Релационна алгебра в бази данни: операции, примери

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 05:17

Общо взето, системите за бази данни са оборудвани с език за заявки, който може да помогне на своите потребители да заявяват екземпляри. Има два такива типа – релационна алгебра и релационно смятане. Първият е процедурен език за заявки, който приема екземпляри на релации като вход и извежда примерни връзки като изход. Използва унарно или двоично смятане за това. Релационната алгебра се изпълнява рекурсивно и междинните резултати се третират като релации.

декартов продукт (Χ)

Комбинира информация от две различни връзки в една.

Нотация – r Χ s, където r и s са съотношения и тяхната продукция ще бъде дефинирана като

r Χ s={qt | q ∈ r и t ∈ s}.

Заключение. Задава връзка, която показва всички книги и статии, написани с урока.

Операция за преименуване (ρ).

Връзката на релационната алгебра е резултатите, но без никакво име. Операцията за преименуване ви позволява да промените изходната стойност, обозначена с малката гръцка буква ρ.

Обозначение – ρ _x (E), където резултатът от израза E се съхранява с иметоx.

Допълнителни операции:

• задаване на кръстовище;
• задание;
• естествена връзка.

Релационно изчисление

Това е непроцедурен език за заявки, което означава, че ви казва какво да правите, но не обяснява как да го приложите. Релационното смятане съществува в две форми:

• корелационно изчисление на кортеж;
• филтриране на диапазони от променливи.

Notation - T/State: Връща всички T кортежи, които отговарят на условие. Резултат. Връща кортежи с име. TRC може да се определи количествено. Можете да използвате екзистенциални (∃) и универсални квантори (∀). Заключение. Горната заявка ще даде същия резултат като предишната.

Релационно изчисление на домейна DRC

Променливата на филтъра използва домейна на атрибута вместо целочислени стойности на кортежа (както е направено в TRC, споменат по-горе).

Notation – {a ₁, a ₂, a ₃, …, a | P (a ₁, a ₂, a ₃, …, a)}, където a1, a2 са атрибути, а P обозначава формули, изградени с вътрешни стойности.

Заключение. Задава статия, страница и тема от релацията TutorialsPoint, където темата е базата данни.

Подобно на TRC, DRC може също да бъде написан с помощта на екзистенциални и универсални квантори. DRC също така включва оператори на релационна алгебра. Силата на израза на изчислението, изчислението и корелацията на отношенията между точките е еквивалентна.

Вариации и схеми на релационно смятане и алгебра

Моделът ER, когато е концептуализиран в диаграми, предоставя добър преглед на съществените взаимоотношения, които са по-лесни за разбиране. Схематичните представяния могат да бъдат съпоставени с релационна схема, т.е. те могат да бъдат създадени заедно един с друг. Не е възможно да се импортират всички ER ограничения в релационен модел, но може да се генерира приблизителна структура. Има няколко налични процеса и алгоритми за конвертиране на диаграми в тази система. Някои от тях са автоматизирани, а други се създават ръчно. ER диаграмите се състоят главно от следните критерии:

• обект и неговите атрибути;
• връзка, която е връзка между горните стойности.

Сравнението на обекти и отношения става по различни начини и схеми. Например, обектът е обект от реалния свят с някои атрибути. Процесът на съвпадение, алгоритъмът е както следва:

• създайте таблица за всеки обект;
• атрибутите трябва да станат полета на таблицата със съответните типове данни;
• декларирайте първичен ключ.

Връзката е асоциация между обекти. Процесът на компилация е както следва:

• създайте таблица за отношения;
• добавете първични ключове на всички участващи субекти като полета на таблица с подходящи типове данни;
• ако релацията има някакъв атрибут, задайте всеки атрибут като поле на таблица;
• комбинирайте първичния ключ, който съставя всичкоостаналото за участващи обекти;
• посочете всички ограничения на външния ключ.

Показването на слаби набори и йерархични обекти става според определена система. На първо място е необходимо да се разберат основните основи и дефиниции на тези ценности. Слаб набор от функции е този, който няма свързан с него първичен ключ. Процесът на показване е както следва:

• създайте таблица за слаб набор от обекти;
• добавете всички атрибути към схемата като поле;
• посочете първичния ключ за идентификация;
• задайте всички ограничения на външния ключ.

Показването на йерархични обекти въз основа на специализация или обобщение на езика на релационната алгебра се случва под формата на последователни обекти. Алгоритъмът е следният:

• създайте таблици за всички обекти от по-ниско ниво;
• добавете първични ключове;
• на ниско ниво прилагайте всички други атрибути на обекти от по-ниско ниво;
• декларирайте първичните ключове на таблицата;
• задайте ограничения на външния ключ.

Съществуващи опции за описание, съхраняване, промяна на информация

SQL е език за програмиране за релационни бази данни. Разработено е върху алгебра и корелационно смятане на кортежи. SQL идва като пакет с всички основни дистрибуции на СУБД. Съдържа както данни, така и езици за манипулирането им. Използвайки свойствата за дефиниране на данни на релационна алгебра, можете да проектирате и модифицирате схемата на базата данни,докато свойствата за управление и настройка, както и промените в данните ви позволяват да съхранявате и извличате информация, инсталирана в системата. Използва следния набор от команди за дефиниране на структура и система:

• създава нови бази данни, таблици и изгледи от СУБД.
• хвърля команди.
• променя схемата на базата данни.
• тази команда добавя атрибут към низ обект.

SQL е оборудван с език за манипулиране на данни (DML). Той модифицира екземпляра на базата данни чрез вмъкване, актуализиране и изтриване на информация. DML е отговорен за промяната на всички данни. SQL съдържа следния набор от команди в секцията DML:

1. SELECT е една от основните команди за заявка. Това е аналогично на операцията за проекция на релационната алгебра. Той избира атрибути въз основа на условието, описано в клаузата WHERE.
2. FROM - Този раздел приема име като аргумент, от който атрибутите трябва да бъдат избрани/проектирани. В случай, че е дадено повече от едно име, този артикул съответства на декартовия продукт.
3. WHERE - Този раздел определя предиката или условията, които трябва да бъдат изпълнени, за да се квалифицира проектираният атрибут.

Има и команди:

• вмъкване;
• промяна на стойности;
• изтриване.

Създаване на заявки за релационна алгебра

Когато се конструира търсене, задачата е да се намери структура от операции, която да доведе до правилния изход. Основните операции на релационната алгебра са простиоперации с една или две релации като операнди. Комбинираните ефекти на последователността определят крайния резултат. Тъй като системата на релационна алгебра в базите данни е доста проста, много междинни резултати могат да бъдат получени преди достигане на крайния изход, те също се използват като операнди, които произвеждат нови получени данни.

За повечето оператори редът на заявките и тяхното изпълнение нямат значение, което означава, че един и същ изход може да бъде постигнат чрез оформяне и комбиниране на междинни данни по различни начини. На практика търсенето в база данни е доста лесно. Системата за извършване на операции и междинни резултати се определя от оптимизатора на заявки. Когато формирате въпроси, изисквания, трябва

първо да изберете кои връзки са необходими за постигане на отговор и след това да посочите операции и междинни резултати. Структурата на заявка за релационна алгебра в база данни с резултати може да бъде представена като диаграма. Оптимизаторите на изискванията се опитват да организират изпълнението възможно най-ефективно. На практика това обикновено означава, че се опитват да минимизират междинните резултати възможно най-бързо. Често срещани примери за релационна алгебра ще помогнат за това.

Пример 1.

Необходима информация: Информация за превозни средства от модел 1996 г., при които са открити недостатъци по време на проверка за 1999 г.

Първо се показва информация за колите, за да се разберат стойностите на всички атрибути на връзката. Информацията за проверките се съхранява в таблицата "Проверка" и ако бъде откритагрешки, те се записват в таблицата "Проблем". Следователно тези три таблици са необходими, за да получите необходимата информация.

Само колите от 1996 г. са интересни. Моделната гама на превозното средство е представена като стойността на зададения атрибут в реда на таблицата с информация за превозното средство. Първият междинен резултат се състои от кортежи, представляващи вариантите от 1996 г.

Така че са необходими само редове, които покриват този период. Трябва да използвате селекция, за да ги извлечете. Сега има коли и прегледи, които се наложиха. След това низовете се свързват с помощта на операцията за конкатенация. Те трябва да бъдат съединени с общ номер на регистъра, тъй като това е единствената обща колона, използва се естествено съединение.

За да разберете дали е имало проблеми по време на проверките, трябва да свържете проблемни линии с чека. След свързване на контролни редове към автомобили, можете да свържете този резултат с таблицата за грешки. Принадлежността трябва да се основава на общия регистрационен номер и проверената дата. Това са единствените често срещани колони в таблиците, така че се използва естествено съединение.

Опции за изчисление без междинни резултати

Пример 2.

Задължителна информация: Име на водача за моделна година 1995 или по-стари превозни средства, които не са тествани за 2000 г. Името е в таблицата "Драйвер". Органите на реда са описани в таблицата "Проверка и автомобили в вагон-столова". ТакаСледователно тези три таблици са необходими. Първо, трябва да разберете колите, които не са били проверени за 2000 г. Не е възможно да се реши този проблем, като се използват само проверките, изброени в таблицата, тъй като тя съдържа данни за извършените проверки, а не за тези, които не са извършени. Този проблем се решава чрез търсене на допълнителни автомобили, които са проверени преди 2000 година. Всъщност са необходими само техните регистрационни номера.

Има и други примери освен горните, които показват как да променяте или намирате информация. Вариантите на заявката могат да бъдат оптимизирани с помощта на специални операции. Всъщност, за да направим търсенето и намирането на данни възможно най-лесно и опростено, съществува модел на релационно изчисление.

Където информацията е защитена и защитена

Моделът на релационните данни на релационната алгебра се съхранява във файлови формати, съдържащи записи. На физическо ниво действителната информация се фиксира в електромагнитен формат на някакво устройство. Тези устройства за съхранение могат да бъдат разделени в три категории:

1. Основно. Тази категория включва памет, която е директно достъпна за процесора. Регистрите, бързата памет (кеш) и основната памет (RAM) са директно достъпни за централата, тъй като всички те са разположени на дънната платка или чипсета. Това хранилище обикновено е много малко, изключително бързо и нестабилно. За поддържане на състоянието е необходимо постоянно захранване. Ако не успее, всичките му данни се губят.
2. Вторично. Използва се за съхраняване на информация за бъдещетоизползване или архивиране. Включва устройства с памет, които не са част от чипсета на процесора или дънната платка, като магнитни дискове, оптични дискове (DVD, CD и др.), твърди дискове, флаш памети и магнитни ленти.
3. Вертис. Използва се за съхранение на огромни количества данни. Тъй като такива устройства за съхранение са външни за компютърната система, те са най-бавните по отношение на скоростта. Тези приспособления за съхранение се използват главно за архивиране на цялата система. Оптичните дискове и магнитните ленти се използват широко като третично съхранение.

Специалните операции по релационна алгебра са важни за ефективността на заявката.

Структура за съхранение

Компютърната система има добре дефинирана йерархия на паметта. Процесорът има директен достъп до основната система, както и до вградените регистри. Времето за достъп до основната памет очевидно е по-малко от скоростта на процесора. За да се сведе до минимум това несъответствие, се въвежда кеш. Кешът осигурява най-бързо време за достъп и съдържа данните, които са най-често достъпни от процесора.

Паметта с най-бърз достъп е най-скъпа. Големите устройства за съхранение осигуряват малка скорост и са по-евтини, но могат да съхраняват огромни количества данни в сравнение с регистър на процесора или кеш.

Магнитните и твърдите дискове са най-често срещаните вторични устройства за съхранение в днешните компютърни системи. Те се наричат магнитниметална основа. Тези дискове са поставени вертикално върху шпиндела. Главата за четене/запис се движи между тях и се използва за магнетизиране или премахване на такова петно отдолу. Може да бъде разпознат като 0 (нула) или 1 (едно).

Твърдите дискове са форматирани в добре дефиниран ред за ефективно съхранение на данни. Има много концентрични кръгове, наречени пътеки. Всяка песен е допълнително разделена на сектори, обикновено съхраняващи 512 байта данни.

Файлови операции

Операциите върху езиковата система на релационна алгебра и нейната база данни могат да бъдат широко класифицирани в две категории:

• актуализация;
• търсене.

Първата категория променя стойностите на данните чрез вмъкване, изтриване или актуализиране. От друга страна, операциите за търсене не редактират информация, а я извличат след незадължително условно филтриране. И в двата вида операции селекцията играе важна роля. В допълнение към създаването и изтриването на файл, може да има няколко операции, които могат да бъдат извършени върху тях:

1. Open - съществува в един от двата режима на четене или запис. В първия случай операционната система не позволява на никого да променя данните. С други думи, данните се четат само. Файловете, отворени в режим на четене, могат да се споделят между множество обекти. Режимът на запис ви позволява да променяте данните. Файловете могат да се четат, но не могат да бъдат споделяни.
2. Затварянето е най-важната операция от гледна точка на операционната система, тъй като премахва всички ключалки(ако е в споделен режим), записва данни (ако са променени) на вторичен носител и освобождава всички буфери и манипулатори, свързани с файла.
3. Индексирането е метод на информационна структура за ефективно извличане на записи от файловете на система въз основа на някои атрибути, където системата е внедрена. Дефинирано въз основа на атрибути.

Индексирането може да бъде от следния тип:

1. Основният е дефиниран в подредения файл с данни. Информационният файл е организиран в ключовото поле.
2. Вторичен индекс, генериран от поле, което е кандидат ключ и има уникална стойност във всеки запис или не ключ с дублиращи се стойности.
3. Групирането се дефинира в подреден файл с данни, в неключово поле.

Система за управление на база данни или СУБД се отнася до технология за съхранение и извличане на потребителска информация с максимална ефективност, заедно с подходящи мерки за сигурност. По-внимателното разглеждане на този въпрос води до заключението, че релационна алгебра е език на оператори, които приемат релациите като аргументи и ги връщат като резултат.