Деректер қорындағы реляциялық алгебра: амалдар, мысалдар

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Жалпы, дерекқор жүйелері пайдаланушыларға сұрау үлгілерін сұрауға көмектесетін сұрау тілімен жабдықталған. Мұндай екі түрі бар - реляциялық алгебра және реляциялық есептеу. Біріншісі - қатынас даналарын кіріс ретінде қабылдайтын және мысал қатынастарын шығыс ретінде шығаратын процедуралық сұрау тілі. Бұл үшін унарлық немесе екілік есептеулерді пайдаланады. Реляциялық алгебра рекурсивті орындалады және аралық нәтижелер қатынас ретінде қарастырылады.

Декарттық өнім (Χ)

Екі түрлі қатынастағы ақпаратты бір қатынасқа біріктіреді.

Белгілеу – r Χ с, мұндағы r және s қатынасы және олардың шығысы

ретінде анықталады

r Χ s={qt | q ∈ r және t ∈ s}.

Қорытынды. Оқулықпен жазылған барлық кітаптар мен мақалаларды көрсететін қатынасты орнатады.

Атын өзгерту операциясы (ρ).

Реляциялық алгебраның қатынасы нәтижелер, бірақ аты жоқ. Атын өзгерту операциясы ρ.

шағын грек әрпімен белгіленген шығыс мәнін өзгертуге мүмкіндік береді.

Тағайындау – ρ _x (E), мұнда E өрнегі нәтижесі атаумен бірге сақталадыx.

Қосымша операциялар:

• қиылыс орнату;
• тапсырма;
• табиғи байланыс.

Реляциялық есептеу

Бұл процедуралық емес сұрау тілі, яғни ол не істеу керектігін айтады, бірақ оны қалай жүзеге асыру керектігін түсіндірмейді. Реляциялық есептеу екі түрде болады:

• кортеждің корреляциялық есебі;
• айнымалы ауқымдарын сүзу.

Ескерту - T/күй: шартты қанағаттандыратын барлық T кортеждерін қайтарады. Нәтиже. Атауы бар кортеждерді қайтарады. TRC санын анықтауға болады. Экзистенциалды (∃) және әмбебап кванторларды (∀) қолдануға болады. Қорытынды. Жоғарыдағы сұрау алдыңғы сұрау сияқты нәтиже береді.

Домен реляциялық есебі DRC

Сүзгі айнымалысы кортеждік бүтін мәндердің орнына төлсипат доменін пайдаланады (жоғарыда айтылған TRC-те орындалғандай).

Белгілеу – {a ₁, a ₂, a ₃, …, a | P (a ₁, a ₂, a ₃, …, a)}, мұндағы a1, a2 атрибуттар және P ішкі мәндерімен құрастырылған формулаларды білдіреді.

Қорытынды. Тақырып дерекқор болып табылатын TutorialsPoint қатынасындағы мақаланы, бетті және тақырыпты орнатады.

TRC сияқты, DRC экзистенциалды және әмбебап кванторларды пайдаланып жазылуы мүмкін. DRC реляциялық алгебра операторларын да қамтиды. Есептеу, есептеу және нүктелер арасындағы қатынас корреляциясының өрнек күші эквивалентті.

Реляциялық есептеулер мен алгебраның вариациялары мен схемалары

ER моделі диаграммаларда тұжырымдалған кезде түсінуге оңай болатын маңызды қатынастардың жақсы шолуын қамтамасыз етеді. Схемалық көріністерді реляциялық схемамен салыстыруға болады, яғни олар бір-бірімен бірге жасалуы мүмкін. Реляциялық үлгіге барлық ER шектеулерін импорттау мүмкін емес, бірақ шамамен құрылымды жасауға болады. Диаграммаларды осы жүйеге түрлендіруге арналған бірнеше процестер мен алгоритмдер бар. Олардың кейбіреулері автоматтандырылған, ал басқалары қолмен жасалған. ER диаграммалары негізінен келесі критерийлерден тұрады:

• нысан және оның атрибуттары;
• сілтеме, бұл жоғарыдағы мәндер арасындағы байланыс.

Объектілер мен қатынастарды салыстыру әртүрлі жолдар мен схемаларда жүреді. Мысалы, нысан кейбір атрибуттары бар нақты дүние объектісі болып табылады. Сәйкестендіру процесі, алгоритм келесідей:

• әр нысан үшін кесте жасау;
• атрибуттар сәйкес деректер түрлері бар кесте өрістеріне айналуы керек;
• негізгі кілтті жариялау.

Қарым-қатынас дегеніміз субъектілер арасындағы байланыс. Құрастыру процесі келесідей:

• қарым-қатынастар кестесін жасау;
• барлық қатысушы нысандардың бастапқы кілттерін сәйкес деректер түрлері бар кесте өрістері ретінде қосу;
• егер қатынаста қандай да бір төлсипат болса, әрбір төлсипатты кесте өрісі ретінде орнатыңыз;
• барлығын құрайтын негізгі кілтті біріктіріңізқалғаны қатысушы нысандар үшін;
• барлық шетелдік кілт шектеулерін көрсетіңіз.

Әлсіз жиындар мен иерархиялық нысандарды көрсету белгілі бір жүйеге сәйкес орын алады. Ең алдымен, бұл құндылықтардың маңызды негіздері мен анықтамаларын түсіну қажет. Әлсіз мүмкіндіктер жинағы - онымен байланыстырылған бастапқы кілті жоқ. Дисплей процесі келесідей:

• әлсіз нысандар жинағы үшін кесте жасау;
• барлық төлсипаттарды схемаға өріс ретінде қосу;
• сәйкестендіру үшін негізгі кілтті көрсетіңіз;
• барлық сыртқы кілт шектеулерін орнатыңыз.

Реляциялық алгебра тілін мамандандыру немесе жалпылау негізінде иерархиялық объектілерді көрсету ретті тұлғалар түрінде болады. Алгоритм келесідей:

• жоғары деңгейдің барлық нысандары үшін кестелер жасау;
• негізгі кілттерді қосу;
• төмен деңгейде төменгі деңгейдегі нысандардың барлық басқа атрибуттарын орындау;
• кестенің негізгі кілттерін жариялау;
• шетелдік кілт шектеулерін орнатыңыз.

Ақпаратты сипаттауға, сақтауға, өзгертуге арналған бар опциялар

SQL – реляциялық деректер қорларына арналған бағдарламалау тілі. Ол кортеждердің алгебра және корреляциялық есептер негізінде жасалған. SQL барлық негізгі ДҚБЖ дистрибутивтері бар пакет ретінде келеді. Деректерді де, оларды өңдеуге арналған тілдерді де қамтиды. SQL реляциялық алгебра деректерін анықтау сипаттарын пайдалану арқылы дерекқор схемасын жобалауға және өзгертуге,басқару және реттеу сипаттары, сондай-ақ деректер өзгерістері жүйеде орнатылған ақпаратты сақтауға және алуға мүмкіндік береді. Құрылым мен жүйені анықтау үшін келесі пәрмендер жинағын пайдаланады:

• ДҚБЖ жаңа дерекқорларды, кестелерді және көріністерді жасайды.
• пәрмендерді шығарады.
• дерекқор схемасын өзгертеді.
• бұл пәрмен жол нысанына төлсипат қосады.

SQL деректерді өңдеу тілімен (DML) жабдықталған. Ол мәліметтерді енгізу, жаңарту және жою арқылы дерекқор данасын өзгертеді. DML барлық деректерді өзгертуге жауапты. SQL DML бөліміндегі келесі пәрмендер жинағын қамтиды:

1. ТАҢДАУ – негізгі сұрау пәрмендерінің бірі. Ол реляциялық алгебраның проекциялық операциясына ұқсас. Ол WHERE тармағында сипатталған шарт негізінде төлсипаттарды таңдайды.
2. FROM - Бұл бөлім атрибуттар таңдалатын/жобаланатын аргумент ретінде атау алады. Бірнеше атау берілген жағдайда, бұл тармақ декарттық өнімге сәйкес келеді.
3. ҚАЙДА - Бұл бөлім болжанған атрибутты анықтау үшін орындалуы керек предикатты немесе шарттарды көрсетеді.

Сонымен қатар пәрмендер бар:

• кіргізу;
• мәндерді өзгерту;
• жою.

Реляциялық алгебра сұрауларын жасау

Іздеуді құрастыру кезінде тапсырма дұрыс нәтижеге әкелетін операциялар құрылымын табу болып табылады. Реляциялық алгебраның негізгі амалдары қарапайымоперандтар ретінде бір немесе екі қатынасы бар операциялар. Тізбектің біріккен әсерлері соңғы нәтижені анықтайды. Мәліметтер қорындағы реляциялық алгебра жүйесі өте қарапайым болғандықтан, соңғы нәтижеге жеткенге дейін көптеген аралық нәтижелерді алуға болады, олар алынған жаңа деректерді шығаратын операндтар ретінде де қолданылады.

Көптеген операторлар үшін сұраулардың реті және олардың орындалуы маңызды емес, яғни аралық деректерді әртүрлі тәсілдермен пішіндеу және біріктіру арқылы бірдей нәтижеге қол жеткізуге болады. Іс жүзінде дерекқорды іздеу өте оңай. Операциялар мен аралық нәтижелерді орындау жүйесін сұранысты оңтайландырушы анықтайды. Сұрақтарды, талаптарды қалыптастыру кезінде

алдымен жауапқа жету үшін қандай қатынастар қажет екенін таңдау керек, содан кейін операциялар мен аралық нәтижелерді көрсету керек. Нәтижелер дерекқорындағы реляциялық алгебра сұрауының құрылымын диаграмма түрінде көрсетуге болады. Талаптарды оңтайландырушылар орындауды мүмкіндігінше тиімді ұйымдастыруға тырысады. Іс жүзінде бұл әдетте аралық нәтижелерді мүмкіндігінше тезірек азайтуға тырысатынын білдіреді. Бұған реляциялық алгебраның қарапайым мысалдары көмектеседі.

1-мысал.

Ақпаратқа қажеттілік: 1999 жылғы тексеру кезінде кемшіліктер анықталған 1996 жылғы көліктер туралы ақпарат.

Біріншіден, қатынастың барлық атрибуттарының мәндерін түсіну үшін көліктер туралы ақпарат көрсетіледі. Тексерулер туралы ақпарат «Тексеру» кестесінде сақталады және анықталған жағдайдаақаулар, олар «Мәселе» кестесіне жазылады. Осылайша, бұл үш кесте қажетті ақпаратты алу үшін қажет.

Тек 1996 жылғы көліктер қызық. Көлік құралының үлгі диапазоны көлік құралы туралы ақпарат кестесінің жолында орнатылған атрибуттың мәні ретінде көрсетіледі. Бірінші аралық нәтиже 1996 жылғы нұсқаларды көрсететін кортеждерден тұрады.

Сондықтан тек осы кезеңді қамтитын жолдар қажет. Оларды шығару үшін таңдауды пайдалану керек. Қазір қажетті көліктер мен тексерулер бар. Содан кейін жолдар біріктіру операциясы арқылы біріктіріледі. Олар ортақ тізілім нөмірімен қосылуы керек, себебі бұл жалғыз ортақ баған, табиғи біріктіру пайдаланылады.

Тексеру кезінде ақаулардың бар-жоғын білу үшін проблемалық жолдарды чекпен байланыстыру керек. Басқару жолдарын автомобильдерге қосқаннан кейін бұл нәтижені ақаулар кестесіне қосуға болады. Тиістілік жалпы тіркеу нөміріне және расталған күнге негізделуі керек. Бұл кестелердегі жалғыз ортақ бағандар, сондықтан табиғи біріктіру пайдаланылады.

Аралық нәтижелерсіз есептеу опциялары

2-мысал.

Қажетті ақпарат: 1995 жылғы үлгідегі жүргізушінің аты немесе 2000 жылы сынақтан өтпеген ескі көліктер. Аты «Жүргізуші» кестесінде. Құқық қорғау органдары «Инспекция және асхана вагонындағы машиналар» кестесінде сипатталған. СоныменОсылайша, осы үш кесте қажет. Алдымен 2000 жылы техникалық тексеруден өтпеген көліктерді анықтау керек. Бұл мәселені тек кестеде көрсетілген тексерулерді қолдану арқылы шешу мүмкін емес, өйткені онда орындалмағандар емес, жүргізілген тексерулер туралы деректер бар. Бұл мәселе 2000 жылға дейін тексерілген қосымша көліктерді іздеу арқылы шешіледі. Іс жүзінде олардың тіркеу нөмірлері ғана қажет.

Жоғарыда келтірілгендерден басқа ақпаратты өзгерту немесе табу жолын көрсететін басқа да мысалдар бар. Сұрау нұсқаларын арнайы операциялар арқылы оңтайландыруға болады. Шындығында, деректерді іздеу мен табуды барынша жеңіл және қарапайым ету үшін реляциялық есептеу үлгісі бар.

Ақпарат қорғалған және қорғалған жерде

Реляциялық алгебраның реляциялық деректер үлгісі жазбаларды қамтитын файл пішімінде сақталады. Физикалық деңгейде нақты ақпарат кейбір құрылғыда электромагниттік форматта бекітіледі. Бұл жад құрылғыларын үш санатқа бөлуге болады:

1. Негізгі. Бұл санатқа процессорға тікелей қол жетімді жад кіреді. Регистрлер, жылдам жад (кэш) және негізгі жад (RAM) орталыққа тікелей қол жетімді, өйткені олардың барлығы аналық платада немесе чипсетада орналасқан. Бұл жад әдетте өте кішкентай, өте жылдам және тұрақсыз. Күйді сақтау үшін тұрақты қуат көзі қажет. Ол сәтсіз болса, оның барлық деректері жоғалады.
2. Қосымша. Болашаққа арналған ақпаратты сақтау үшін қолданыладыпайдалану немесе сақтық көшірме жасау. Магниттік дискілер, оптикалық дискілер (DVD, ықшам дискілер, т.б.), қатты дискілер, флэш-дискілер және магниттік таспалар сияқты процессорлық чипсеттің немесе аналық платаның бөлігі болып табылмайтын жад құрылғыларын қамтиды.
3. Үшінші. Деректердің үлкен көлемін сақтау үшін қолданылады. Мұндай сақтау құрылғылары компьютерлік жүйеге сыртқы болғандықтан, олар жылдамдығы жағынан ең баяу. Бұл сақтау гаджеттері негізінен бүкіл жүйенің сақтық көшірмесін жасау үшін қолданылады. Үшінші жады ретінде оптикалық дискілер мен магниттік таспалар кеңінен қолданылады.

Арнайы реляциялық алгебра операциялары сұраудың тиімділігі үшін маңызды.

Сақтау құрылымы

Компьютер жүйесінде нақты анықталған жад иерархиясы бар. Орталық процессор негізгі жүйеге, сондай-ақ кірістірілген регистрлерге тікелей қол жеткізе алады. Негізгі жадқа қол жеткізу уақыты процессор жылдамдығынан аз екені анық. Бұл сәйкессіздікті азайту үшін кэш енгізілген. Кэш ең жылдам қол жеткізу уақытын қамтамасыз етеді және орталық процессор ең жиі қатынасатын деректерді қамтиды.

Ең жылдам қол жетімді жад - ең қымбат. Үлкен жад құрылғылары аз жылдамдықты қамтамасыз етеді және арзанырақ, бірақ олар процессор регистрімен немесе кэшпен салыстырғанда үлкен көлемдегі деректерді сақтай алады.

Магниттік және қатты дискілер қазіргі компьютерлік жүйелердегі ең көп таралған қосымша сақтау құрылғылары болып табылады. Оларды магниттік деп атайдыметалл негізі. Бұл дискілер шпиндельге тігінен орналастырылған. Оқу/жазу басы олардың арасында қозғалады және астындағы осындай дақты магниттеу немесе жою үшін қолданылады. Оны 0 (нөл) немесе 1 (бір) ретінде тануға болады.

Деректерді тиімді сақтау үшін қатты дискілер нақты анықталған ретпен пішімделген. Оның жолдар деп аталатын көптеген концентрлік шеңберлері бар. Әрбір трек әдетте 512 байт деректерді сақтайтын секторларға бөлінген.

Файл операциялары

Реляциялық алгебра тілінің жүйесі мен оның дерекқорындағы амалдарды екі санатқа бөлуге болады:

• жаңарту;
• іздеу.

Бірінші санат кірістіру, жою немесе жаңарту арқылы деректер мәндерін өзгертеді. Екінші жағынан, іздеу әрекеттері ақпаратты өңдемейді, бірақ оны қосымша шартты сүзгіден кейін шығарып алады. Операциялардың екі түрінде де іріктеу маңызды рөл атқарады. Файлды жасау және жоюмен қатар, оларда орындауға болатын бірнеше әрекеттер болуы мүмкін:

1. Ашық - екі оқу немесе жазу режимінің бірінде бар. Бірінші жағдайда операциялық жүйе ешкімге деректерді өзгертуге мүмкіндік бермейді. Басқаша айтқанда, деректер тек оқылады. Оқу режимінде ашылған файлдарды бірнеше нысандар арасында ортақ пайдалануға болады. Жазу режимі деректерді өзгертуге мүмкіндік береді. Файлдарды оқуға болады, бірақ бөлісу мүмкін емес.
2. Жабу операциялық жүйе тұрғысынан ең маңызды операция, себебі ол барлық құлыптарды жояды(ортақ режимде болса) деректерді (өзгертілген болса) қосымша медиаға сақтайды және файлмен байланысты барлық буферлер мен өңдегіштерді босатады.
3. Индекстеу – жүйе іске асырылған кейбір атрибуттарға негізделген жүйе файлдарынан жазбаларды тиімді шығаруға арналған ақпараттық құрылым әдісі. Атрибуттар негізінде анықталған.

Индекстеу келесі түрде болуы мүмкін:

1. Негізгі реттелген деректер файлында анықталған. Ақпараттық файл кілт өрісінде реттелген.
2. Үміткер кілт болып табылатын және әрбір жазбада бірегей мәні бар немесе қайталанатын мәндері бар кілт емес өрістен жасалған қосымша индекс.
3. Кластерлеу реттелген деректер файлында, кілт емес өрісте анықталған.

Дерекқорды басқару жүйесі немесе ДҚБЖ сәйкес қауіпсіздік шараларымен бірге максималды тиімділікпен пайдаланушы ақпаратын сақтауға және алуға арналған технологияны білдіреді. Бұл мәселені мұқият қарастыру реляциялық алгебра қатынастарды аргумент ретінде қабылдайтын және оларды нәтиже ретінде қайтаратын операторлар тілі деген қорытындыға келеді.