Relaciona algebra u bazama podataka: operacije, primjeri

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 05:19

Generalno, sistemi baze podataka su opremljeni jezikom upita koji može pomoći svojim korisnicima da traže instance upita. Postoje dvije takve vrste - relaciona algebra i relacioni račun. Prvi je proceduralni jezik upita koji uzima instance odnosa kao ulaz i kao izlaz daje primjere odnosa. Za ovo koristi unarni ili binarni račun. Relaciona algebra se izvodi rekurzivno i srednji rezultati se tretiraju kao relacije.

kartezijanski proizvod (Χ)

Kombinuje informacije iz dva različita odnosa u jedan.

Notacija – r Χ s, gdje su r i s omjeri i njihov izlaz će biti definiran kao

r Χ s={qt | q ∈ r i t ∈ s}.

Zaključak. Postavlja odnos koji prikazuje sve knjige i članke napisane uz tutorijal.

Operacija preimenovanja (ρ).

Relacija relacione algebre su rezultati, ali bez ikakvog imena. Operacija preimenovanja vam omogućava da promijenite izlaznu vrijednost, označenu malim grčkim slovom ρ.

Oznaka – ρ _x (E), gdje je rezultat izraza E pohranjen sa imenomx.

Dodatne operacije:

• postavi raskrsnicu;
• zadatak;
• prirodna veza.

Relacijski račun

Ovo je neproceduralni jezik upita, što znači da vam govori šta da radite, ali ne objašnjava kako da ga implementirate. Relacijski račun postoji u dva oblika:

• korelacijski račun torke;
• filtriranje raspona varijabli.

Oznaka - T/State: Vraća sve T torke koji zadovoljavaju uslov. Rezultat. Vraća tuple s imenom. TRC se može kvantificirati. Možete koristiti egzistencijalne (∃) i univerzalne kvantifikatore (∀). Zaključak. Gornji upit će dati isti rezultat kao i prethodni.

Relacijski račun domene DRC

Varijabla filtera koristi domen atributa umjesto vrijednosti tuple integer (kao što je urađeno u TRC-u koji je gore spomenut).

Notacija – {a ₁, a ₂, a ₃, …, a | P (a ₁, a ₂, a ₃, …, a)}, gdje su a1, a2 atributi, a P označava formule izgrađene sa internim vrijednostima.

Zaključak. Postavlja članak, stranicu i temu iz relacije TutorialsPoint, gdje je predmet baza podataka.

Poput TRC-a, DRC se također može napisati korištenjem egzistencijalnih i univerzalnih kvantifikatora. DRC takođe uključuje operatore relacione algebre. Snaga izraza proračuna, računanja i korelacije odnosa između tačaka je ekvivalentna.

Varijacije i šeme relacionog računa i algebre

Model ER, kada se konceptualizira u dijagramima, pruža dobar pregled bitnih odnosa koje je lakše razumjeti. Šematski prikazi se mogu mapirati u relacionu šemu, tj. mogu se kreirati zajedno. Nije moguće uvesti sva ER ograničenja u relacijski model, ali se može generirati približna struktura. Postoji nekoliko procesa i algoritama dostupnih za pretvaranje grafikona u ovaj sistem. Neki od njih su automatizirani, dok se drugi kreiraju ručno. ER grafikoni se uglavnom sastoje od sljedećih kriterija:

• entitet i njegovi atributi;
• link, što je veza između gornjih vrijednosti.

Poređenje objekata i relacija odvija se na različite načine i sheme. Na primjer, entitet je objekt iz stvarnog svijeta s nekim atributima. Proces uparivanja, algoritam je sljedeći:

• kreirajte tabelu za svaki objekat;
• atributi bi trebali postati polja tabele sa odgovarajućim tipovima podataka;
• deklarirajte primarni ključ.

Odnos je povezanost između entiteta. Proces kompilacije je sljedeći:

• kreirajte tabelu za odnose;
• dodajte primarne ključeve svih entiteta koji učestvuju kao polja tabele sa odgovarajućim tipovima podataka;
• ako relacija ima bilo koji atribut, postavite svaki atribut kao polje tabele;
• kombinujte primarni ključ koji čini sveostalo za objekte koji učestvuju;
• specificirajte sva ograničenja stranog ključa.

Prikaz slabih skupova i hijerarhijskih objekata odvija se prema određenom sistemu. Prije svega, potrebno je razumjeti bitne temelje i definicije ovih vrijednosti. Slab skup funkcija je onaj koji nema pridružen primarni ključ. Proces prikaza je sljedeći:

• kreirajte tabelu za slab skup objekata;
• dodajte sve atribute u šemu kao polje;
• navedite primarni ključ za identifikaciju;
• postavite sva ograničenja stranog ključa.

Prikaz hijerarhijskih objekata zasnovanih na specijalizaciji ili generalizaciji jezika relacione algebre javlja se u obliku sekvencijalnih entiteta. Algoritam je sljedeći:

• kreirajte tabele za sve objekte višeg nižeg nivoa;
• dodaj primarne ključeve;
• na niskom nivou implementirajte sve ostale atribute objekata nižeg nivoa;
• deklarirajte primarne ključeve tabele;
• postavite ograničenja stranog ključa.

Postojeće opcije za opisivanje, pohranjivanje, promjenu informacija

SQL je programski jezik za relacijske baze podataka. Razvija se preko algebre i korelacionog računa torki. SQL dolazi kao paket sa svim glavnim DBMS distribucijama. Sadrži i podatke i jezike za manipulaciju njima. Koristeći svojstva definicije podataka SQL relacijske algebre, možete dizajnirati i modificirati shemu baze podataka,dok svojstva upravljanja i podešavanja, kao i promjene podataka, omogućavaju pohranjivanje i preuzimanje informacija instaliranih u sistemu. Koristi sljedeći skup naredbi za definiranje strukture i sistema:

• kreira nove baze podataka, tabele i poglede iz DBMS-a.
• izbacuje komande.
• mijenja šemu baze podataka.
• ova komanda dodaje atribut objektu niza.

SQL je opremljen jezikom za manipulaciju podacima (DML). On mijenja instancu baze podataka umetanjem, ažuriranjem i brisanjem informacija. DML je odgovoran za promjenu svih podataka. SQL sadrži sljedeći skup naredbi u DML odjeljku:

1. SELECT je jedna od osnovnih naredbi upita. To je analogno operaciji projekcije relacione algebre. On bira atribute na osnovu uslova opisanog u klauzuli WHERE.
2. FROM - Ovaj odjeljak uzima ime kao argument iz kojeg se atributi trebaju odabrati/projicirati. U slučaju da je dato više od jednog imena, ova stavka odgovara kartezijanskom proizvodu.
3. WHERE - Ovaj odeljak specificira predikat ili uslove koji moraju biti ispunjeni da bi se kvalifikovao projektovani atribut.

Postoje i naredbe:

• insert;
• promjena vrijednosti;
• delete.

Kreiranje upita relacijske algebre

Prilikom konstruisanja pretrage, zadatak je pronaći strukturu operacija koja će dovesti do ispravnog izlaza. Osnovne operacije relacione algebre su jednostavneoperacije sa jednom ili dve relacije kao operandima. Kombinovani efekti sekvence određuju konačni rezultat. Pošto je sistem relacione algebre u bazama podataka prilično jednostavan, mnogi međurezultati se mogu dobiti pre dostizanja konačnog izlaza, oni se takođe koriste kao operandi koji proizvode nove primljene podatke.

Za većinu operatera, redosled upita i njihovo izvršenje nije bitan, što znači da se isti izlaz može postići oblikovanjem i kombinovanjem međupodataka na različite načine. U praksi, pretraživanje baze podataka je prilično jednostavno. Sistem za izvođenje operacija i međurezultata određuje optimizator upita. Prilikom formiranja pitanja, zahtjeva, potrebno je

najprije odabrati koji su odnosi potrebni za postizanje odgovora, a zatim specificirati operacije i međurezultate. Struktura upita relacijske algebre u bazi rezultata može se predstaviti kao dijagram. Optimizatori zahteva pokušavaju da organizuju izvršenje što efikasnije. U praksi, to obično znači da pokušavaju da minimiziraju srednje rezultate što je brže moguće. Uobičajeni primjeri relacijske algebre pomoći će u tome.

Primjer 1.

Potrebne informacije: Informacije o vozilima iz 1996. godine kod kojih su otkriveni nedostaci tokom inspekcije za 1999. godinu.

Prvo se prikazuju informacije o automobilima kako bi se razumjele vrijednosti svih atributa odnosa. Informacije o inspekcijama pohranjuju se u tabeli "Inspekcija" i ako se otkrijugreške, one se evidentiraju u tabeli "Problem". Dakle, ove tri tabele su potrebne za dobijanje traženih informacija.

Samo 1996 automobila su zanimljivi. Raspon modela vozila predstavljen je kao vrijednost postavljenog atributa u redu tablice informacija o vozilu. Prvi međurezultat se sastoji od tuple koji predstavljaju varijante iz 1996.

Tako da su potrebni samo redovi koji pokrivaju ovaj period. Morate koristiti selekciju da biste ih izdvojili. Sada postoje automobili i inspekcije koje su bile potrebne. Nizovi se zatim spajaju pomoću operacije spajanja. Moraju biti spojeni zajedničkim brojem registra, pošto je to jedina zajednička kolona, koristi se prirodni spoj.

Da biste saznali da li je bilo problema tokom provjera, morate povezati linije problema sa čekom. Nakon povezivanja kontrolnih redova s automobilima, ovaj rezultat možete povezati s tablicom grešaka. Pripadnost mora biti zasnovana na zajedničkom registracijskom broju i verifikovanom datumu. Ovo su jedine uobičajene kolone u tabelama, tako da se koristi prirodno spajanje.

Opcije izračuna bez međurezultata

Primjer 2.

Potrebne informacije: Ime vozača za model 1995. godine ili starija vozila koja nisu testirana za 2000. godinu. Ime se nalazi u tabeli "Vozač". Agencije za provođenje zakona opisane su u tabeli "Inspekcija i automobili u kantini". DakleDakle, ove tri tabele su potrebne. Prvo morate saznati automobile koji nisu pregledani za 2000. godinu. Ovaj problem nije moguće riješiti samo pregledima navedenim u tabeli, jer ona sadrži podatke o onim pregledima koji su obavljeni, a ne i o onima koji nisu sprovedeni. Ovaj problem se rješava traženjem komplementarnih automobila koji su provjereni prije 2000. godine. Zapravo, potrebni su samo njihovi registarski brojevi.

Postoje i drugi primjeri osim gornjih koji pokazuju kako promijeniti ili pronaći informacije. Varijante upita mogu se optimizirati korištenjem posebnih operacija. Zapravo, da bi pretraživanje i pronalaženje podataka učinili što lakšim i jednostavnijim, postoji model relacionog računa.

Gdje su informacije osigurane i zaštićene

Relacioni model podataka relacione algebre pohranjen je u formatima datoteka koji sadrže zapise. Na fizičkom nivou, stvarne informacije su fiksirane u elektromagnetnom formatu na nekom uređaju. Ovi uređaji za pohranu mogu se podijeliti u tri kategorije:

1. Primarni. Ova kategorija uključuje memoriju koja je direktno dostupna CPU-u. Registri, brza memorija (cache) i glavna memorija (RAM) su direktno dostupni centrali, budući da se svi nalaze na matičnoj ploči ili čipsetu. Ovo skladište je obično vrlo malo, ultra brzo i nestabilno. Za održavanje stanja potrebno je stalno napajanje. Ako ne uspije, svi njegovi podaci su izgubljeni.
2. Sekundarni. Koristi se za pohranjivanje informacija za budućnostkoristiti ili napraviti rezervnu kopiju. Uključuje memorijske uređaje koji nisu dio procesorskog čipseta ili matične ploče, kao što su magnetni diskovi, optički diskovi (DVD, CD-ovi, itd.), tvrdi diskovi, fleš diskovi i magnetne trake.
3. Tercijarni. Koristi se za pohranjivanje velikih količina podataka. Pošto su takvi uređaji za skladištenje eksterni u odnosu na računarski sistem, oni su najsporiji u smislu brzine. Ovi uređaji za skladištenje se uglavnom koriste za pravljenje rezervnih kopija čitavog sistema. Optički diskovi i magnetne trake se široko koriste kao tercijarna pohrana.

Specijalne operacije relacione algebre su važne za efikasnost upita.

Struktura skladišta

Kompjuterski sistem ima dobro definisanu memorijsku hijerarhiju. CPU ima direktan pristup glavnom sistemu kao i ugrađenim registrima. Vrijeme pristupa glavnoj memoriji je očigledno manje od brzine procesora. Da bi se minimizirala ova neslaganja, uvodi se keš memorija. Keš memorija pruža najbrža vremena pristupa i sadrži podatke kojima CPU najčešće pristupa.

Memorija sa najbržim pristupom je najskuplja. Veliki uređaji za skladištenje pružaju malu brzinu i jeftiniji su, ali mogu pohraniti ogromne količine podataka u poređenju sa registrom procesora ili keš memorijom.

Magnetski i tvrdi diskovi su najčešći sekundarni uređaji za skladištenje podataka u današnjim računarskim sistemima. Zovu se magnetnemetalna baza. Ovi diskovi su postavljeni okomito na vreteno. Glava za čitanje/pisanje kreće se između njih i koristi se za magnetiziranje ili uklanjanje takve točke ispod. Može se prepoznati kao 0 (nula) ili 1 (jedan).

Tvrdi diskovi su formatirani u dobro definisanom redosledu za efikasno skladištenje podataka. Ima mnogo koncentričnih krugova zvanih staze. Svaka traka je dalje podijeljena na sektore, obično pohranjujući 512 bajtova podataka.

Operacije sa datotekama

Operacije na jezičkom sistemu relacijske algebre i njegovoj bazi podataka mogu se široko klasificirati u dvije kategorije:

• update;
• traži.

Prva kategorija mijenja vrijednosti podataka umetanjem, brisanjem ili ažuriranjem. S druge strane, operacije pretraživanja ne uređuju informacije, već ih izdvajaju nakon opcionog uslovnog filtriranja. U oba tipa operacija, selekcija igra značajnu ulogu. Osim kreiranja i brisanja fajla, može postojati nekoliko operacija koje se mogu izvršiti na njima:

1. Otvoreno - postoji u jednom od dva načina čitanja ili pisanja. U prvom slučaju, operativni sistem ne dozvoljava nikome da mijenja podatke. Drugim riječima, podaci se samo čitaju. Datoteke otvorene u načinu čitanja mogu se dijeliti između više objekata. Režim pisanja vam omogućava da promijenite podatke. Fajlovi se mogu čitati, ali se ne mogu dijeliti.
2. Zatvori je najvažnija operacija sa stanovišta operativnog sistema jer uklanja sva zaključavanja(ako je u dijeljenom načinu), sprema podatke (ako su izmijenjeni) na sekundarni medij i oslobađa sve bafere i rukovaoce povezane sa datotekom.
3. Indeksiranje je metoda informacione strukture za efikasno izdvajanje zapisa iz fajlova sistema na osnovu nekih atributa gde je sistem implementiran. Definirano na osnovu atributa.

Indeksiranje može biti sljedećeg tipa:

1. Primarni je definiran u naručenoj datoteci podataka. Informacijski fajl je organiziran u ključnom polju.
2. Sekundarni indeks generiran iz polja koje je ključ kandidata i ima jedinstvenu vrijednost u svakom zapisu ili ne ključ sa dupliranim vrijednostima.
3. Grupiranje je definisano u naređenoj datoteci podataka, u polju bez ključa.

Sistem za upravljanje bazom podataka ili DBMS se odnosi na tehnologiju za pohranjivanje i preuzimanje korisničkih informacija uz maksimalnu efikasnost zajedno sa odgovarajućim mjerama sigurnosti. Pažljivije ispitivanje ovog pitanja dovodi do zaključka da je relaciona algebra jezik operatora koji odnose uzimaju kao argumente i vraćaju ih kao rezultat.