07 Curs9&10 CompModeleDate&OpAlgRel

CURS 9&10 BAZE DATE / AN II

TOPICI:

Intensiunea si Extensiunea Bazei de Date Relationale

Comparatie intre Modelele de Date

Limbaje Relationale

Operatorii Algebrei Relationale

INTENSIUNEA SI EXTENSIUNEA UNEI B. D. RELATIONALE

Definitii:

Intensiunea unei baze de date relationale = o schema relationala care consta din una sau mai multe scheme de

relatie schema relationala este modelul conceptual al bazei de date relationale.

- o schema de relatie cuprinde numele relatiei si atributele acesteia.

- schemele de relatie sunt folosite atat pentru reprezentarea tipurilor de entitati cat si a legaturilor dintre

ele, in contextul modelului relational.

Ex. de reprezentare a intensiunii b.d. Facultati, aferent modelului relational al acesteia:

Schema relationala este urmatoarea:

Facultate (CodF, Nume, Adresa)

Personal (CodF, Nume, Functie, Salar)

Profesori (CodF, Nume, Functie, Disciplina)

Sala (CodF, Numar, Adresa, Capacitate)

Student (Nume, Incadrare, Sit_scolara, An, Sex)

Note (Nume_profesor, Nume_student, Nota)

Extensiunea unei baze de date relationale = totalitatea tabelelor bazei de date relationale, populate (incarcate) cu

valorile concrete ale tuturor datelor care trebuie sa fie cuprinse in aceste tabele.

Scheme de relatie


ANALIZA COMPARATIVA A MODELELOR DE DATE

Modele

Criterii

Modelul de Date

IERARHIC

Modelul de Date RETEA Modelul de Date

RELATIONAL

Forme de

Structurare a

Datelor

Tipuri de entitati (inregistrari)

+

Legaturi Explicite

Tipuri de entitati (inregistrari)

+

Legaturi Explicite

Relatii

Modelul

Conceptual

Arbore de definitie Ierarhic

Graf oarecare

Schema Relationala

Reprezentarea

Legaturilor 1:N

DA prin conexiuni de tip

functional

DA prin conexiuni de tip

functional

DA prin mecanismul de

propagare a cheilor

Reprezentarea

Legaturilor N:M

NU in mod direct, ci doar prin

multiplicarea inregistrarilor

NU in mod direct, ci doar prin

tipuri de legatura dedicate

DA prin scheme de relatie

separate (sau tabele de

legatura)

Limbajul

de formulare a

interogarilor

Navigational

Navigational

Relational


Limbaje de Manipulare Date RELATIONALE (LMD Relationale)

LMD = limbaje pentru formularea interogarilor

Clasificare LMD: - navigationale (modelul ierarhic si modelul retea)

- relationale (modelul relational)

A. Caracteristici LMD navigational:

- se bazeaza pe utilizarea conceptului de cursor (indica pozitia curenta in baza de date).

- actiuni utilizator asupra cursorului:

a1)modificare pozitie cursor

a2)modificare date din pozitia curenta cursor

- LMD navigationale exploateaza direct legaturile explicite existente in baza de date rezolvarea

interogarilor presupune in general navigatia cursorului pe lanturile de legaturi

B. Caracteristici LMD relational:

Ceea ce diferentiaza Modelul de Date Relational in raport cu celelalte modele, d.p.d.v. al posibilitatii

formularii interogarilor: LMD RELATIONAL

OBS: Celelalte modele permit doar LMD navigational)

Nota: In MR (Modelul Relational), intre relatii nu exista legaturi explicite pt. realizarea conexiunii intre

diferite relatii in vederea tratarii interogarilor este necesara cuplarea dinamica a relatiilor (implementarea

operatiilor de cuplare necesita echipamente de calcul evoluate, dispozitive de memorare de suficient de mare

capacitate, tehnici avansate de programare si structurare a datelor)


Limbaje de Interogare pt. Modelul Relational (grupe principale) :

A. Limbaje care au la origine Algebra Relationala (interogarile sunt exprimate prin aplicarea unor operatori

specializati asupra relatiilor)

Obs: Limbajele derivate se numesc Limbaje Algebrice.

B. Limbaje care au la origine Calculul Relational (interogarile descriu multimea tuplelor rezultat prin

specificarea unui predicat pe care aceste tuple trebuie sa-l satisfaca)

Obs1: predicat = conditie ( in acest context)

Obs2: Obiecte primitive cu care se opereaza in Calculul Relational:

(1) tuple ==> Calculul Relational al Tuplelor

(2) valori din domenii ==> Calculul Relational al Domeniilor

B.1. Limbaje bazate pe Calculul Relational al Tuplelor

B.2. Limbaje bazate pe Calculul Relational al Domeniilor

Obs3: a. Algebra Relationala, Calculul Relational al Tuplelor si Calculul Relational al Domeniilor sunt

limbaje abstracte (nu sunt implementate ca atare in nici un SGBD existent).

b. Algebra Relationala, Calculul Relational al Tuplelor si Calculul Relational al Domeniilor servesc ca

referinta pt. evaluarea limbajelor reale existente in diferite SGBD-uri (care sunt derivate din aceste

formalisme abstracte); au fost propuse (definite) ca atare de catre CODD; reprezinta facilitatile

minime pe care trebuie sa le posede orice limbaj de interogare relational, pentru a putea fi

considerat limbaj relational complet.

c. Cele trei formalisme (AR, CRT si CRD) sunt echivalente ca putere de expresie ( pt. orice

interogare, exprimata in cadrul unuia din formalisme, exista interogari echivalente in fiecare din

celelalte doua).


Obs4: Facilitatile suplimentare, necuprinse in formalismele abstracte, de care dispun limbajele reale,

includ:

- comenzi de inserare

- comenzi de stergere

- comenzi de modificare

- posib. efect. de calcule aritm.

- fctii de tiparire a relatiilor de atribuire a acestora unor nume de variabile

- fctii de agregare care efectueaza diverse operatii: medie, suma, min, max (pe

valorile unei coloane dintr-o relatie)


Limbaje reale derivate din formalismele prezentate (exemple):

Ex1. ISBL ( Information System Base Language) dezvoltat in cadrul IBM (centrul stiintific din

Peterlee) = limbaj de interogare bazat pe Algebra Relationala

Ex2. QUEL = limbaj de interogare al SGBD relational INGRES, dezvoltat la Univ. Berkley

(California) sub sistem UNIX; este bazat pe Calculul Relational al Tuplelor

Ex3. QBE ( Query By Example) dezvoltat in cadrul IBM; are la baza Calculul Relational al

Domeniilor.

Ex4: SQUARE si SEQUEL (SQL) limbaje intermediare intre Algebra Relationala si Calculul

Relational; dezvoltate in cadrul IBM (sectia din San Jose) ca limbaje de interogare

pentru SGBD-ul SystemR


ALGEBRA RELATIONALA

Def. Algebra Relationala =Formalism abstract propus de Codd pentru interogarea b.d. relationale

Bazat pe : set de operatori folositi ca primitive pt. construirea interogarilor.

Obs. AR = limbaj abstract de tip procedural (interogarile exprimate cu ajutorul ei sunt de fapt

secvente de operatori care specifica explicit modul de obtinere al relatiei rezultat)

Operatorii AR: - operatori unari sau binari care actioneaza asupra relatiilor; rezultatul lor sunt tot

relatii posibilitatea asocierii si imbricarii pt. a forma interogari complexe

Grupe de Operatori:

O1: Operatori pt. Multimi ; O2: Operatori Relationali Speciali

O1: Reuniune

Intersectie

Diferenta

Produs Cartezian

OBS: Pt. Operatiile de Reuniune, Intersectie si Diferenta, cele doua relatii operand trebuie sa fie compatibile la reuniune, ceea ce inseamna ca trebuie sa fie de acelasi grad, iar atributele corespondente trebuie sa fie

derivate din acelasi domeniu.


Definitiile Operatorilor pt. Relatii privite ca Multimi (operatorii din categoria O1):

Reuniunea a doua relatii A si B, notata A B, este o relatie R care contine toate tuplele care apartin relatiei A sau

relatiei B.

Intersectia a doua relatii A si B, notata A B, este o relatie R care contine toate tuplele care apartin atat relatiei A

cat si relatiei B.

Diferenta a doua relatii A si B, notata A - B, este o relatie R care contine toate tuplele care apartin relatiei A dar nu

apartin relatiei B.

Produsul Cartezian a doua relatii A si B, notat A x B, A fiind de gradul m iar B de gradul n, este o relatie R de

grad m+n, care contine toate tuplele obtinute prin concatenarea fiecarei tuple din relatia A cu fiecare

tupla din relatia B (exemplificare).


Prezentarea si Definitiile Operatorilor Relationali Speciali (operatorii din categoria O2):

O2.1 Operatori Relationali Speciali Unari:

- Proiectia

- Selectia

O2.2 Operatori Relationali Speciali Binari:

- Cuplarea (Join)

- Diviziunea O2.1 :

Selectia printr-un predicat P a unei relatii A, notata P(A), este o relatie R care contine toate tuplele din

relatia A care satisfac predicatul P. Predicatul P este o formula (conditie) care poate contine:

- operanzi ce sunt fie nume de atribute fie constante

- operatori de comparatie ( =, , , = )

- operatori logici ( &, | , ! )

Proiectia pe atributele A1, A2, A3,..., An a unei relatii B de grad m>n si care cuprinde atributele A1, A2, A3,...,

An , notata A1, A2, A3,..., An(B), este o relatie R de grad n obtinuta din relatia B astfel: Pasul 1: Se elimina din relatia B atributele care nu sunt specificate in lista de proiectie, a.i. raman doar

coloanele corespunzatoare atributelor A1, A2, A3,..., An

Pasul 2: Se reordoneaza atributele ramase in ordinea specificata in lista de proiectie A1, A2, A3,..., An

Pasul 3: Se elimina tuplele duplicat.

Proiectia unei relatii = o selectie verticala a acesteia (se selecteaza coloanele coresp. atributelor din lista de

proiectie), urmata de eliminarea tuplelor duplicat si reordonarea atributelor ramase in ordinea

specificata prin lista de proiectie.


O2.2 :

Cuplarea (Join) :

Fie un operator aritmetic de comparatie ( =, , , = );

Fie X un atribut al relatiei A si Y un atribut al relatiei B, X si Y fiind definite pe domenii compatibile;

Numim - cuplare a relatiilor A si B dupa atributele X si Y , notata

A 43 B X Y

o relatie R care contine acele tuple ale produsului cartezian AxB care au proprietatea ca valorile x si y

corespunzatoare atributelor X respectiv Y sunt in relatia x y.

OBS:

A 43 B = X Y (AxB) X Y


Diviziunea relatiei A de grad m prin relatia B de grad n , notata A B, este o relatie R de grad m-n, formata

din multimea tuplelor r cu proprietatea ca pentru orice tupla b din B exista o tupla a in A egala cu

rezultatul concatenarii tuplelor r si b.

OBS:

a) Multimea atributelor relatiei B trebuie sa fie o submultime a multimii atributelor relatiei A. Relatia R

contine doar acele atribute din relatia A care nu apar in relatia B.

b) O tupla din relatia A este retinuta in urma operatiei de diviziune numai daca este legata de fiecare tupla

din relatia B printr-o conditie predefinita.

c) Relatia obtinuta prin produsul cartezian al relatiilor R si B este inclusa in relatia A (rezulta direct din

definitie); notand prin Rest multimea tuplelor din relatia A care nu apar in produsul cartezian al relatiilor

B si R obtinem urmatoarea relatie ( asemanatoare cu teorema impartirii cu rest din aritmetica):

A = B x R Rest

07 Curs9&10 CompModeleDate&OpAlgRel

Documents

Transcript of 07 Curs9&10 CompModeleDate&OpAlgRel