңуз;
• баарын түзгөн негизги ачкычты бириктириңизкалганы катышуучу объекттер үчүн;
• баардык чет өлкөлүк ачкыч чектөөлөрүн көрсөт.

Алсыз топтомдорду жана иерархиялык объекттерди көрсөтүү белгилүү бир системага ылайык пайда болот. Биринчиден, бул баалуулуктардын маанилүү негиздерин жана аныктамаларын түшүнүү зарыл. Алсыз функциялар топтому - бул ага байланышкан эч кандай негизги ачкыч жок. Көрсөтүү процесси төмөнкүдөй:

• алсыз объекттер үчүн таблица түзүңүз;
• бардык атрибуттарды схемага талаа катары кошуңуз;
• идентификация үчүн негизги ачкычты көрсөтүңүз;
• баардык чет өлкөлүк ачкыч чектөөлөрүн койду.

Реляциялык алгебранын тилин адистештирүүгө же жалпылоого негизделген иерархиялык объекттерди көрсөтүү ырааттуу объекттер түрүндө болот. Алгоритм төмөнкүдөй:

• жогорку деңгээлдеги бардык объекттер үчүн таблицаларды түзүү;
• негизги ачкычтарды кошуу;
• төмөн деңгээлде төмөнкү деңгээлдеги объекттердин бардык башка атрибуттарын ишке ашырат;
• таблицанын негизги ачкычтарын жарыялоо;
• чет өлкөлүк ачкыч чектөөлөрүн койду.

Маалыматты сүрөттөө, сактоо, өзгөртүү үчүн бар опциялар

SQL – реляциялык маалымат базалары үчүн программалоо тили. Ал алгебра жана корреляциялык корреляциялык эсептөөлөр боюнча иштелип чыккан. SQL бардык негизги DBMS бөлүштүрүү менен пакет катары келет. Маалыматтарды жана аларды башкаруу үчүн тилдерди камтыйт. Реляциялык алгебра SQL маалыматтарды аныктоо касиеттерин колдонуу менен, сиз маалымат базасынын схемасын иштеп чыгып, өзгөртө аласыз,башкаруу жана жөндөө касиеттери, ошондой эле маалыматтарды өзгөртүү, ал эми сиз сактоого жана тутумда орнотулган маалыматты алууга мүмкүндүк берет. Түзүмдү жана системаны аныктоо үчүн төмөнкү буйруктар топтомун колдонот:

• DBMSден жаңы маалымат базаларын, таблицаларды жана көрүнүштөрдү түзөт.
• буйруктарды ыргытат.
• базанын схемасын өзгөртөт.
• бул буйрук сап объектисине атрибут кошот.

SQL берилиштерди манипуляциялоо тили (DML) менен жабдылган. Ал маалыматты киргизүү, жаңылоо жана жок кылуу аркылуу маалымат базасынын инстанциясын өзгөртөт. DML бардык маалыматтарды өзгөртүү үчүн жооптуу. SQL DML бөлүмүндө төмөнкү буйруктар топтомун камтыйт:

1. SELECT – негизги суроо буйруктарынын бири. Ал реляциялык алгебранын проекциялык операциясына окшош. Ал атрибуттарды WHERE пунктунда сүрөттөлгөн шарттын негизинде тандайт.
2. FROM - Бул бөлүм атрибуттар тандалып/долбоорлана турган аргумент катары аталышты алат. Эгер бир нече ат берилсе, бул нерсе декарттык продуктка туура келет.
3. КАЙДА - Бул бөлүм болжолдонгон атрибутка жооп берүү үчүн аткарылышы керек болгон предикатты же шарттарды көрсөтөт.

Буйруктар дагы бар:

• киргизүү;
• маанилерди өзгөртүү;
• жоюу.

Реляциялык алгебра сурамдарын түзүү

Издөөнү курууда туура жыйынтыкка алып келе турган операциялардын структурасын табуу милдети турат. Реляциялык алгебранын негизги амалдары жөнөкөйоперанд катары бир же эки байланыш менен операциялар. Ырааттуулуктун бириккен эффекттери акыркы натыйжаны аныктайт. Берилиштер базаларындагы реляциялык алгебранын системасы абдан жөнөкөй болгондуктан, акыркы жыйынтыкка жеткенге чейин көптөгөн аралык натыйжаларды алууга болот, алар жаңы алынган маалыматтарды чыгарган операнд катары да колдонулат.

Көпчүлүк операторлор үчүн сурамдардын тартиби жана алардын аткарылышы мааниге ээ эмес, бул ортодогу маалыматтарды ар кандай жолдор менен калыптандыруу жана айкалыштыруу менен бирдей жыйынтыкка жетүүгө болот дегенди билдирет. Иш жүзүндө, маалымат базасын издөө бир топ жеңил. Операцияларды жана аралык натыйжаларды аткаруу системасы суроо-талаптарды оптималдаштыруучу тарабынан аныкталат. Суроолорду, талаптарды түзүүдө сиз

адегенде жоопко жетүү үчүн кандай мамилелер керек экенин тандап, андан соң операцияларды жана аралык натыйжаларды көрсөтүшүңүз керек. Натыйжалар базасындагы реляциялык алгебра суроосунун структурасы диаграмма түрүндө көрсөтүлүшү мүмкүн. Талаптарды оптимизаторлор мүмкүн болушунча натыйжалуу аткарууну уюштурууга аракет кылышат. Иш жүзүндө, бул, адатта, алар мүмкүн болушунча тез арада аралык натыйжаларды азайтуу үчүн аракет дегенди билдирет. Буга реляциялык алгебранын жалпы мисалдары жардам берет.

1-мисал.

Маалыматка муктаждык: 1999-жылдагы текшерүүдө кемчиликтер табылган 1996-жылы чыгарылган унаалар жөнүндө маалымат.

Биринчиден, мамилелердин бардык атрибуттарынын баалуулуктарын түшүнүү үчүн унаалар жөнүндө маалымат көрсөтүлөт. Текшерүүлөр жөнүндө маалымат "Текшерүү" таблицасында сакталат жана эгерде аныкталган болсокаталар, алар "Маселе" таблицага жазылат. Ошентип, бул үч таблица керектүү маалыматты алуу үчүн керек.

1996-жылкы машиналар гана кызыктуу. Транспорт каражатынын моделинин диапазону белгиленген атрибуттун мааниси катары транспорт каражаты тууралуу маалымат таблицасынын сабында көрсөтүлөт. Биринчи аралык натыйжа 1996-жылдагы варианттарды чагылдырган кортеждерден турат.

Ошентип, бул мезгилди камтыган саптар гана керек. Аларды чыгаруу үчүн тандоону колдонушуңуз керек. Азыр талап кылынган унаалар, текшерүүлөр бар. Андан кийин саптар бириктирүү операциясы аркылуу бириктирилет. Алар жалпы реестр номери менен кошулушу керек, анткени ал жалгыз жалпы тилке болгондуктан, табигый кошулуу колдонулат.

Текшерүү учурунда көйгөйлөр бар же жок экенин билүү үчүн, көйгөй саптарын чек менен байланыштырышыңыз керек. Башкаруу катарларын унааларга туташтыргандан кийин, бул натыйжаны каталар таблицасына туташтыра аласыз. Таанышуу жалпы каттоо номерине жана текшерилген датага негизделиши керек. Бул таблицалардагы жалпы мамычалар, андыктан табигый кошулуу колдонулат.

Аралык натыйжасыз эсептөө параметрлери

Мисал 2.

Талап кылынган маалымат: Айдоочунун аты-жөнү 1995-жылы чыгарылган же 2000-жылы текшерилбеген эски унаалар. Аты "Айдоочу" таблицасында. Укук коргоо органдары «Инспекция жана ашканадагы унаалар» таблицасында сүрөттөлгөн. ОшентипОшентип, бул үч үстөл керек. Биринчиден, 2000-жылы техникалык кароодон өтпөгөн унааларды такташ керек. Бул маселени таблицада келтирилген текшерүүлөрдү колдонуу менен чечүү мүмкүн эмес, анткени анда аткарылбаган текшерүүлөр эмес, жүргүзүлгөн текшерүүлөр жөнүндө маалыматтар камтылган. Бул көйгөй 2000-жылга чейин текшерилген кошумча унааларды издөө менен чечилет. Чынында, алардын каттоо номерлери гана керек.

Жогорудагылардан тышкары маалыматты кантип өзгөртүү же табуу керектигин көрсөткөн башка мисалдар бар. Суроо варианттарын атайын операцияларды колдонуу менен оптималдаштырса болот. Чындыгында, издөөнү жана маалыматты мүмкүн болушунча жеңил жана жөнөкөй кылуу үчүн, реляциялык эсептөө модели бар.

Маалымат коопсуз жана корголгон жерде

Реляциялык алгебранын реляциялык маалымат модели жазууларды камтыган файл форматтарында сакталат. Физикалык деңгээлде, чыныгы маалымат кандайдыр бир түзүлүштө электромагниттик форматта бекитилет. Бул сактагыч түзмөктөрдү үч категорияга бөлүүгө болот:

1. Негизги. Бул категорияга CPU түздөн-түз жеткиликтүү эстутум кирет. Регистрлер, тез эс (кэш) жана негизги эс (RAM) түздөн-түз борборго жеткиликтүү, анткени алардын бардыгы энелик платада же чипсетте жайгашкан. Бул сактагыч, адатта, өтө кичинекей, өтө тез жана туруксуз. Мамлекетти сактоо үчүн туруктуу электр энергиясы керек. Эгер ал ишке ашпай калса, анын бардык дайындары жоголот.
2. Экинчи. Келечек үчүн маалыматты сактоо үчүн колдонулатколдонуу же камдык сактоо. Магниттик дисктер, оптикалык дисктер (DVD, CD ж.б.), катуу дисктер, флеш-дисктер жана магниттик ленталар сыяктуу процессордун чипсетинин же эне платасынын бир бөлүгү болбогон эс тутум түзмөктөрүн камтыйт.
3. Үчүнчү. Чоң көлөмдөгү маалыматтарды сактоо үчүн колдонулат. Мындай сактагыч түзүлүштөр компьютер системасына сырттан келгендиктен, алар ылдамдыгы жагынан эң жай. Бул сактоо гаджеттери негизинен бүт системанын резервдик көчүрмөсүн сактоо үчүн колдонулат. Оптикалык дисктер жана магниттик тасмалар үчүнчү сактагыч катары кеңири колдонулат.

Атайын реляциялык алгебра операциялары суроонун натыйжалуулугу үчүн маанилүү.

Сактоо түзүмү

Компьютер тутумунун так аныкталган эс иерархиясы бар. CPU негизги системага, ошондой эле орнотулган регистрлерге түз кире алат. Негизги эстутумга кирүү убактысы процессордун ылдамдыгынан азыраак. Бул айырмачылыкты азайтуу үчүн кэш киргизилет. Кэш эң ылдам кирүү убакыттарын камсыз кылат жана CPU эң көп кирген дайындарды камтыйт.

Эң ылдам жеткиликтүү эстутум эң кымбат. Чоң сактагыч түзмөктөр ылдамдыкты аз камсыз кылат жана арзаныраак, бирок алар процессордун регистрине же кэшке салыштырмалуу чоң көлөмдөгү маалыматтарды сактай алат.

Магниттик жана катуу дисктер азыркы компьютер системаларындагы эң кеңири таралган кошумча сактагыч түзүлүштөр. Алар магниттик деп аталатметалл негизи. Бул дисктер шпиндельге вертикалдуу жайгаштырылат. Окуу/жазуу башы алардын ортосунда жылып, астындагы мындай такты магниттештирүү же жок кылуу үчүн колдонулат. Аны 0 (нөл) же 1 (бир) катары таанууга болот.

Катуу дисктер маалыматтарды натыйжалуу сактоо үчүн так аныкталган тартипте форматталган. Анын жолдор деп аталган көптөгөн концентрдик тегерекчелери бар. Ар бир трек дагы секторлорго бөлүнөт, адатта 512 байт маалымат сакталат.

Файл операциялары

Реляциялык алгебра тил системасы жана анын маалымат базасы боюнча операцияларды жалпысынан эки категорияга классификациялоого болот:

• жаңыртуу;
• издөө.

Биринчи категория киргизүү, жок кылуу же жаңыртуу аркылуу берилиштердин маанилерин өзгөртөт. Экинчи жагынан, издөө операциялары маалыматты оңдобойт, бирок кошумча шарттуу чыпкалоодон кийин аны чыгарып алышат. Операциялардын эки түрүндө тең тандоо чоң роль ойнойт. Файлды түзүү жана жок кылуудан тышкары, аларда аткарыла турган бир нече операциялар болушу мүмкүн:

1. Ачык - эки окуу же жазуу режиминин биринде бар. Биринчи учурда, операциялык система эч кимге маалыматтарды өзгөртүүгө жол бербейт. Башка сөз менен айтканда, маалыматтар гана окулат. Окуу режиминде ачылган файлдарды бир нече объектилердин ортосунда бөлүшүүгө болот. Жазуу режими маалыматтарды өзгөртүүгө мүмкүндүк берет. Файлдарды окууга болот, бирок бөлүшүүгө болбойт.
2. Жабуу операциялык тутумдун көз карашынан алганда эң маанилүү операция, анткени ал бардык кулпуларды алып салат(эгер бөлүшүлгөн режимде болсо), дайындарды (эгер өзгөртүлсө) кошумча медиага сактап, файлга байланышкан бардык буферлерди жана иштеткичтерди чыгарат.
3. Индекстөө - бул система ишке ашырылган кээ бир атрибуттарга негизделген системанын файлдарынан жазууларды эффективдүү алуу үчүн маалымат структурасынын ыкмасы. Атрибуттардын негизинде аныкталган.

Индекстөө төмөнкү түрдө болушу мүмкүн:

1. Негизги иреттелген дайындар файлында аныкталган. Маалымат файлы ачкыч талаасында уюштурулган.
2. Талапкер ачкычы болгон жана ар бир жазууда уникалдуу мааниси бар же кайталанма маанилери бар ачкыч эмес талаадан түзүлгөн экинчилик индекс.
3. Кластерлөө иреттелген маалымат файлында, ачкыч эмес талаада аныкталган.

Берилиштер базасын башкаруу системасы же МБС тиешелүү коопсуздук чаралары менен бирге максималдуу эффективдүү колдонуучу маалыматын сактоо жана алуу технологиясын билдирет. Бул маселени тереңирээк изилдөө реляциялык алгебра мамилелерди аргумент катары кабыл алып, натыйжада аларды кайтарып берүүчү операторлордун тили деген тыянакка келет.