Algebra hubungan dalam pangkalan data: operasi, contoh

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Secara amnya, sistem pangkalan data dilengkapi dengan bahasa pertanyaan yang boleh membantu penggunanya menanyakan kejadian. Terdapat dua jenis sedemikian - algebra hubungan dan kalkulus hubungan. Yang pertama ialah bahasa pertanyaan prosedur yang mengambil contoh perhubungan sebagai input dan mengeluarkan perhubungan contoh sebagai output. Menggunakan kalkulus unari atau binari untuk ini. Algebra hubungan dilakukan secara rekursif dan hasil perantaraan dianggap sebagai hubungan.

Produk Cartesian (Χ)

Menggabungkan maklumat daripada dua perhubungan berbeza menjadi satu.

Notasi – r Χ s, di mana r dan s ialah nisbah dan outputnya akan ditakrifkan sebagai

r Χ s={qt | q ∈ r dan t ∈ s}.

Kesimpulan. Tetapkan perhubungan yang menunjukkan semua buku dan artikel yang ditulis dengan tutorial.

Namakan semula operasi (ρ).

Kaitan algebra hubungan ialah hasil, tetapi tanpa sebarang nama. Operasi menamakan semula membolehkan anda menukar nilai output, dilambangkan dengan huruf kecil Yunani ρ.

Penetapan – ρ _x (E), di mana hasil ungkapan E disimpan dengan namax.

Operasi tambahan:

• set persimpangan;
• tugasan;
• sambungan semula jadi.

Kalkulus hubungan

Ini ialah bahasa pertanyaan bukan prosedur, bermakna ia memberitahu anda perkara yang perlu dilakukan tetapi tidak menerangkan cara melaksanakannya. Kalkulus hubungan wujud dalam dua bentuk:

• kalkulus korelasi tuple;
• menapis julat pembolehubah.

Notasi - T/State: Mengembalikan semua tuple T yang memenuhi syarat. Hasilnya. Mengembalikan tupel dengan nama. TRC boleh dikira. Anda boleh menggunakan pengkuantiti kewujudan (∃) dan universal (∀). Kesimpulan. Pertanyaan di atas akan memberikan hasil yang sama seperti yang sebelumnya.

Kalkulus hubungan domain DRC

Pembolehubah penapis menggunakan domain atribut dan bukannya nilai integer tuple (seperti yang dilakukan dalam TRC yang dinyatakan di atas).

Notasi – {a ₁, a ₂, a ₃, …, a | P (a ₁, a ₂, a ₃, …, a)}, di mana a1, a2 ialah atribut dan P menandakan formula yang dibina dengan nilai dalaman.

Kesimpulan. Menetapkan artikel, halaman dan topik daripada hubungan TutorialsPoint, dengan subjek adalah pangkalan data.

Seperti TRC, DRC juga boleh ditulis menggunakan pengkuantiti kewujudan dan universal. DRC juga termasuk pengendali algebra hubungan. Kekuatan ungkapan pengiraan, kalkulus dan korelasi hubungan antara titik adalah setara.

Variasi dan skema kalkulus dan algebra hubungan

Model ER, apabila dikonsepkan dalam rajah, memberikan gambaran keseluruhan yang baik tentang perhubungan penting yang lebih mudah difahami. Perwakilan skematik boleh dipetakan kepada skema hubungan, iaitu ia boleh dicipta bersama-sama antara satu sama lain. Tidak mustahil untuk mengimport semua kekangan ER ke dalam model hubungan, tetapi struktur anggaran boleh dijana. Terdapat beberapa proses dan algoritma yang tersedia untuk menukar carta kepada sistem ini. Sebahagian daripada mereka adalah automatik, manakala yang lain dibuat secara manual. Carta ER terutamanya terdiri daripada kriteria berikut:

• entiti dan atributnya;
• pautan, iaitu perkaitan antara nilai di atas.

Perbandingan objek dan hubungan berlaku dalam cara dan skema yang berbeza. Sebagai contoh, entiti ialah objek dunia sebenar dengan beberapa atribut. Proses pemadanan, algoritma adalah seperti berikut:

• buat jadual untuk setiap objek;
• atribut hendaklah menjadi medan jadual dengan jenis data yang sepadan;
• isytiharkan kunci utama.

Perhubungan ialah perkaitan antara entiti. Proses penyusunan adalah seperti berikut:

• buat jadual untuk perhubungan;
• tambah kunci utama semua entiti yang mengambil bahagian sebagai medan jadual dengan jenis data yang sesuai;
• jika perhubungan mempunyai sebarang atribut, tetapkan setiap atribut sebagai medan jadual;
• gabungkan kunci utama yang membentuk segala-galanyaselebihnya untuk objek yang mengambil bahagian;
• nyatakan semua kekangan kunci asing.

Paparan set lemah dan objek hierarki berlaku mengikut sistem tertentu. Pertama sekali, adalah perlu untuk memahami asas-asas penting dan definisi nilai-nilai ini. Set ciri yang lemah ialah set yang tidak mempunyai sebarang kunci utama yang dikaitkan dengannya. Proses paparan adalah seperti berikut:

• buat jadual untuk set objek yang lemah;
• tambah semua atribut pada skema sebagai medan;
• nyatakan kunci utama untuk pengenalan;
• tetapkan semua kekangan kunci asing.

Paparan objek hierarki berdasarkan pengkhususan atau generalisasi bahasa algebra hubungan berlaku dalam bentuk entiti berjujukan. Algoritma adalah seperti berikut:

• buat jadual untuk semua objek peringkat bawah yang lebih tinggi;
• tambah kunci utama;
• pada tahap rendah laksanakan semua atribut lain objek tahap rendah;
• isytiharkan kunci utama jadual;
• tetapkan kekangan kunci asing.

Pilihan sedia ada untuk menerangkan, menyimpan, menukar maklumat

SQL ialah bahasa pengaturcaraan untuk pangkalan data hubungan. Ia dibangunkan atas algebra dan kalkulus korelasi tupel. SQL datang sebagai pakej dengan semua pengedaran DBMS utama. Mengandungi kedua-dua data dan bahasa untuk memanipulasinya. Dengan menggunakan sifat definisi data SQL algebra hubungan, anda boleh mereka bentuk dan mengubah suai skema pangkalan data,manakala sifat pengurusan dan pelarasan, serta perubahan data, membolehkan anda menyimpan dan mendapatkan semula maklumat yang dipasang dalam sistem. Menggunakan set perintah berikut untuk menentukan struktur dan sistem:

• membuat pangkalan data, jadual dan paparan baharu daripada DBMS.
• melempar arahan.
• menukar skema pangkalan data.
• arahan ini menambahkan atribut pada objek rentetan.

SQL dilengkapi dengan Bahasa Manipulasi Data (DML). Ia mengubah suai contoh pangkalan data dengan memasukkan, mengemas kini dan memadam maklumat. DML bertanggungjawab untuk menukar semua data. SQL mengandungi set perintah berikut dalam bahagian DML:

1. SELECT ialah salah satu daripada perintah pertanyaan asas. Ia adalah sama dengan operasi unjuran algebra hubungan. Ia memilih atribut berdasarkan syarat yang diterangkan dalam klausa WHERE.
2. FROM - Bahagian ini mengambil nama sebagai hujah dari mana atribut akan dipilih/diunjurkan. Sekiranya lebih daripada satu nama diberikan, item ini sepadan dengan produk Cartesian.
3. WHERE - Bahagian ini menentukan predikat atau syarat yang mesti dipenuhi untuk melayakkan atribut yang diunjurkan.

Terdapat juga arahan:

• insert;
• nilai berubah;
• padam.

Membuat Pertanyaan Algebra Hubungan

Apabila membina carian, tugasnya adalah untuk mencari struktur operasi yang akan membawa kepada output yang betul. Operasi asas algebra hubungan adalah mudahoperasi dengan satu atau dua hubungan sebagai operan. Kesan gabungan urutan menentukan keputusan akhir. Memandangkan sistem algebra hubungan dalam pangkalan data agak mudah, banyak keputusan perantaraan boleh diperolehi sebelum mencapai output akhir, ia juga digunakan sebagai operan yang menghasilkan data baharu yang diterima.

Bagi kebanyakan pengendali, susunan pertanyaan dan pelaksanaannya tidak penting, yang bermaksud bahawa output yang sama boleh dicapai dengan membentuk dan menggabungkan data perantaraan dalam cara yang berbeza. Dalam amalan, carian pangkalan data agak mudah. Sistem untuk melaksanakan operasi dan hasil perantaraan ditentukan oleh pengoptimum pertanyaan. Apabila membentuk soalan, keperluan, anda perlu

mula-mula memilih perhubungan yang diperlukan untuk mencapai jawapan, dan kemudian nyatakan operasi dan hasil perantaraan. Struktur pertanyaan algebra hubungan dalam pangkalan data hasil boleh diwakili sebagai gambar rajah. Pengoptimum keperluan cuba mengatur pelaksanaan secekap mungkin. Dalam amalan, ini biasanya bermakna bahawa mereka cuba meminimumkan hasil perantaraan secepat mungkin. Contoh biasa algebra hubungan akan membantu dalam hal ini.

Contoh 1.

Keperluan Maklumat: Maklumat mengenai kenderaan tahun model 1996 di mana kekurangan ditemui semasa pemeriksaan untuk tahun 1999.

Pertama, maklumat tentang kereta dipaparkan untuk memahami nilai semua atribut perhubungan. Maklumat tentang pemeriksaan disimpan dalam jadual "Pemeriksaan", dan jika dikesankesilapan, ia direkodkan dalam jadual "Masalah". Oleh itu, ketiga-tiga jadual ini diperlukan untuk mendapatkan maklumat yang diperlukan.

Hanya 1996 kereta yang menarik. Julat model kenderaan diwakili sebagai nilai atribut set dalam baris jadual maklumat kenderaan. Hasil perantaraan pertama terdiri daripada tupel yang mewakili varian 1996.

Jadi hanya baris yang merangkumi tempoh ini diperlukan. Anda perlu menggunakan pilihan untuk mengekstraknya. Kini terdapat kereta dan pemeriksaan yang diperlukan. Rentetan kemudiannya disatukan menggunakan operasi penggabungan. Mereka mesti disertai dengan nombor daftar biasa, kerana ia adalah satu-satunya lajur biasa, gabungan semula jadi digunakan.

Untuk mengetahui sama ada terdapat masalah semasa pemeriksaan, anda perlu mengaitkan garis masalah dengan cek. Selepas menyambungkan baris kawalan ke kereta, anda boleh menyambungkan hasil ini ke jadual kerosakan. Gabungan mestilah berdasarkan nombor pendaftaran biasa dan tarikh yang disahkan. Ini adalah satu-satunya lajur biasa dalam jadual, jadi cantuman semula jadi digunakan.

Pilihan pengiraan tanpa hasil perantaraan

Contoh 2.

Maklumat yang Diperlukan: Nama pemandu untuk model tahun 1995 atau kenderaan yang lebih lama yang belum diuji untuk tahun 2000. Nama ada dalam jadual "Pemandu". Agensi penguatkuasaan undang-undang diterangkan dalam jadual "Pemeriksaan dan kereta di dalam kereta kantin". JadiOleh itu, ketiga-tiga jadual ini diperlukan. Pertama, anda perlu mengetahui kereta yang tidak diperiksa untuk tahun 2000. Tidak mungkin untuk menyelesaikan masalah ini hanya menggunakan pemeriksaan yang disenaraikan dalam jadual, kerana ia mengandungi data tentang pemeriksaan yang dibuat, dan bukan pemeriksaan yang tidak dilaksanakan. Masalah ini diselesaikan dengan mencari kereta pelengkap yang diperiksa sebelum tahun 2000. Malah, hanya nombor pendaftaran mereka diperlukan.

Terdapat contoh lain selain contoh di atas yang menunjukkan cara menukar atau mencari maklumat. Varian pertanyaan boleh dioptimumkan menggunakan operasi khas. Malah, untuk menjadikan carian dan mencari data semudah dan semudah mungkin, terdapat model kalkulus hubungan.

Tempat maklumat dijamin dan dilindungi

Model data hubungan algebra hubungan disimpan dalam format fail yang mengandungi rekod. Pada peringkat fizikal, maklumat sebenar ditetapkan dalam format elektromagnet pada sesetengah peranti. Peranti storan ini boleh dibahagikan kepada tiga kategori:

1. Utama. Kategori ini termasuk memori yang boleh diakses terus kepada CPU. Daftar, memori cepat (cache) dan memori utama (RAM) boleh diakses terus ke pusat, kerana semuanya terletak pada motherboard atau chipset. Storan ini biasanya sangat kecil, sangat pantas dan tidak stabil. Bekalan kuasa yang berterusan diperlukan untuk mengekalkan keadaan. Jika gagal, semua datanya hilang.
2. Menengah. Digunakan untuk menyimpan maklumat untuk masa hadapangunakan atau sandaran. Termasuk peranti memori yang bukan sebahagian daripada set cip pemproses atau papan induk, seperti cakera magnetik, cakera optik (DVD, CD, dll.), cakera keras, pemacu kilat dan pita magnetik.
3. Tertiari. Digunakan untuk menyimpan sejumlah besar data. Memandangkan peranti storan tersebut berada di luar sistem komputer, ia adalah yang paling perlahan dari segi kelajuan. Alat storan ini digunakan terutamanya untuk menyandarkan keseluruhan sistem. Cakera optik dan pita magnet digunakan secara meluas sebagai storan tertiari.

Operasi algebra hubungan khas adalah penting untuk kecekapan pertanyaan.

Struktur storan

Sistem komputer mempunyai hierarki memori yang jelas. CPU mempunyai akses terus ke sistem utama serta daftar terbina dalam. Masa capaian memori utama jelas kurang daripada kelajuan pemproses. Untuk meminimumkan percanggahan ini, cache diperkenalkan. Cache menyediakan masa akses terpantas dan mengandungi data yang paling kerap diakses oleh CPU.

Memori dengan akses terpantas adalah yang paling mahal. Peranti storan yang besar memberikan sedikit kelajuan dan lebih murah, tetapi ia boleh menyimpan sejumlah besar data berbanding dengan daftar pemproses atau cache.

Pemacu magnet dan keras ialah peranti storan sekunder yang paling biasa dalam sistem komputer hari ini. Mereka dipanggil magnetasas logam. Cakera ini diletakkan secara menegak pada gelendong. Kepala baca/tulis bergerak di antara mereka dan digunakan untuk memagnetkan atau mengalih keluar tempat sedemikian di bawahnya. Ia boleh dikenali sebagai 0 (sifar) atau 1 (satu).

Pemacu keras diformatkan dalam susunan yang jelas untuk penyimpanan data yang cekap. Ia mempunyai banyak bulatan sepusat yang dipanggil laluan. Setiap runut dibahagikan lagi kepada sektor, biasanya menyimpan 512 bait data.

Operasi fail

Operasi pada sistem bahasa algebra hubungan dan pangkalan datanya boleh dikelaskan secara meluas kepada dua kategori:

• kemas kini;
• cari.

Kategori pertama menukar nilai data dengan memasukkan, memadam atau mengemas kini. Sebaliknya, operasi carian tidak mengedit maklumat, tetapi mengekstraknya selepas penapisan bersyarat pilihan. Dalam kedua-dua jenis operasi, pemilihan memainkan peranan penting. Selain mencipta dan memadam fail, mungkin terdapat beberapa operasi yang boleh dilakukan pada fail tersebut:

1. Buka - wujud dalam satu daripada dua mod baca atau tulis. Dalam kes pertama, sistem pengendalian tidak membenarkan sesiapa pun menukar data. Dengan kata lain, data hanya dibaca. Fail yang dibuka dalam mod baca boleh dikongsi antara berbilang objek. Mod tulis membolehkan anda menukar data. Fail boleh dibaca tetapi tidak boleh dikongsi.
2. Tutup ialah operasi yang paling penting dari sudut pandangan sistem pengendalian kerana ia mengalih keluar semua kunci(jika dalam mod kongsi), menyimpan data (jika diubah suai) ke media kedua dan melepaskan semua penimbal dan pengendali yang dikaitkan dengan fail.
3. Pengindeksan ialah kaedah struktur maklumat untuk mengekstrak rekod dengan cekap daripada fail sistem berdasarkan beberapa atribut tempat sistem itu dilaksanakan. Ditakrifkan berdasarkan atribut.

Pengindeksan boleh terdiri daripada jenis berikut:

1. Primary ditakrifkan dalam fail data yang dipesan. Fail maklumat disusun dalam medan kunci.
2. Indeks sekunder dijana daripada medan yang merupakan kunci calon dan mempunyai nilai unik dalam setiap rekod atau bukan kunci dengan nilai pendua.
3. Pengkelompokan ditakrifkan dalam fail data tersusun, dalam medan bukan kunci.

Sistem pengurusan pangkalan data atau DBMS merujuk kepada teknologi untuk menyimpan dan mendapatkan maklumat pengguna dengan kecekapan maksimum bersama-sama dengan langkah keselamatan yang sesuai. Pemeriksaan yang lebih dekat tentang isu ini membawa kepada kesimpulan bahawa algebra hubungan ialah bahasa pengendali yang mengambil hubungan sebagai hujah dan mengembalikannya sebagai hasilnya.