baze de date

Proictarea Bazelor de DateProictarea Bazelor de Date

Curs

Specializarea Ingineria Informaiei - anul IV-A

Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

Prof. Felicia IonescuProf. Felicia Ionescu

http://info.tech.pub.ro/~fionescu/

Prof. Felicia Ionescu Cap.1 - Introducere in Baze de date 2

BibliografieBibliografie

Felicia Ionescu, Baze de date relationale si aplicatii, Editura Tehnica, Bucureti, 2004

C. J. Date, An Introduction to Database Systems, 8th Edition, 2004 R. Elmasri and S. B. Navathe, Fundamentals of Database Systems,

Fourth Edition, 2004

J. Ullman, J. Windom, A First Course In Database Systems, Prentice Hall, 1997

Kevin Kline, Daniel Kline, SQL In A Nutshell, OReilly, 2001 Oracle 11g Documentation -

http://www.oracle.com/technetwork/database/enterprise-edition/documentation/index.html

MySQL Documentation - http://dev.mysql.com/doc/ PostgreSQL Documentation - http://www.postgresql.org/docs/manuals/ Microsoft SQL Server Books Online MSDN - Academic Alliance


Capitolul 1: IntroducereCapitolul 1: Introducere

Definiii baze de date, sisteme de baze de date Componentele sistemelor de baze de date Arhitectura interna a sistemelor de baze de date Avantajele oferite de sistemele de baze de date Clasificari ale sistemelor de baze de date

Clasificare dupa modelul de date

Clasificare dupa numarul de utilizatori

Clasificare dupa numarul de statii pe care este memorata baza de date

Modelarea datelor Modele conceptuale de nivel inalt

Modele specifice de date

Evolutia sistemelor de baze de date


Sisteme de baze de date Sisteme de baze de date

Bazele de date se folosesc in aproape toate domeniile de activitate actuale: Activitati bancare si comerciale (depozite bancare, vanzari produse)

Productie (gestiunea stocurilor, gestiunea financiar-contabila, salarizare etc.)

Evidenta populatiei, taxe si impozite

Servicii (servicii medicale, rezervari bilete de calatorie etc.)

Definitie (in sens larg): O baza de date (database) este o colecie de date corelate din punct de vedere logic, care reflecta un anumit aspect al lumii reale i este destinata unui anumit grup de utilizatori. In acest sens pot fi considerate ca fiind baze de date: Fise de evidenta (mentinute manual)

Fisiere de documente sau foi de calcul tabelar (Microsoft Word, Microsoft Excel)

Baze de date mentinute computerizat

Definitie (in sens restrans): O baz de date este o colecie de date creat i meninut computerizat, care permite operaii de: Introducere (insert)

Stergere (delete)

Actualizare (update)

Interogare (query)


Componentele unui Sistem de Baze de Date (1)Componentele unui Sistem de Baze de Date (1)

Un sistem de baze de date (Database System) este un sistem computerizat de meninere a evidenei unei anumite activiti, folosind baze de date

Componentele unui sistem de baze de date sunt: hardware, software, utilizatori si date persistente

Hardware: Sistemele de baze de date sunt instalate pe calculatoare de uz general

Bazele de date sunt memorate fizic ca fisiere pe discuri magnetice (hard-discuri)

Software: Sisteme de operare, biblioteci, instrumente de dezvoltare, interfete

Sistemul de Gestiune a Bazelor de Date (SGBD) (Database Management System DBMS) - recepioneaz cererile utilizatorilor de acces la baza de date, le interpreteaz, execut operaiile corespunztoare i returneaz rezultatul

Aplicatii de baze de date: (Database Applications) sunt programe care ofer anumite utilizari ale unei baze de date


Componentele unui Sistem de Baze de Date (2)Componentele unui Sistem de Baze de Date (2)

Utilizatori: Programatori de aplicatii

Utilizatori finali

Administratorul bazei de date

Analisti si proiectanti ai bazelor de date

Datele persistente sunt memorate in fisiere pe hard-disk Limbaje conceptuale pentru lucrul cu bazele de date:

Limbaje pentru Definirea Datelor(LDD) (Data Definition Languages DDL)

Limbaje pentru Manipularea Datelor (LMD) (Data Manipulation Languages DML)

SGBD

Baza de date

Utilizatorfinal

Program aplicaie

Date

Date Date

Date


Arhitectura interna a unuiArhitectura interna a unui Sistem de BDSistem de BD Arhitectura pe 3 niveluri relativ independente: nivelul intern, nivelul

conceptual i nivelul extern (Standard ANSI/X3/SPARC -1975)

Schema descrierea datelor pe un anumit nivel: schema interna, conceptuala si scheme externe (vedere utilizator)

Corespondente intre niveluri (mappings)

Schema intern

Schema conceptual

Vedere utilizator #1

Vedere utilizator #2

Vedere utilizator #nNivelul extern

SGBD

Nivelul conceptual

Nivelul intern

Datememorate


Avantaje oferite de Sistemele de BDAvantaje oferite de Sistemele de BD

Compactitate ridicat a datelor Reprezentarea unor asocieri complexe intre date Timp de dezvoltare a bazelor de date redus Viteza mare de actualizare si regasire a datelor Redundanta controlata a datelor (si cat mai scazuta) Flexibilitate, mentinerea datelor actualizate la zi Independenta datelor fata de suportul hardware utilizat Securitatea datelor: autentificarea utilizatorilor si autorizarea accesului Impunerea de restrictii (constrangeri) de integritate la introducerea si

actualizarea datelor

Mentinerea integritatii datelor in caz de defecte: salvare si refacere Posibilitatea de partajare a datelor intre mai multe categorii de utilizatori Posibilitatea de introducere a standardelor


Clasificarea Sistemelor de Baze de Date (1)Clasificarea Sistemelor de Baze de Date (1)

Clasificare dupa modelul de date: Modelul ierarhic de date

Modelul de date retea

Modelul relational

Modelul obiect-orientat

Modelul obiect-relational

Clasificare dupa numarul de utilizatori Sisteme mono-utilizator

Sisteme multi-utilizator

Clasificare dupa numarul de statii pe care este memorata baza de date: Baze de date centralizate

Baze de date distribuite

Arhitectura client-server: Server (back-end): SGBD-ul si baza de date

Client (front-end): program (programe) de aplicatie


Clasificarea Sistemelor de Baze de Date (2)Clasificarea Sistemelor de Baze de Date (2)

Sisteme de baze de date centralizate: a- mono-utilizator; b- multi-utilizator

AplicaieClient

SGBD

BD

a

Server

Reeade comunicaie

AplicaieClient

AplicaieClient

AplicaieClient

SGBD

BD

Server

b

Reeade comunicaie

AplicaieClient

AplicaieClient

AplicaieClient

SGBD

BD

Server

SGBD

BD

Server

Sistem de baze de date distribuit


Modelarea datelorModelarea datelor Un model este o abstractizare a unui sistem:

capteaz cele mai importante trsturi caracteristice ale sistemului (concepte)

conceptele trebuie sa fie relevante din punct de vedere al scopului pentru care se definete modelul respectiv

Tehnica de identificare a trsturilor caracteristice eseniale ale unui sistem se numete abstractizare

Un model de date stabilete regulile de organizare i interpretare a unei colecii de date.

n proiectarea bazelor de date se folosesc 2 categorii de modele: Modele conceptuale de nivel nalt (modelul Entitate-Asociere, modelul

Entitate-Asociere Extins) descriu concis colectiile de date care modeleaz activitatea dorit fr s detalieze modul de reprezentare sau de prelucrare a datelor - schem conceptual de nivel nalt

Modele specifice (modelul ierarhic, modelul reea, modelul relaional, etc.) -descriu reprezentarea mulimilor de entiti i a asocierilor dintre acestea prin structuri de date specifice implement[rii - schem conceptual (logic)

Trecerea de la modelul conceptual de nivel nalt la un model de date specific proiectare logic a bazei de date.


Modelul EntitateModelul Entitate--AsociereAsociere Modelul Entitate-Asociere (Entity-Relationship Model) defineste multimile

de entiti i asocierile dintre ele, dar nu impune nici un mod specific de structurare i prelucrare (gestiune) a datelor; Introdus n 1976 de P.S. Chen

O entitate (entity) este orice exista in realitatea obiectiva si poate fi identificat n mod distinctiv Exemple: o persoana, o planta, o activitate, un concept etc.

Un atribut (attribute) este o proprietate care descrie un anumit aspect al unei entiti Exemple: persoanele au nume, prenume, adresa etc.

Tip de entitate (entity type): se refera la entittile similare, care pot fi descrise prin aceleasi atribute Exemple: tipul persoana, tipul planta

Multime de entitati (entities set): colecia tuturor entitilor de acelai tip dintr-o baz de date constituie o mulime de entiti Exemple: multimea tuturor persoanelor, multimea tuturor plantelor

O entitate este o instanta a unui tip de entitate si un element al multimii de entitati de acel tip

In exprimarea curenta, adeseori nu se face diferentierea dintre entitate, tip de entitate si multime de entitati, dar diferenta este evidenta

Asemanare cu modelul obiect: tip de entitate - clasa; entitate - obiect


AsocieriAsocieri O asociere (relationship) este o legtur (coresponden) ntre entiti din

dou sau mai multe mulimi de entiti; asocierile pot avea atribute Tipul asocierii (relationship type) se refera la asocierile similare, care pot

fi definite intre entitati din 2 sau mai multe multimi de entitati Multime de asocieri (relationship set): multimea asocierilor de acelasi tip O asociere este o instanta a unui tip de asociere si un element al multimii

de asocieri de acel tip

In exprimarea curenta, adeseori nu se face diferentierea dintre asociere, tip de asociere si multime de asocieri, dar diferenta este evidenta

Gradul unui (tip de) asociere (degree): numrul de (mulimi de) entiti asociate; dupa grad, asocierile pot fi: binare (de gradul 2, ntre 2 mulimi de entiti) majoritatea asocierilor multiple (ntre k mulimi de entiti, k > 2)

Categorii (tipuri) de asocieri binare - dup numrul elementelor din fiecare dintre cele dou mulimi puse n coresponden: unul-la-unul (one-to-one) 1:1; exemplu: sot-sotie unul-la-multe (one-to-many) 1:N; exemplu: parinte-fii multe-la-unul (many-to-one) N:1; exemplu: fii-parinte multe-la-multe (many-to-many) M:N; exemplu: profesori-studenti


Categorii de asocieri binare (1)Categorii de asocieri binare (1)

Asocieri binare intre multimile de entitati A si B

unul-la-unul 1:1 unul-la-multe- 1:N


Categorii de asocieri binare (2)Categorii de asocieri binare (2)

Asocieri binare intre multimile de entitati A si B

multe-la-multe- M:Nmulte-la-unul- N:1


Cardinalitatea asocierilorCardinalitatea asocierilor

Cardinalitatea (multiplicitatea) unei asocieri fa de o mulime de entiti(cardinality, multiplicity) este numrul maxim de elemente din acea mulime care pot fi asociate cu un element din alt mulime a asocierii Exemplu: asocierea unul-la-multe dintre mulimile A i B prezint multiplicitatea

1 fa de mulimea A i multiplicitatea N (se nelege o valoare oarecare N > 1) fa de mulimea B

Raport de cardinalitate (cardinality ratio): raportul dintre valorile cardinalitilor unei asocieri fa de dou din mulimile de entiti asociate Exemple pentru asocieri binare: 1:1, 1:N, N:1, M:N

Asocierile multiple (k-are, k > 2) prezint cte un raport de cardinalitate pentru fiecare pereche de mulimi de entiti pe care le asociaz.


Diagrama EntitateDiagrama Entitate--Asociere Asociere Diagrama Entitate-Asociere (Entity-Relationship Diagram) reprezint

grafic modelul Entitate-Asociere prin mulimile de entiti i asocierile dintre acestea

Multimi (tipuri) de entitati: Puternice (de sine statatoare)

Slabe (depind de alte multimi de entitati)

Notatii:

A B Asociere binar 1:Nntre 2 tipuri de entiti1 N

Tip entitate Tip de entitate puternic

Tip entitate Tip de entitate slab

Nume atribut Atribut


Exemplu de diagrama EntitateExemplu de diagrama Entitate--Asociere (1)Asociere (1) Multimi de entitati puternice:

SECTII (Numar, Nume, Buget)

ANGAJATI (Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa, Functie, Salariu)

PROIECTE (Denumire, DataInceperii, Termen, Buget)

Multimi de entitati slabe: DEPENDENTI (Nume, Prenume, DataNasterii, GradRud)

ANGAJATISECTII1 N

DEPENDENTI

1

N

PROIECTE

M

N

LucreazaIntretin

Numr Buget Nume

Denumire BugetGradRudenie

Salariu

Cuprind

Nume


Exemplu de diagrama EntitateExemplu de diagrama Entitate--Asociere (2)Asociere (2) Asocieri:

Asocierea SECTII - ANGAJATI - 1:N Asocierea ANGAJATI - PROIECTE - M:N Asocierea ANGAJATI - DEPENDENTI - 1:N

Raportul de cardinalitate al unei asocieri este stabilit de proiectant astfel nct s reflecte ct mai corect modul de organizare a activitii modelate

Modul de stabilire a tipurilor de entiti i a asocierilor nu este unic: aceeai funcionalitate se poate obine printr-o varietate de diagrame E-A

O mulime de entiti se denumeste printr-un substantiv, iar o asociere se denumeste (de regul) printr-un verb, deoarece o asociere reprezint o interaciune ntre entiti

Modelul E-A nu precizeaz modul cum sunt realizate asocierile ntre mulimile de entiti: acest aspect depinde de modelul de date specializat utilizat pentru definirea bazei de date

Exemple: n modelul ierarhic asocierile sunt realizate explicit, prin pointeri de la o entitate la entitile asociate; n modelul relaional asocierile se realizeaz prin egalitatea valorilor unor atribute comune ale multimilor de entiti (chei)


Modelul EntitateModelul Entitate--Asociere ExtinsAsociere Extins Modelul Entitate-Asociere Extins (Enhanced Entity-Relationship Model)

permite definirea de subtipuri ale unui tip de entiti, care motenesc atribute de la tipul de entitate respectiv

Crearea ierarhiilor: specializare si generalizare Tipurile i a subtipurile formeaza ierarhii de tipuri de entiti complexe,

organizate pe mai multe niveluri

Diagrama Entitate-Asociere Extinsa

ANGAJAT

TEHNICIANSECRETARA

Nume Prenume Salariu

VitezaRedactare Calificare

DataNasterii Adresa

INGINER

Specialitate

d


Modelul de date ierarhicModelul de date ierarhic

Modelul ierarhic (Hierarchical Model): baza de date se reprezinta printr-o structur ierarhic de nregistrri (records) conectate prin legturi (links). A fost primul model folosit pentru dezvoltarea bazelor de date Cel mai cunoscut SGBD ierarhic: sistemul IMS (Information Management

System) dezvoltat de IBM n programul de cercetri Apollo, n perioada anilor 1960

O nregistrare de date n modelul ierarhic este o instan a unui tip de nregistrare (record type) i const dintr-o colecie de cmpuri (fields), fiecare cmp coninnd valoarea unui atribut.

Un tip de legtur n modelul ierarhic: tip de asociere cu raportul de cardinalitate 1:N (printe-fiu) ntre dou tipuri de nregistrri

Schema conceptual a unei baze de date n modelul ierarhic se reprezint printr-un numr oarecare de scheme ierarhice

O schem ierarhic este un arbore direcionat, reprezentat pe mai multe niveluri, n care nodurile sunt tipuri de nregistrri, iar arcele sunt tipuri de legturi


Baze de date ierarhiceBaze de date ierarhice

Numai legturi de tipul printe-fiu, care corespund asocierilor 1:1 i 1:N din modelul E-A

Asocierile M:N se pot reprezenta prin multiplicarea nregistrrilor de tip fiu, atunci cnd sunt referite de mai multe nregistrri de tip printe mare redundan a datelor

Avantaje: simplitatea i eficiena de calcul Deficiente:

nu exista separare intre descrierea logica si fizica a datelor interogarile trebuie s fie prevzute explicit in structura datelor

Utilizari actuale - aplicatii specializate, baze de date XML

f1 f2 f3

FACULTATI

p1 p2 p3

PROFESORI

s1 s2 s3

STUDENTI

s1 s2 s4

FACULTATI

PROFESORI

STUDENTI

FACULTATI

PROFESORI

STUDENTI

1

N

M

N

(a) Diagrama E-A (b) Schema ierarhica (c) Arbori de instantiare a datelor


Modelul de date reteaModelul de date retea Modelul reea (Network Model) folosete o structur de graf pentru

definirea schemei conceptuale a bazei de date

Modelele ierarhic si retea modele pre-relationale Standardizat n 1971, de o comisie DBTG (Database Task Group). Sisteme de gestiune comerciale in modelul retea: IDS II (Honeywell),

UNISYS (Burroughs), IDMS (Computer Associates)

Nodurile grafului sunt tipuri de entiti (nregistrri - records), iar muchiile reprezint asocierile (legturile-links) dintre tipurile de entiti

Asocierile M:N se reprezint fr duplicarea nregistrrilor, fiecare nregistrare putnd fi referit de mai multe nregistrri, ceea ce elimin (micoreaz) redundana

Dezavantaje: aceleasi ca si la modelul ierarhic, la care se adauga complexitatea mare in reprezentarea datelor

Actualmente modelul retea: este rar utilizat pentru baze de date de uz general se utilizeaza pentru aplicaii specializate

de ex, pentru baze de date grafice (scene virtuale)

f1 f2 f3

FACULTATI

p1 p2 p3

PROFESORI

s1 s2 s3

STUDENTI

s4

Modelul retea


Modelul de date relationalModelul de date relational Modelul relaional (Relational Model) se bazeaz pe noiunea de relaie

(relation) din matematic, care corespunde unei mulimi de entiti

Fundamentat de E.F. Codd (IBM), prin lucrarea "Un Model Relaional de Date pentru Bnci Mari de Date Partajate" (1970)

Dezvoltare extraordinara a sistemelor de gestiune a bazelor de date relationale, datorit simplitii i a fundamentrii matematice a modelului

Alte lucrri ale cercetatorilor C.J. Date, P. Chen, R. Boyce, J.D. Ullman, R. Fagin, W. Armstrong, M. Stonebraker etc. au perfecionat modelul relaional

Primul Sistem de Gestiune a Bazelor de Date Relaionale (SGBDR) a fost prototipul System R (IBM, 1970)

Dup aceasta numeroase companii au realizat sisteme de gestiune relaionale: Oracle, Microsoft, Ingres, Sybase, IBM, Informix

SGBDR folosesc limbajul SQL (Structured Query Language), pentru care au fost emise mai multe standarde ANSI (American National Standardization Institute) si ISO (International Standardization Office)

Majoritatea SGBD-urilor relaionale actuale implementeaz versiunea SQL2 (SQL92) sau versiuni ulterioare (SQL-1999, SQL-2003, SQL-2006)


Modelul obiectModelul obiect--orientatorientat Modelul obiect (Object Model) este un concept unificator Necesar in domenii n care se manipuleaz date de tipuri complexe:

proiectarea sistemelor de calcul: programare, hardware, interfete proiectarea asistat de calculator (CAD-CAM) sisteme de informaii geografice fizic, biologie, medicin i altele

Strategii pentru dezvoltarea sistemelor de gestiune a bazelor de date obiect-orientate (SGBDOO): Extinderea unui limbaj de programare obiect-orientat cu capaciti de

administrare a obiectelor persistente: sistemul GemStone (extinde Java si C++)

Extinderea unui limbaj de programare relaional cu capaciti de orientare spre obiecte. Exemplu: limbajul OQL (Object Query Language) (sau Object SQL), Exist mai multe astfel de sisteme, cum sunt: Ontos, Versant, O2.

Dezvoltarea unui limbaj obiect-orientat pentru baze de date complet nou: SIM (Semantic Information Manager).

Dificultati: Complexitate in dezvoltare a bazei de date i a aplicaiilor Interogarile trebuie s fie prevzute explicit in structura datelor

Utilizare SGBDOO: cam 5% din sistemele de gestiune actuale


Modelul obiectModelul obiect--relationalrelational

Modelul obiect-relaional (Object-Relational Model) reprezint extinderea modelului relaional cu caracteristici ale modelului obiect

Modelul obiect-relaional pstreaz structurarea datelor n relaii, si, in plus: permite definirea unor noi tipuri de date, ca domenii ale atributelor permite extinderea tipurilor de date prin motenire

Sistemele de gestiune a bazelor de date obiect-relaionale (SGBDOR) se realizeaz prin extinderea sistemelor relaionale, de regula n mod gradat, adugndu-se de la o versiune la alta ct mai multe caracteristici posibile ale modelului obiect

Aceasta abordare asigur rularea n continuare a aplicaiilor relaionale existente n noile versiuni de sisteme SGBDOR, ceea ce permite productorilor s-i pstreze clienii i domeniile de utilizare

Limbajele de programare pentru SGBDOR sunt implementri de standarde mai recente ale limbajului SQL: SQL3 (SQL-1999), SQL-2003, SQL-2006


Complexitatea datelor si a interogarilorComplexitatea datelor si a interogarilor

Clasificare propusa de M. Stonebraker (1996)

SGBDR SGBDOR

Sisteme de fiiere SGBDOO

Complexitatea datelor

Complexitatea interogrilor

SGBDR prelucreaz tipuri simple de date, dar permit interogri complexe SGBDOO prelucreaz tipuri de date complexe, dar n care rezolvarea

interogrilor este destul de dificil

SGBDOR permit prelucrarea datelor complexe i rezolvarea interogrilor complexe; sistemele de baze de date obiect-relaionale sunt considerate sisteme de baze de date universale


Evolutia sistemelor de baze de dateEvolutia sistemelor de baze de date1960 Modele prerelationale: ierarhic si retea

Primele produse de baze de date (DBOM, IMS, IDS, Total, IDMS)Standarde Codasyl

1970 Modelul relational prototipuri de SGBDRLucrari teoretice asupra modelului relationalArhitectura interna pe 3 niveluri a bazelor de date (ANSI and Codasyl)Modelul Entitate-Asociere

1980 Dezvoltarea SGBDR comercialePrimul standard SQL (1986 - ANSI, ISO) Baze de date distribuite

1990 Arhitectura client/server a sistemelor de baze de date (two-tier arch.)Baze de date obiect-orientateBaze de date obiect-relationaleStandarde SQL: SQL 92, SQL 99

2000 Arhitectura pe 3 niveluri a sistemelor de baze de date (three-tier arch.)Baze de date in sistemul WWW (World Wide Web)


Sisteme de Gestiune a Bazelor de dateSisteme de Gestiune a Bazelor de date

Sisteme ComercialeOracle ($$$$)DB2 (IBM) ($$$)SQL Server (Microsoft) ($$)

Sisteme Open SourcePostgreSQLMySQL

Prof. Felicia Ionescu Cap. 2 - Baze de date relationale 1

Capitolul 2: Baze de date relaCapitolul 2: Baze de date relaionaleionale

Relaii, atribute, domenii; schema relaiei Reprezentarea relaiilor prin tabele Limbajul SQL:

Convenii lexicale Expresii, operatori, functii Instructiuni de definire a datelor: CREATE, ALTER, DROP Instructiuni de manipulare a datelor: SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE

Constrngerile de integritate ale relaiilor Constrngeri de domeniu Constrngeri de tuplu: cheia primar chei secundare Constrngeri de integritate referenial chei strine

Indexarea relaiilor Indexul primar Indexuri secundare


RelaRelaii ii Atribute Atribute DomeniiDomenii Modelul relaional: E.F.Codd, 1970 IBM O baz de date relaional este compus dintr-o mulime finit de relaii

fiecare relaie reprezinta o mulime (tip) de entitati sau o mulime (tip) de asocieri fiecare relaie este unica intr-o baza de date o relaie se defineste prin intermediul atributelor sale

Atributele unei relaii corespund atributelor tipului de entitate sau de asociere pe care l reprezint relaia respectiv fiecare atribut are un nume (Ai) i un domeniu de definiie D(Ai) pentru o entitate data, un atribut poate lua o singur valoare (scalar)

Atributele pot fi: simple (un element) sau compuse (o submulime de atribute) Domeniu: o mulime de valori D = {di | i = 1,, n }, definit printr-o specificare

de tip, unde: D este numele domeniului di este un element al domeniului care satisface anumite constrngeri Elementele domeniilor sunt atomice (indivizibile) O valoare speciala, null, poate apartine oricarui domeniu (inseamna lipsa de

informatie sau valoare necunoscuta)


Schema relaSchema relaieiiei Schema relaiei: descriere a unei relaii (tipul, intensiunea relaiei) Schema relaiei: R(A1,A2,...Ai,...An), unde:

R este numele schemei relaiei lista ordonat a atributelor sale A1,A2,...Ai,..An fiecare atribut Ai definit pe domeniul su de definiie, D(Ai) Gradul relaiei: numrul de atribute ale schemei acelei relaii (n) Exemplu: STUDENTI (Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa, Facultatea)

O relaie r definita prin schema R(A1,A2,...Ai,...An) este: o mulime finita de n-tupluri t tuplul t este o list ordonat de n valori: t = , unde 1 i n vi este o valoare a atributului Ai, vi D(Ai)

Relaia r(R): r este variabila, instanta a schemei (tipului) R Valoarea variabilei: starea sau extensiunea relaiei Numarul de tupluri ale unei relaii: cardinalitatea relaiei Fiecare tuplu este unic intr-o relaie (nu exista tupluri duplicat) Corespondenta: relaiemulime de entitati (sau de asocieri); tuplu entitate

n mod curent: se foloseste R atat pentru schema cat i pentru relaia insasi


Reprezentarea relaReprezentarea relaiilor prin tabeleiilor prin tabele Un tabel (table) = reprezentarea grafic a unei relaii; compus din:

Numele tabelului - identic cu numele relaiei Coloanele corespund atributelor relaiei Capul tabelului- contine numele atributelor (coloanelor) schema relaiei O mulime de linii, fiecare linie corespunznd unui tuplu starea relaiei Valori ale atributelor fiecarui tuplu

Exemplu: Tabelul care reprezinta relaia (starea relaiei) STUDENTI

Nume Prenume DataNasterii Adresa Facultatea

Anghelescu Octavian 1999 Bucuresti ETTI

Beldiman Cristina 1998 Bucuresti ETTI

Boeru Marius 1999 null ETTI

Numele Coloane - Atribute

STUDENTI

Linii - tupluri

Tabelul sugereaz ordonarea atributelor (coloanelor) i a tuplurilor (liniilor) ceea ce nu corespunde modelului matematic (relaie = mulime de tupluri)

Valori atribute

Capul tabelului


AfiAfiarea tabelelorarea tabelelor SGBD-urile ofer instrumnente de proiectare i afisare a tabelelor

De exemplu, afiarea tabelului Employees din baza de date Northwind folosind toolset-ul SQL Query Analyser din Microsoft SQL Server


Ordonarea valorilor atributelor Ordonarea valorilor atributelor n tuplurin tupluri

Din punct de vedere logic, ordinea valorilor atributelor ntr-un tuplu nu conteaza; aceast structurare poate fi exprimat prin urmtoarele definiii:

Schema relaiei: R = {A1,A2, ...Ai,...An} (o mulime de atribute) Relaia r(R): o mulime de n-tupluri t, unde:

fiecare tuplu t este o mulime de n perechi ordonate , unde 1 i n, t = {,,..., ...} vi este valoarea atributului Ai, vi D(Ai)

Observaii asupra celor dou definiii: A doua definiie a relaiei este mult mai general decat prima definitie Prima definiie simplific notaiile i corespunde reprezentrii prin tabel a relaiei

i de aceea va fi folosit n continuare destul de frecvent

n implementrile reale, exist o anumit ordine a valorilor atributelor memorate n fiiere, dar aceasta nu este relevant din punct de vedere logic


Limbajul SQLLimbajul SQL Limbajul IBM Sequel dezvoltat ca parte a proiectului System R la IBM San

Jose Research Laboratory (1970)

Redenumit Structured Query Language (SQL) Standarde SQL - ANSI i ISO:Anul Denumire Caracteristici

1986 SQL-86 Publicat de ANSI (SQL1); ratificat de ISO n 1987

1989 SQL-89 Revizii minore

1992 SQL-92 Revizii majore, redenumit SQL2

1999 SQL-1999 Redenumit SQL3, adauga unele caracteristici obiect-relaionale

2003 SQL-2003 Adauga unele trasaturi referitoare la limbajul XML

2006 SQL-2006 Utilizare SQL n conjunctie cu XML

Fiecare SGBDR implementeaz un dialect al limbajului SQL, ceea ce micoreaz gradul de portabilitate a aplicaiilor

n diferitele implementri ale limbajului SQL pot s lipseasc unele comenzi prevzute n standard, dar pot exista extensii specifice SGBD-ului respectiv


Caracteristicile generale ale limbajului SQLCaracteristicile generale ale limbajului SQL

Limbajul SQL foloseste reprezentarea prin tabele a relaiilor, reprezentare care este mai simpl i mai intuitiv (foloseste termenii tabel, linie, coloan)

Limbajul SQL cuprinde: Componenta de descriere a datelor (Limbaj de Descriere a Datelor LDD) Componenta de manipulare a datelor (Limbaj de Manipulare a Datelor LMD) Alte componente: controlul tranzactiilor, controlul securitatii, protectia datelor etc.

Limbajul SQL2 este un limbaj neprocedural: o instruciune SQL2 specific ce informaii trebuie s fie setate sau obinute, nu

modul (procedura) n care se opereaz

limbajul SQL2 nu conine instruciuni de control al fluxului execuiei (instruciuni ca for, while, if, etc)

Standardul SQL3 prevede instructiuni de control i crearea de tipuri definite de utilizator, fiind implementat n SGBD-urile obiect-relaionale

Pentru aplicaiile de baze de date, s-au dezvoltat extensii procedurale ale limbajului SQL, biblioteci i interfee de programare care integreaz instruciunile SQL


Structura lexicala a limbajului SQLStructura lexicala a limbajului SQL

O instruciune SQL (statement) este o secven de elemente - de regula terminat cu semnul punct i virgul (;)

Fiecare instruciune SQL conine o comand SQL (command), care specific ce aciune se efectueaz, urmat de alte elemente, care specific operaii, clauze, parametri etc. Exemplu: SELECT * FROM ANGAJATI;

Elementele (tokens) instruciunilor SQL cuvnte cheie (key words): CREATE, INSERT, SELECT , WHERE, FROM etc. identificatori (identifiers):

simpli - numai caractere alfa-numerice i underscore(_): ANGAJATI, Nume, Prenume etc. delimitati (quoted) - pot contine orice caracter, foloseste ghilimele : Nume, Prenume etc.

constante (literali): 1000, 100.5, Ionescu, NULL caractere speciale: *, ., ;

Spaiile albe (whitespaces) separa elementele: spaiu, linie nou, tab O instructiune se poate scrie pe una sau mai multe linii, iar ntr-o linie se pot

introduce una sau mai multe instructiuni Limbajul SQL este case-insensitive (nu deosebeste literele mici de cele mari)

cu exceptia identificatorilor delimitati (quoted) care sunt case-sensitive


Expresii Expresii i operatori i operatori n limbajul SQLn limbajul SQL O expresie SQL const dintr-unul sau mai muli operanzi, operatori i

paranteze Parantezele se pot folosi pentru a preciza o anumit ordine a operaiilor, dac

aceasta este diferit de ordinea implicit data de precedenta operatorilor.

Un operand poate fi: numele unei coloane n acest caz se foloseste valoarea memorata n acea

colona intr-una sau mai multe linii ale tabelului

o constant (literal) valoarea returnat de o functie

Un operator SQL este exprimat prin: unul sau mai mai multe caractere speciale; exemple: +, -, *, /, %,


Operatori SQLOperatori SQL

A B A and B A or B A not A

true true true true true

false

null

true false false true

false

true

nulltrue null null true

false false false false

false null false null

null null null null

Operatorii de comparaie returneaz valori logice: true (1), dac condiia este ndeplinit false (0) dac condiia nu este ndeplinit null dac ambii operanzi au valoarea null

Operatorii logici (NOT, AND, OR): se aplic unor valori logice trivalente (cu 3 valori: true (1), false (0) i null - lipsa de

informatie)

returneaz o valoare logic trivalent


FuncFuncii SQLii SQL Funcii SQL: funcii agregat i funcii scalare. Funciile agregat calculeaz un rezultat din mai multe linii ale unui tabel

Aceste funcii vor fi detaliate ulterior, la descrierea instruciunii SELECT Funciile scalare:

Primesc unul sau mai multe argumente i returneaz valoarea calculat sau NULL n caz de eroare

Argumentele funciilor pot fi constante (literale) sau valori ale atributelor specificate prin numele coloanelor corespunzatoare

Tipuri de funcii scalare SQL: Funcii de calcul trigonometric (sin, cos, tan etc.), funcii de calcul al logaritmului

(ln, log), al puterii (power), funcii de rotunjire (floor, ceil), etc.

Funcii pentru manipularea irurilor de caractere: concat, replace, upper etc. Funcii pentru data calendaristic i timp: add_months, next_day, last_day etc. Funcii de conversie: to_number, to_char etc.

Funciile scalare se folosesc n expresii, care pot s apar n diferite clauze ale instruciunilor SQL


Tipuri de date SQL (1)Tipuri de date SQL (1)

Tipuri de date SQL2: numeric, iruri de caractere, iruri de bii, data (calendaristic), timp

Tipul numeric: numere ntregi: integer sau int (4 octei), smallint (2 octei) numere reale reprezentate n virgul flotanta: float (4 octei), real i double

[precision] (8 octei)

numere zecimale reprezentate cu precizia dorit (tipul numeric sau decimal, memorate ca ir de caractere): numeric[(p,s)] (sau decimal [(p,s)]), unde p (precizia) este numrul total de cifre, iar s (scara) este numrul de cifre dup punctul zecimal

Siruri de caractere: character(n), prescurtat, char(n) - ir de caractere de lungime fix (n) character varying(n), prescurtat varchar(n) - ir de caractere de lungime variabil,

maximum n

Siruri de bii - secvene de cifre binare (care pot lua valoarea 0 sau 1): bit(n)) - sir de biti de lungime fix (n) bit varying(n) sir de biti lungime variabil, maxim n


Tipuri de date SQL (2)Tipuri de date SQL (2) Tipurile SQL pentru data calendaristic i timp sunt: date, time, timestamp,

interval: Tipul date: memorarea datelor calendaristice prin utilizarea a trei cmpuri (year,

month, day), n formatul yyyy-mm-dd; se admit numai date valide

Tipul time: memorarea timpului, folosind trei cmpuri (hour, minute, second) n formatul HH:MM:SS; se admit numai valori valide

Tipul timestamp(p): memorarea combinat a datei calendaristice i a timpului, cu precizia p pentru cmpul second. Valoarea implicit a lui p este 6

Tipul interval este utilizat pentru memorarea intervalelor de timp Variante de tipuri de date SQL specifice n diferite sisteme SGBD; Exemple:

SGBD Microsoft SQL Server: tinyint - numr ntreg pe 1 octet SGBD Oracle: varchar2 - ir de caractere de lungime variabil

Standardul SQL2 nu suport tipuri de date i operaii definite de utilizator Standardul SQL3 suport tipuri de date i operaii definite de utilizator, care

sunt caracteristice ale modelului de date obiect-relaional

Actualmente, productorii de sisteme de baze de date relaionale introduc treptat diferite caracteristici ale modelului obiect-relaional cuprinse n SQL3


Domenii SQLDomenii SQL

n SQL2 domeniile atributelor se specific pe baza tipurilor de date predefinite ale limbajului SQL, deci nu corespund ntru totul noiunii de domeniu relaional

Standardul SQL2 prevede comanda CREATE DOMAIN, care definete un domeniu pe baza unui tip predefinit SQL2 i cu unele constrngeri

Standardul SQL3 prevede comanda CREATE TYPE care creaz tipuri definite de utilizator (user-defined types)

n SGBD-urile actuale sunt implementate diferite versiuni din standarde: n SQL Server se pot crea domenii ale atributelor cu comanda SQL CREATE

DOMAIN

n Oracle (8i, 9i, 10g,11g) se pot crea tipuri de date noi, folosind comanda CREATE TYPE, care permite gruparea sub un anumit nume a mai multor atribute i operatii

n PostgreSQL de asemenea se pot crea tipuri de date noi, folosind comanda CREATE TYPE


Conventii de notatieConventii de notatie Pentru prezentarea limbajului SQL i a altor limbaje, biblioteci i interfete

[ ] (paranteze drepte) Element opional al instruciunii

{ } (acolade) Element obligatoriu al instruciunii

| (bar vertical) Separ elementele din parantezele drepte sau acolade; numai unul dintre acestea se poate introduce n instruciunea respectiv

[ , . . . n] Elementul precedent poate fi repetat de n ori; elementele repetate sunt separate prin virgul

element1, . . . . . . .elementn

List de n elemente de acelai tip; elementele repetate sunt separate prin virgul

lista_elemente List de elemente de acelai tip separate prin virgul

Caracterele folosite pentru a specifica o anumit convenie sintactic (paranteze, bara vertical, virgula, etc.) nu apar n instruciunile propriu-zise

Listele de elemente (compuse din mai multe elemente separate prin virgul) vor fi exprimate folosind una cele trei din construciile de mai sus, care se potrivete cel mai bine instruciunii respective


InstrucInstruciuni SQL iuni SQL Componenta de definire a datelor din SQL (LDD - Limbajul de Definire a Datelor):

Crearea (CREATE), modificarea (ALTER) i distrugerea (DROP) obiectelor bazei de date

Obiectele bazei de date sunt: tabele de baz (TABLE), tabele vedere (VIEW), indexuri (INDEX), proceduri (PROCEDURE), trigere (TRIGGER), utilizatori (USER)

Exemple de comenzi SQL de definire a datelor:CREATE TABLE, CREATE VIEW, CREATE INDEX, CREATE USER

CREATE FUNCTION, CREATE TRIGGER, CREATE PROCEDURE

ALTER TABLE, ALTER VIEW, ALTER FUNCTION, ALTER PROCEDURE

DROP TABLE, DROP VIEW, DROP INDEX, DROP USER

DROP FUNCTION, DROP PROCEDURE, DROP TRIGGER

Componenta de manipulare a datelor din limbajul SQL (Limbajul de Manipulare a Datelor - LMD) conine comenzile: SELECT, INSERT, UPDATE i DELETE

Instructiunile SQL se transmit SGBD-ului: de ctre diferite programe client (client grafic, linie de comanda, program executabil) SGBD-ul compileaz i execut instructiunea SQL returneaz un rspuns (rezultatul operaiei sau un cod de eroare)


Crearea tabelelor Crearea tabelelor

Instruciunea CREATE TABLE are urmtoarea sintax:CREATE TABLE nume_tabel (

col1 domeniu1 [constrngeri_coloana],col2 domeniu2 [constrngeri_coloana],. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . coln domeniun [constrngeri_coloana],

[constrngeri_tabel] );

Constrngerile impuse fiecrei coloane (atribut), ca i constrngerile de tabel, sunt opionale i vor fi discutate n sectiunea urmtoare. Exemplu:

CREATE TABLE ANGAJATI (Nume varchar(20),Prenume varchar(20),DataNasterii date,Adresa varchar(50),Functia varchar(20),Salariu numeric);

Instruciunea CREATE TABLE definete att tipul relaiei ct i o variabil relaie de acel tip care iniial este vid (nu conine nici un tuplu)


Crearea vederilorCrearea vederilor

Tabelele create cu instruciunea CREATE TABLE: se numesc i tabele de baz (base tables) ele sunt memorate n fiierele bazei de date i pot fi accesate pentru introducerea,

modificarea i regsirea (interogarea) datelor

Un tabel vedere (view) este un tabel virtual care: nu este memorat fizic n fiiere reprezint o selecie (dup un anumit criteriu) a datelor memorate n unul sau mai

multe tabele de baz

Un tabel vedere se creeaza cu instruciunea SQL: CREATE VIEW nume_vedere AS (SELECT...);

Formatul comenzii SELECT va fi descris n capitolul urmtor Datele (valorile atributelor) sunt memorate o singur dat, n tabelele de baz,

dar pot fi accesate att prin tabelele de baz ct i prin tabelele vederi

Un tabel vedere este ntotdeauna actualizat ("la zi"), adic orice modificare efectuat n tabelele de baz se regsete imediat n orice tabel vedere creat pe baza acestora


Modificarea Modificarea i stergerea tabelelor i stergerea tabelelor i a vederilori a vederilor

Comanda de modificare a tabelelor (ALTER TABLE) permite: adugarea sau tergerea unor atribute modificarea domeniilor unor atribute adugarea, modificarea sau tergerea unor constrngeri ale tabelului

Pentru adugare unei coloane ntr-un tabel se folosete clauza ADD, urmata de numele coloanei i numele domeniului (tipul SQL) atributului corespunztor. Exemplu:

ALTER TABLE ANGAJATI ADD DataAngajarii date;

Pentru tergerea unei coloane dintr-un tabel se folosete clauza DROP, urmata de numele coloanei care se va sterge. Exemplu:

ALTER TABLE ANGAJATI DROP DataAngajarii;

Instruciunile de tergere a tabelelor de baz i a vederilor sunt: DROP TABLE nume_tabel;

DROP VIEW nume_vedere;


InstrucInstruciunea SELECTiunea SELECT SELECT - instruciune de interogare, prin care se regsesc informaiile din

unul sau mai multe tabele ale bazei de date dupa un criteriu (conditie) dat

Sintaxa general:SELECT [DISTINCT] lista_coloane

[FROM lista_tabele]

[WHERE conditie]

[clauze_secundare];

SELECT returneaza un tabel cu coloanele din lista_coloane ale acelor linii (tupluri) ale produsului cartezian al tabelelor din lista_tabele

pentru care expresia logic conditie este adevrat (are valoarea TRUE).

Instructiunea SELECT are urmatoarele seciuni (clauze): Clauza SELECT definete lista de coloane a tabelului rezultat Clauza FROM indic lista de tabele din care se selecteaz rezultatul Clauza WHERE definete condiia pe care trebuie s o ndeplineasc fiecare

linie a tabelului rezultat

Clauze secundare (ORDER BY, GROUP BY, HAVING): permit ordonri sau grupri ale tuplurilor (liniilor) rezultate


Clauza SELECTClauza SELECT Clauza SELECT specific:

lista coloanelor unor tabele (date n lista_tabele) expresii care vor fi calculate i afiate

Exemple:SELECT ID, Name, CountryCode, District from city;

SELECT 3*4, cos(45), floor(12.45);

Eliminarea liniilor duplicat cu parametrul DISTINCT. Exemplu:SELECT [DISTINCT] CountryCode FROM city;

Selectarea tuturor coloanelor produsului cartezian al tabelelor date - cu caracterul * ca i lista_coloane. Exemplu:

SELECT * FROM city;

n clauza SELECT se pot redenumi tabelele i coloanele tabelelor sau se pot specifica nume pentru expresii, folosind urmtoarea sintax:

SELECT nume1 [AS] noul_nume1 [,...n] FROM lista_tabele [alte_clauze];

SELECT ID, Name Oras, CountryCode Cod Tara FROM city;


Clauzele FROM Clauzele FROM i WHEREi WHERE

Clauza FROM specific lista_tabele din care se selecteaz rezultatul Numele coloanelor din lista_coloane (clauza SELECT) trebuie s fie distincte Dac nu sunt distincte, se calific unele coloane cu numele tabelului caruia i

aparin - folosind operatorul punct (.). De exemplu:SELECT ANGAJATI.Nume, SECTII.Nume FROM ANGAJATI, SECTII;

Clauza WHERE specifica conditia pe care trebuie sa o ndeplinesca rezultatul: conditia este o expresie logic compusa din valori logice, operatori logici (NOT, AND,

OR) i paranteze

o valoare logic se obtine ca rezultat al comparaiei ntre doi operanzi folosind un operator de comparaie

un operand poate fi un atribut (nume de coloan), o constant, valoarea unei expresii aritmetice sau o valoare returnat de o funcie

operatorii de comparaie pot fi operatori aritmetici sau operatori SQL de comparaie Exemple:

SELECT * FROM city WHERE Population > 1000;

SELECT * FROM city WHERE (Population > 200000) AND (CountryCode=ROM);


Clauze secundareClauze secundare funcfuncii agregatii agregat Clauzele secundare sunt: ORDER BY, GROUP BY, HAVING Clauza ORDER BY specific numele atributului dup care se face ordonarea

liniilor tabelului rezultat SELECT * FROM city order by CountryCode;

Ordonarea n ordine cresctoare: parametrul ASC (implicit); n ordine descrescatoare: DESC. Exemplu:

SELECT * FROM city order by CountryCode DESC;

Clauzele GROUP BY i HAVING se folosesc mpreun cu funciile agregat Funciile agregat definite n limbajul SQL2 sunt urmtoarele:

Functia Valoarea returnata

COUNT Numarul de linii al tabelului rezultat

SUM Suma valorilor din coloana dat ca argument

MAX Valoarea maxima din coloana dat ca argument

MIN Valoarea minima din coloana dat ca argument

AVG Valoarea medie din coloana dat ca argument


FuncFuncii agregatii agregat

Exemple de funcii agregat fr clauze secundare: SELECT COUNT(*) FROM city; -- returneaza numarul de linii din tabel

SELECT COUNT(col) FROM city; -- return nr de valori dif de null din acea col.

SELECT MAX(Population) FROM city;

SELECT MIN(Population) FROM city;

SELECT AVG(Population) FROM city;

Clauza GROUP BY se folosete pentru gruparea rezultatelor funciilor agregat dupa valoarea uneia sau mai multor coloane. Exemplu:

SELECT CountryCode, AVG(Population) FROM city GROUP BY CountryCode;

Clauza HAVING nlocuiete clauza WHERE atunci cnd n condiia care trebuie s fie ndeplinit se folosesc funcii agregat. Exemplu:

SELECT CountryCode, AVG(Population) FROM city GROUP BY CountryCode HAVING AVG(Population) >800000;


InstrucInstruciunea INSERTiunea INSERT Instruciunea INSERT se folosete pentru introducerea datelor n tabele i are

urmtoarea sintax:INSERT INTO nume_tabel (col1,col2,...coln) VALUES(val1,val2,...valn);

ntre valori i numele de coloane trebuie s existe o coresponden pozitional. De exemplu:

INSERT INTO SECTII (Numar, Nume, Buget) VALUES (1,Productie, 40000);

Lista de coloane poate s lipseasc dac se introduc valori n toate coloanele tabelului i n aceast situatie: ordinea valorilor introduse trebuie s respecte ordinea coloanelor tabelului ordinea coloanelor provine din ordinea de definire a atributelor prin instruciunea

CREATE TABLE, precum i din operaiile ulterioare de alterare a tabelului ordinea coloanelor se poate afla prin instruciunea DESCRIBE nume_tabel.

De exemplu, introducerea unei linii cu toate valorile n tabelul ANGAJATI (IdAngajat,Nume,Prenume,DataNasterii,Adresa,Functia,Salariu)

se poate face cu instruciunea:INSERT INTO ANGAJATI

VALUES(100,Mihailescu, Mihai,1950-04-05,Craiova,Inginer, 3000);


InstrucInstruciunile UPDATE iunile UPDATE i DELETEi DELETE

Instruciunea UPDATE permite actualizarea valorilor coloanelor (atributelor) din una sau mai multe linii ale unui tabel i are sintaxa:

UPDATE nume_tabel SET col1 = expr1 [, . . . n] [WHERE conditie];

Clauza WHERE: actualizarea valorilor se efectueaza numai asupra acelor linii care ndeplinesc condiia dat. Exemplu:

UPDATE ANGAJATI SET Adresa = Bucuresti WHERE Nume = Popescu;

Dac este omis clauza WHERE, vor fi modificate valorile coloanelor din toate liniile tabelului.

Instruciunea DELETE permite tergerea uneia sau mai multor linii dintr-un tabel i are sintaxa:

DELETE FROM nume_tabel [WHERE conditie];

Din tabel se terg acele linii care ndeplinesc condiia dat n clauza WHERE. Dac este omis clauza WHERE, vor fi sterse toate liniile din tabel.

Exemplu: DELETE FROM ANGAJATI WHERE Nume =Ionescu;


Constrngeri de integritate (1)Constrngeri de integritate (1) Constrngerile de integritate (integrity constraints) sunt reguli care se impun

pentru ca datele memorate s corespund ct mai bine celor din realitate: se definesc la proiectarea bazei de date trebuie s fie respectate de orice stare a acesteia

Clasificare dup locul unde se definesc: constrngeri de coloana i constrngeri de tabel

Clasificare dup numrul de relaii implicate: constrngeri intra-relaie i constrngeri inter-relaii.

Constrngerile intra-relaie - reguli care se impun n cadrul unei singure relaii; sunt de trei categorii: Constrngeri de domeniu - condiii ce se impun valorilor domeniilor atributelor Constrngeri de tuplu - condiii ce se impun tuplurilor unei relaii prin chei (primare

sau secundare)

Constrngeri impuse prin dependene de date (dependene funcionale, multivalorice sau de jonciune); acestea sunt constrngeri intre valorile atributelor dintr-o relaie

Constrngerile inter-relaii - reguli care se impun ntre dou sau mai multe relaii; asigura integritarea referenial prin intermediul cheilor strine


Constrngeri de integritate (2)Constrngeri de integritate (2) Clasificare din punct de vedere al modului de definire i de verificare a

respectrii constrngerilor: inerente, implicite i explicite.

Constrngerile inerente sunt cele ale modelului de date nsui, care nu trebuie s fie definite deoarece sunt incluse n sistemul de gestiune De exemplu: n modelul relaional constrngerea ca valoarea fiecrui atribut s

fie atomic (indivizibil) este o constrngere inerent

Constrngerile implicite sunt reguli specifice fiecrui sistem de gestiune; acestea se definesc de ctre proiectant, iar sistemul de gestiune le verific i le impune automat Exemple: connstrngerile de domeniu, constrngerile de tuplu i constrngerile

de integritate referenial sunt constrngeri implicite.

Constrngerile explicite sunt constrngeri suplimentare, specifice bazei de date respective; proiectantul definete constrngerile explicite precum i procedurile de verificare ale accestora (funcii, proceduri stocate, triggere) Exemple: dependenele de date care nu sunt determinate de cheile relaiilor


Constrngeri de domeniu (1)Constrngeri de domeniu (1) Constrngerile de domeniu: constrngerea NOT NULL, constrngerea de

valoare implicit (DEFAULT), constrngerea de verificare (CHECK) Constrngerea NOT NULL nsemna c atributul respectiv nu poate lua

valoarea NULL n nici un tuplu al relaiei. Valoarea NULL a unui atribut ntr-un tuplu semnific faptul c valoarea acelui

atribut nu este cunoscut pentru acel tuplu. Exemple: nu se cunoaste deloc data de nastere a unei personalitati istorice; nu se cunoate valoarea unui atribut n momentul inserarii tuplului, dar aceasta va fi

cunoscuta i completat ulterior

La crearea unui tabel opiunea NULL este implicit (nu se specific nimic), sau se poate introduce explicit; optiunea NOT NULL se introduce explicit.

Optiunile NULL i NOT NULL se introduc ca i constrngeri de coloana n instructiunea SQL CREATE TABLE. Exemplu:

CREATE TABLE ANGAJATI (Nume varchar(20) NOT NULL,Prenume varchar(20) NOT NULL,DataNasterii date NULL,Functie varchar(20),Salariu numeric);


Constrngeri de domeniu (2)Constrngeri de domeniu (2) Constrangerea de valoare implicit a unui atribut (DEFAULT): dac la

inserarea unui tuplu nu se specific valoarea unui atribut, atunci: atributul primete valoarea implicit (DEFAULT), dac a fost definit atributul primete valoarea NULL, dac nu a fost definit valoare implicit, dar sunt

admise valori NULL se genereaz o eroare, dac nu a fost definit o valoare implicit i nici nu sunt

admise valori NULL. Exemplu:CREATE TABLE STUDENTI (

Nume varchar (20) NOT NULL,Prenume varchar (20) NOT NULL,Tara varchar (20) DEFAULT Romania ) ;

Constrngerea de verificare (CHECK) pentru verificarea valorilor atributelor printr-o conditie care trebuie sa ia valoarea TRUE.

Se introduce ca o constrangere de tabel n instructiunea CREATE TABLE:[CONSTRAINT nume_constrangere] CHECK (conditie); Exemplu:CREATE TABLE ANGAJATI (

Nume varchar(20) NOT NULL,Prenume varchar(20) NOT NULL,Salariu numeric,CONSTRAINT Verificare_Salariu CHECK (Salariu >= 1500 ));

MySql 5.0 nu face verificarea CHECK, chiar daca admite acest cuvnt cheie


Constrngeri de tuplu Constrngeri de tuplu O relaie = mulime de tupluri tuplurile unei relaii trebuie s fie distincte (nu

pot exista dou sau mai multe tupluri identice) Pentru ca tuplurile unei relaii s fie distincte se folosete cte o cheie primar

(primary key) n fiecare relaie O cheie primar PK a unei relaii este un atribut (simplu sau compus) al acelei

relaii care are proprietatea de unicitate, adic fiecare valoare a cheii primare este unic n acea relaie. Aceasta nseamn c: Nu exist dou tupluri distincte (diferite) care s aib aceeai valoare a cheii primare

(sau combinaie de valori) pentru orice stare a relaiei, adic:ti[PK] tj[PK] dac i j, unde ti i tj sunt 2 tupuri diferite ale relaiei

Proprietatea de unicitate a cheii primare este o constrngere de integritate a tuplurilor: fiecare tuplu poate fi identificat n mod precis i se pstreaz integritatea acestuia, dac se cunoate valoarea cheii sale primare

Cheia primar este o constrngere implicit: se definete de proiectant la crearea tabelului i este verificat de SGBD (s nu existe duplicate, etc)

Cheia primar mai are urmtoarele restricii: Este ireductibil: nu exist o submulime proprie nevid a cheii PK care s aib

proprietatea de unicitate Nici o valoare a atributelor cheii primare nu poate fi modificat prin operaii de

actualizare (UPDATE) Nu se admit valori de NULL pentru nici unul dintre atributele cheii primare


CheCheii primarprimare naturale e naturale i artificiale (1)i artificiale (1)

Se pot defini chei primare naturale sau chei primare artificile, cu condiia ca acestea s ndeplineasc condiia de unicitate

O cheie primar natural este un atribut (simplu sau compus) al relaiei: reprezint o proprietate a tipului de entitate (sau asociere) reprezntat de acea relaie are n mod natural valori unice: nu exist dou tupluri cu aceeai valoare a cheii

primare, deoarece nu exist dou entiti cu acceai valoare a proprietii respective

O cheie primar artificial este un atribut (de obicei simplu) care nu reprezint o proprietate a tipului de entitate sau asociere reprezentat de relaie, ci se adaug n schema relaiei special pentru identificarea unic a tuplurilor

Exemplu:ANGAJATI (IdAngajat, CNP, Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa, Functia, Salariu):

IdAngajat este o cheie primar artificial Ar putea fi definite i chei primare naturale prin atribute simple sau compuse care au

proprietatea de unicitate n anumite condiii: atributul simplu {CNP} valabil numai pentru persoanele din Romania atributul compus {Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa}

Din motive de eficien a operaiilor de identificare a tuplurilor, se prefer chei primare cu un numr ct mai mic de atribute (atribut simplu)


CheCheii primarprimare naturale e naturale i artificiale (2)i artificiale (2) Modul de asigurare a unicitii valorii cheii primare artificiale depinde de

sistemul SGBD folosit. De exemplu:

n Microsoft SQL Server se pot obine valori unice ale cheii primare folosind parametrul IDENTITY, care asigur incrementarea valorii atributului cheii la introducerea fiecrei linii noi

n sistemele Oracle se pot genera chei artificiale folosind obiecte SEQUENCE; un obiect SEQUENCE geneaza un numar unic la fiecare apel al metodei NEXTVAL

n MySQL, se foloseste parametrul AUTO_INCREMENT pentru generareanumerelor unice pentru cheile primare.

SGBD-urile interzic introducerea liniilor (tuplurilor) care au valori identice ale cheilor primare


Definirea cDefinirea cheheiiii primarprimare e

Cheia primar se defineste prin instructiunea CREATE TABLE ca o constrngere de tabel sau ca o constrngere de coloan

Definirea cheii primare ca o constrngere de tabel: [CONSTRAINT nume_constr] PRIMARY KEY (lista_atribute)

Exemplu:CREATE TABLE SECTII (

IdSectie int,Nume varchar(50) NOT NULL,Buget numeric,CONSTRAINT PK PRIMARY KEY (IdSectie)

);

Dac cheia primar este simpl (format dintr-un singur atribut), ea se poate specifica i ca o constrngere de coloan; exemplu:

CREATE TABLE ANGAJATI (IdAngajat int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,Nume varchar(20) NOT NULL,Prenume varchar(20) NOT NULL,DataNasterii Date,Adresa varchar(50),Salariu numeric) ;


Superchei, chei candidatSuperchei, chei candidatee

O supercheie (superkey) este o submulime SK de atribute ale unei relaii care prezint proprietatea de unicitate (orice combinaie de valori ale atributelor supercheii este unic pentru orice stare a relaiei) Dac se cunoate valoarea (combinaia de valori ale atributelor) supercheii, atunci

acel tuplu poate fi identificat n mod unic

Orice relaie are cel puin o supercheie, care este mulimea tuturor atributelor sale O cheie candidat (candidate key) este o supercheie ireductibil:

Unicitate: nu exist dou tupluri diferite ale relaiei care s conin aceeai combinaie de valori ale atributelor cheii CK;

Ireductibilitate: nu exist nici o submulime proprie, nevid a cheii CK care s aib proprietatea de unicitate

O cheie candidat poate fi simpl (un atribut), sau compus (mai multe atribute) Exemplu: ANGAJATI (IdAngajat, CNP, Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa,

Functia, Salariu)

SK1 = {IdAngajat, CNP, Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa, Functia, Salariu}

SK2 = {CNP, Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa}; SK3 = {IdAngajat, CNP}

CK1= {Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa}; CK2 = {CNP}; CK3 ={IdAngajat}


Chei candidate, primare Chei candidate, primare i i secundare secundare Atunci cnd exist mai multe chei candidate (cu proprietile de unicitate i

ireductibilitate), una dintre ele se alege ca i cheie primar, iar celelalte chei se pot defini ca i chei secundare

Cheia primar este o cheie candidat aleas (desemnat) de proiectant la definirea tabelului

O cheie secundar (alternativ, unic) (secondary, alternate, unique key) este o cheie candidat definit de proiectant Cheile secundare se definesc n instruciunea CREATE TABLE folosind specificatorul

UNIQUE [KEY] n loc de PRIMARY KEY

Alegerea cheii primare dintre mai multe chei candidate este arbitrar, dar, din motive de eficien, se alege cheia cu cel mai mic numr de atribute

Cheile secundare se deosebesc de cele primare prin: Pot fi modificate prin instruciuni UPDATE, dac se respect proprietatea de unicitate Cheile secundare compuse admit valori NULL pentru unele din atributele lor


ConstrConstrngeri interngeri inter--relarelaiiii Asocierile (relaionships) 1: N ntre dou mulimi de entiti (din modelul

Entitate-Asociere) se realizeaz n modelul relaional prin chei strine

Exemplu: Pentru a realiza asocierea 1: N dintre relaiile SECTII i ANGAJATI, se adaug n relaia ANGAJATI cheia strin IdSectie, care reprezint identificatorul (numrul) seciei n care lucreaz angajatul respectiv:

ANGAJATI (IdAngajat, Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa, Salariu, IdSectie)

IdSectie Nume Buget

1 Productie 400000

2 Proiectare 300000

3 Cercetare 200000

4 Documentare 100000

SECTII

IdAngajat Nume Prenume DataNasterii Adresa Functia Salariul IdSectie

1 Ionescu Ion 1960.01.05 Bucuresti inginer

tehnician

secretara

inginer

4000 1

2 Popa Petre 1965.02.97 Bucuresti 3200 1

3 Carol Ana 1961.03.06 Bucuresti 2000 2

4 Marin Radu 1970.03.98 Bucuresti 4000 3

ANGAJATI

ANGAJATISECTIIN1

Diagrama E-A


Cheia strinCheia strin Fie dou relaii R1 i R2, ntre care exista o asociere cu raportul 1: N.

O cheie strin (foreign key) este o submulime FK de atribute ale relaiei R2 care refer cheia CK din relaia R1 i satisface urmtoarele condiii: atributele cheii strine FK sunt definite pe domenii compatibile cu cele ale atributelor

cheii candidate CK a relaiei R1 valorile atributelor FK ntr-un tuplu din relaia R2, fie sunt identice cu valorile atributelor

CK ale unui tuplu oarecare din starea curent a relaiei R1, fie sunt NULL Dou domenii sunt compatibile dac ele sunt compatibile din punct de vedere al

tipului de date i compatibile semantic (are sens s fie comparate) n limbajul SQL verificarea domeniilor se rezum la verificarea tipurilor de date, iar

compatibiltatea semantic trebuie s fie asigurat de proiectant Cheia strin reprezint o constrngere referenial ntre cele 2 relaii

Relaia referit (R1) relaie printe, relaia care refer (R2) relaie fiu Cheia strin se specific n comanda CREATE TABLE sau ALTER TABLE:

[CONSTRAINT nume_constr] FOREIGN KEY (cheie_strina) REFERENCES relaia_referita (cheie_candidata)

Exemplu:CREATE TABLE ANGAJATI (

IdAngajat int PRIMARY KEY, Nume varchar(20) NOT NULL, Prenume varchar(20) NOT NULL,IdSecie int,CONSTRAINT FK FOREIGN KEY (IdSectie) REFERENCES SECTII(IdSectie));


Mentinerea integritMentinerea integritii referenii refereniale a relaiale a relaiilor (1)iilor (1)

Integritatea referenial (referential integrity) este proprietatea bazei de date prin care orice cheie strin: fie are o valoare care se regsete printre valorile cheii candidate referite fie are valoarea NULL

Pentru meninerea integritii refereniale trebuie s fie inpuse restrictii operaiilor de modificare a strii relaiilor (INSERT, DELETE, UPDATE)

Restriciile care se impun operaiilor de modificare a relaiilor depind de rolul relaiei (relaie care refer, relaie referit, sau poate avea ambele roluri)

Operaia INSERT: ntr-o relaie care nu refer alt relaie, inserarea se poate face fr restricii ntr-o relaie care refer (care conine o cheie strin): SGBD-ul permite introducerea

unui tuplu nou numai dac: (a) valoarea cheii strine a tuplului nou este NULL sau (b) exist o valoare a cheii referite egal cu valoarea cheii strine a tuplului nou

Operatia DELETE: ntr-o relaie care nu este referit tergerea se poate face fr restricii ntr-o relaie referit se admite: tergere restricionat, tergere n cascad,

anularea (SET NULL) a cheilor strine care refereau tuplul ters

tergerea restricionat interzice tergerea unui tuplu din relaia referit dac acesta este referit de un tuplu din relaia care o refer


Mentinerea integritMentinerea integritii referenii refereniale a relaiale a relaiilor (2)iilor (2) tergerea n cascad permite tergerea unui tuplu din relaia referit; dac

tuplul ters era referit de unul sau mai multe tupluri, atunci se terg i acestea din relaia care o refer; dac tuplurile terse din relaia care refer sunt, la rndul lor referite de alte tupluri din alte relaii, atunci trebuie s fie terse i acestea, .a.m.d.; se execut deci o tegere n cascad

Operaia UPDATE este o tergere urmat de o introducere, deci restriciile de actualizare reprezint combinaia restriciilor de introducere i de tergere

n limbajul SQL se specific opiunile ON DELETE i ON UPDATE constrngerii de cheie strin; valorile posibile ale acestor opiuni sunt: RESTRICT tergerea restricionat (este valoare implicit) CASCADE tergerea n cascad; SET NULL anularea cheilor strine care refereau tuplul ters NO ACTION se admit valori care nu respect integritatea relaional

Exemplu:CREATE TABLE ANGAJATI (

IdAngajat int PRIMARY KEY,Nume varchar (20) NOT NULL, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sectie int,CONSTRAINT FK FOREIGN KEY (Sectie) REFERENCES SECTII (IdSectii) ,

ON DELETE CASCADE ON UPDATE RESTRICT);


Indexarea relaIndexarea relaiiloriilor (1)(1) Timpul de execuie a operatiilor asupra datelor din relaii depinde de modul de

reprezentare a mulimii de elemente (tupluri) ale relaiilor

Operaia de cutare a unui element ntr-o mulime se execut mai rapid dac elementele mulimii sunt reprezentate printr-o colecie ordonat, cum sunt liste, arbori, tabele de dispersie (hash table). De exemplu:

Timpul de cutare a unui element ntr-o mulime neordonat de N elemente este proportional cu N: TC = k1 * N = O(N)

Timpul de cutare al unui element memorat ntr-o structur arbore binar de cutare ordonat dup valoarea etichetei (cheii) de ordonare este TC = k2* log N = O(log N)

Un arbore binar ordonat complet cu d niveluri: pe nivelul 0 are 20 = 1 nod

pe nivelul 1 are 21 = 2 noduri

pe nivelul j are 2j noduri

Nr. total noduri N = 20 + 21 + 2j + 2d-1 = 2d 1 d = log (N + 1)

Pentru cutare se parcurg max d pai, deci timpul de cutare TC = k2* log N = O(log N)

4

62

3 5 71

Nivelul 0

Nivelul 1

Nivelul 2


Indexarea relaIndexarea relaiiloriilor (2)(2) Rezult c, dei o relaie nu presupune ordonarea tuplurilor sale, pentru

accelerarea operaiei de cutare (SELECT) a unui tuplu se folosesc colecii ordonate

i celelate operaii (INSERT, UPDATE, DELETE) se execut mai rapid n colecii ordonate Pentru inserarea unui tuplu se verific mai nti s nu existe deja un tuplu cu aceeai

valoare a cheii

Pentru modificarea unui tuplu se caut mai nti tuplul dorit, apoi se fac modificrile Pentru tergere se caut mai nti tuplul dorit i apoi se terge

Un index al unei relaii este o structur auxiliar, memorat n baza de date,care permite accesul rapid la tuplurile relaiei prin ordonarea acestora

Structuri folosite n indexare: arbori binari de cutare, arbori BTREE, arbori RTREE, tabele de dispersie (HASH) etc.

Exista dou categorii de indexuri ale unei relaii: un index primar, care determin localizarea tuplurilor n fiierele bazei de date zero, unul sau mai multe indexuri secundare, care nu modific localizarea tuplurilor,

dar sunt folosii pentru regsirea rapid a tuplurilor dup valorile unor atribute


Indexul primarIndexul primar (1)(1) Indexul primar (primary index) se definete pe cheia primar a relaiei Fiecare element al indexului primar corespunde unui tuplu al relaiei i

elementele sunt ordonate dup valoarea cheii primar PK

De exemplu, pentru o structur arbore binar ordonat a indexului primar al unei relaii cu ckeia primar PK i atributele (A, B, C, ...), un element (nod) Ni este memorat la adresa Li pe hard-disk i conine: Valoarea cheii primare a tuplului (pki), care este i eticheta de ordonare a arborelui Valorile celorlalte atribute ale tuplului (ai, bi, ci, ...) Adresele fiilor (Lj, Lk) (locaiile de memorare pe hard-disk a nodurilor fii)

(pki) (ai, bi, ci, ...)(Li)

(Lj) (Lk)

(Lj) (Lk)

(4)(Marin, .)

(2)(Popa, .) (6)(Ionescu,.)

(1)(Ionescu,..) (3)(Carol,...) (5)(Ene,.) (7)(Dobre,.)


Indexul primar Indexul primar (2)(2) Structura indexului primar este memorat mpreun cu tuplurile relaiei Operaiile de interogare care se fac dup indexul primar (cheia primar) se

execut eficient, fiind o cutare ntr-o mulime ordonat dup acea valoare Exemplu: Care sunt funcia i salariul angajatului cu cheia primara 3?Se caut nodul arborelui care are valoarea etichetei de ordonare (care este i cheia

primar a relaiei) egal cu valoarea dat (3)

Dup gsirea nodului se extrag valorile atributelor tuplului memorat n acel nod

Sunt necesari maximum d (log N) pai de cutare (N este nr total de tupluri ale relaiei)

Operatiile de interogare care se fac dup valoarea altor atribute (dect indexul primar) se execut mult mai ineficient, fiind o cutare ntr-o mulime neordonatdup acea valoare Exemplu: Care sunt funcia i salariul angajatului cu numele Dobre ?Pentru cutare se vor parcurge pe rnd toate tuplurile relaiei (memorate n nodurile

arborelui - exist astfel de algoritmi de parcurgere) pentru a gsi tuplul (sau tuplurile) cu valoarea atributului Nume egal cu Dobre

Sunt necesari maximum N pai (N este nr total de tupluri ale relaiei)

Pentru rezolvarea mai eficient a unor astfel de interogri se definesc indexuri secundare pe acele atribute care intervin n clauza WHERE din interogri


Indexuri secundare (1)Indexuri secundare (1) Un index secundar pe un atribut al unei relaii (secondary index) este o

structur ordonat dup valoarea acelui atribut; un element al unui index secundar conine: valoarea atributului indexat (care este etichet de ordonare) adresa (sau adresele) tuplurilor care conin acea valoare a atributului respectiv

Sunt dou categorii de indexuri secundare: unice (UNIQUE) i normale Un index secundar UNIQUE este definit pe un atribut A (simplu sau compus) al

relaiei care ia valori unice (cum este o cheie unic - secundar sau alternativ) Un element (nod) al indexului este compus din valoarea ai atributului indexat A i

adresa (Li) a unui singur tuplu care are acea valoare a atributului A

Dac relaia are N tupluri, indexul va avea M = N elemente Index secundar normal (care nu este unic - nu are o denumire specific) este

definit pe un atribut A care nu ia valori unice (nu este cheie unic) Un element (nod) al indexului este compus din valoarea ai a atributului indexat A i

lista (Li1 , Li2 , ) a adreselor (pe hard-disk) a tuplurilor ti1, ti2, care au valoarea aia atributului A

Dac relaia are N tupluri, indexul va avea M N elemente Pentru o structur arbore binar a indexului, fiecare nod mai conine i adresele

nodurilor fii (stnga, dreapta) (nereprezentate n figura urmtoare)


IIndexuri secundarendexuri secundare (2)(2) Exemplu: indexul secundar (cu structur arbore binar) definit pe atributul Nume al

relaiei ANGAJATI, al crei index primar este cel dat n figura precedent La interogarea Care sunt functia i salariul angajailor cu numele Dobre ? se

parcurge indexul secundar definit pe atributul Nume i se afl adresa unui singur tuplu (L7)

La interogarea Care sunt functia i salariul angajatilor cu numele Ionescu ? se parcurge indexul secundar definit pe atributul Nume i se afl adresele tuplurilor (L1 i L6) care au valoarea atributului Nume egal cu Ionescu

Dac indexul are o structur arbore binar ordonat, se vor executa max (log N) pai Un index secundar nu modific adresa de memorare a unui tuplu (care se afl n

indexul primar), dar conine informaii pentru gsirea rapid a unui tuplu dup valoarea acestui index

(Ionescu) (L1, L6)

(Dobre) (L7)

(Popa) (L2)(Carol) (L3) (Ene) (L5)

(Marin) (L4)


Indexuri secundare (Indexuri secundare (33)) Un index secundar se poate crea cu comanda CREATE TABLE (ca o

costrngere de tabel), cu ALTER TABLE sau cu CREATE INDEX; ex.:CREATE [optiuni] INDEX nume_index ON nume_tabel (lista_atribute_index);

Una din opiunile care se pot introduce n CREATE INDEX este UNIQUE n general, sistemele SGBD adaug:

Un index secundar UNIQUE pentru fiecare cheie candidat (definit prin constrngerea UNIQUE KEY)

Un index secundar normal pentru fiecare cheie strin; un astfel de index secundar ajut la gsirea rapid a tuturor tuplurilor asociate cu o valoare a cheii strine (Care sunt angajaii care lucreaz n secia cu numrul (identificatorul IdSectie) 1?

n sistemele SGBD avansate (obiect-relaionale), pot exista i indexuri secundare speciale, cum sunt Indexuri spaiale (indexarea obiectelor reprezentate n spaiul bi sau tridimensional) Indexuri de context (indexarea textelor) Indexuri XML (indexarea documentelor XML)

Indexurile secundare au avantaje i dezavantaje: Avantaje: accelereaz operaiile de interogare care se fac dup valoarea indexului Dezavantaje: ocup spaiu de memorie i consum timp la actualizarea relaiilor

n general, se recomand utilizarea unui numr ct mai mic de indexuri secundare, definite pe atributele care intervin cel mai frecvent n interogri

Prof. Felicia Ionescu Cap. 3 - Interogarea bazelor de date

1

Capitolul 3: Interogarea bazelor de dateCapitolul 3: Interogarea bazelor de date

Limbaje de interogare Algebra relationala si calculul relational Operatiile pe multimi ale algebrei relationale

Reuniunea Intersecia Diferenta Produsul Cartesian

Operatiile speciale ale algebrei relationale Selectia Proiectia Jonctiunea Diviziunea

Interogarea bazelor de date Interogarea intr-o singura relatie Interogarea in doua sau mai multe relatii


2

Limbaje de interogareLimbaje de interogare Interogarea (query): operaia prin care se obin informatiile dorite dintr-o

baz de date, selectate conform unui anumit criteriu (condiie); Limbaje de interogare: abstracte si concrete (reale - implementari in diferite

SGBD-uri)

Limbaje de interogare abstracte: algebra relationala si calculul relational Algebra relationala (relational algebra) - const dintr-o mulime de operaii

care au ca operanzi relaii, iar rezultatul este tot o relaie Calculul relaional (relational calculus) - bazat pe calculul predicatelor -

exprim o interogare definind rezultatul dorit ca expresie de calcul relaional Calculul relational al tuplurilor foloseste variabile de tuplu (variabile

definite pe mulimea tuplurilor unei relaii) Calculul relational al domeniilor foloseste variabile de domeniu (variabile

definite pe domenii de definiie ale atributelor) Cele trei limbaje formale sunt echivalente din punct de vedere al interogarilor Limbajele de interogare reale sunt definite pe baza unuia sau altuia din

limbajele de interogare abstracte, sau pe o combinaie a acestora. De exemplu, limbajul SQL2 este n cea mai mare parte bazat pe algebra

relaional, dar mai conine i construcii derivate din calculul relaional.


3

Algebra relaAlgebra relaionalional Algebra relaional (relational algebra) - interogrile sunt expresii compuse

din operatii care au ca operanzi relatii si rezultatul este o relatie Operatiile algebrei relationale: operatii pe multimi si operatii speciale, la care

se adauga operatia de redenumire (rename) a atributelor (E.Codd) Operatiile relationale pe multimi acioneaz asupra relaiilor vzute ca mulimi

(de tupluri), fr a lua n consideraie compoziia fiecrui tuplu; acestea sunt: Reuniunea Intersecia Diferena Produsul cartezian

Operaiile relaionale speciale iau n consideraie compoziia tuplurilor, formate din valori ale atributelor relaiilor; acestea sunt: Restricia Proiecia Jonciunea Diviziunea

Proprietatea de nchidere: operanzii (unul sau doi operanzi) sunt relaii, rezultatul este o relaie; aceast proprietate permite operaii imbricate: proiecia unei jonciuni etc.


4

OperaOperaia de ia de rreuniuneeuniune Reuniunea (union) a dou relaii compatibile r(R) i s(S):

q = r s = { t | t r or t s} Pentru ca r si s sa fie compatibile, trebuie ca:

r si s s aiba acelasi grad (acelasi numar de atribute) Atributele corespondente (n ordine pozitional) s fie compatibile

Tuplurile care aparin ambelor relaii se introduc n relaia rezultat o singur dat (nu se duplic)

Relatia rezultat are un numar de tupluri (cardinalitatea) mai mic sau egal cu suma numerelor de tupluri ale celor doi operanzi

Exemplu:

r s

A B

1

2

1

A B

2

3

s

r

A B

1

2

1

3


5

OperaOperaiile de iile de iintersecntersecie ie i i ddifereniferen Intersectia (set-intersection) a dou relaii compatibile r(R) i s(S):

q = r s = { t | t r and t s}Exemplu:

A B

121

A B

11

r

r - s

A B

2r s

Diferena (set-difference) a dou relaii compatibile r(R) i s(S):q = r - s = { t | t r and t s}

Exemplu:A B

121

A B

23

rs

A B

23

s

Reuniunea si intersectia sunt comutative si asociative (r s = s r ; r (s t) = (r s) t); diferenta nu este nici nici comutativa, nici asociativa


6

Operatia de Operatia de pprodus rodus CCartesianartesian Produsul Cartesian (Cartesian-Product) a dou relaii r(R) i s(S):

q = r x s = { tp | t r and p s}, Q = R S Se presupune c multimile R si S sunt disjuncte, adica R S = Daca atributele din R si S nu sunt disjuncte, atunci (unele):

se pot redenumi (RENAME nume_atribut AS noul_nume_atribut) sau se pot califica cu numele relatiei careia ii apartin (folosind operatorul punct)

Tuplurile relaiei rezultat se obtin prin concatenarea valorilor atributelor fiecrui tuplu din prima relaie cu valorile atributelor tuturor tuplurilor din a doua relaie

Relaia rezultat are numrul de tupluri (cardinalitatea) egal cu produsul numarului de tupluri ale relatiilor operand

Exemplu:A B

1

2r

C D

10102010

E

aabb

s

A B

11112222

C D

1010201010102010

E

aabbaabb

r x s


7

Exprimarea operatiilor pe multimi in SQL (1)Exprimarea operatiilor pe multimi in SQL (1) Reuniunea:

SELECT lista_coloane1 FROM tabel1 [WHERE condiie1]UNIONSELECT lista_coloane2 FROM tabel2 [WHERE condiie2];

Exemplu (MySQL, Intreprindere): SELECT Nume, Prenume, Adresa FROM FURNIZORIUNIONSELECT Nume, Prenume, Adresa FROM CLIENTI;Afiseaza numele tuturor furnizorilor si al clientilor, precum si adresa acestora

Intersectia:SELECT lista_coloane1 FROM tabel1 [WHERE condiie1]INTERSECTSELECT lista_coloane2 FROM tabel2 [WHERE condiie2];

Diferenta:SELECT lista_coloane1 FROM tabel1 [WHERE condiie1]MINUSSELECT lista_coloane2 FROM tabel2 [WHERE condiie2];


8

Exprimarea operatiilor pe multimi in SQL (2)Exprimarea operatiilor pe multimi in SQL (2)

Produsul Cartesian:SELECT * from R, S;

SELECT lista_col_R, lista_col_S from R, S;

Exemplu (MySQL, Intreprindere):

SELECT * FROM ANGAJATI, SECTII;

SELECT IdAngajat, Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa, Functia,

Salariu, ANGAJATI.IdSectie, SECTII.IdSectie, Denumire, Buget

FROM ANGAJATI, SECTII;

Produsul Cartesian este implementat in toate SGBD-urile (instructiunea SQL SELECT)

In sistemul Oracle sunt implementate toate operatiile pe multimi In alte SGBD-uri nu sunt implementate toate operaiile pe mulimi;

in SQL Server 2000 si in MySQL 5.0 nu sunt implementate operaiile INTERSECT i MINUS


9

OperaOperaia de ia de sselecelecie ie Seleca (sau restricia select, restriction) ntr-o relatie r(R) - definita astfel:

p(r) = {t | t r and p(t)}unde p, predicatul selectiei, este o expresie logic compus din termeni conectati prin

operatorii and, or not (i, eventual, paranteze)

Fiecare termen este o valoare logic obinut ca rezultat al unei operaii de comparaie de forma:

op sau op , unde

op este un operator de comparatie aritmetic (=, , >, . 10000000;


10

Operatia de Operatia de pproiecroiecieie Proiectia (project) pe atributele A1, A2, .. Ak intr-o relatie r(R) se noteaz:

A1, A2, Ak (r), unde A1 R, A2 R, Ak R Rezultatul este o relatie cu k atribute, cele din lista data Daca {A1, A2, Ak} nu contine o supercheie, pot sa apara tupluri duplicat;

teoretic, tuplurile duplicat se elimina, dat fiind ca rezultatul este o multime

Exemplu:A B C

10

20

30

40

1

1

1

2

A C

1

1

1

2

=

A C

1

1

2

A,C (r)r

In limbajul SQL proiectia se exprima astfel:SELECT DISTINCT A1, A2, Ak FROM R

Daca nu se introduce parametrul DISTINCT, nu se elimina tuplurile duplicat

Exemplu (MySQL, WORLD): SELECT DISTINCT CountryCode FROM City;


11

OperaOperaia de joncia de jonciune naturaliune natural (1)(1) Jonciunea natural (natural join) combin tuplurile din doua relatii Fie multimile de atribute: A = {A1,A2,...Am} , B= {B1,B2,...Bn}, C={C1,C2,Ck}

si doua relatii r(R) si s(S), unde:

R ={A, B}, S = {B, C} deci atributele R S = B = {B1, B2,...Bn} sunt comune celor dou relaii

Jonciunea natural este o relatie q = r s, care se obine n felul urmtor: se calculeaz produsul cartesian al celor doua relatii: p = r x s, P = {A, R.B, S.B, C}; din tuplurile produsului cartesian se selecteza acele tupluri care au valori egale

pentru atributele comune (B1, B2,...Bn): R.B = S.B, adic R.B1=S.B1, R.B2=S.B2,..

se face proiectia rezultatului pe multimea de atribute R S = {A, B, C} Schema relatiei rezultat este Q = R S = {A, B, C}

q = r s = A,B,C (r.B1=s.B1 AND r.B2=s.B2 AND r.Bn = s.Bn) (r x s) Atributele comune R.B si S.B trebuie s fie compatibile n cele doua relatii;

dac sunt compatibile, ele se consider identice chiar dac au denumiri diferite, si n reuniunea atributelor R S se introduc o singur dat

Cazul cel mai frecvent de jonctiune naturala: intre doua relatii asociate (1: N), atributul comun fiind cheia strain cheia primar (candidat) referit


12

Operatia de jonctiune naturala (2)Operatia de jonctiune naturala (2) Exemplul 1: r s = A,B,C,D,E (r.D = s.D ) (r x s)

A B

12412

C D

aabab

D

abcde

E

sr

A B

12412

C D

aabab

E

r s In SQL trebuie sa fie introduse explicit lista atributelor rezultatului si conditiile

de egalitate ale atributelor comune: SELECT A,B,C,R.D,E FROM R, S WHERE R.D = S.D;

Exemplul 2: ANGAJATI SECTII; cheia straina: ANGAJATI.IdSectie SELECT IdAngajat, ANGAJATI.Nume, Prenume, DataNasterii, Adresa, Salariu,

ANGAJATI.IdSectie, SECTII.Nume, Buget FROM ANGAJATI, SECTII WHERE ANGAJATI.IdSectie=SECTII.IdSectie;

Exemplul 3:(MySQL-WORLD) city country; cheia straina: city.countryCodeSELECT ID, city.Name Oras, CountryCode 'Cod Tara', city.Population, country.Name

Tara, Continent from city, country where city.countryCode=country.CODE order by country.Name;

Daca nu se afiseaza toate atributele jonciunii, nseamna ca s-a combinat cu o proiecie


13

JJonconciuniiuni interne interne i externei externe Jonciunea natural se mai numete i jonciune intern i se mai poate

exprima in SQL cu cuvintele cheie INNER JOIN

Exemplu de jonciune (combinat cu o proiecie si o selectie)(MySQL world)SELECT city.Name Oras, Code 'Cod Tara', country.Name Tara, Continent

FROM city INNER JOIN country ON CountryCode=CodeWHERE Continent='Antarctica' OR Continent = 'Europe' ORDER BY Continent;

Jonciunea extern introduce n plus toate liniile care exit n prima relaie (pentru LEFT OUTER JOIN) sau n cea de-a doua relaie (pentru RIGHT OUTER JOIN) i pentru care nu exist linii n ceallalt relaie care s ndeplineasc condiia de join; exemplu:

SELECT city.Name Oras, Code 'Cod Tara', country.Name Tara, Continent FROM city RIGHT OUTER JOIN country ON CountryCode=CodeWHERE Continent='Antarctica' OR Continent = 'Europe' ORDER BY Continent;

Se vor afia si rile care nu au nici un oras nscris n tabelul city.


14

OperaOperaia de diviziuneia de diviziune Fie relaiile r(R) si s(S), unde:

R = {A, B} unde A={A1,A2,..Am}, B={ B1,B2,..Bn} S = {B}

Relaia q = r s are schema Q = R S = {A} si: r s = { t | t R-S (r) u s ( tu r ) }

unde tu inseamna concatenarea tuplurilor t si u

n limbajul SQL, diviziunea se exprim printr-o instruciune SELECT, introducnd explicit toate conditiile impuse valorilor atributelor

Exemplu:A B

1231213

r

B

12

s

A

r s

baze de date

Documents

Transcript of baze de date