جبر رابطه ای، عملیات جبر رابطه ای. جبر رابطه ای در پایگاه های داده: عملیات، مثال ها

مدل پایگاه داده رابطه ای

اولاتمام داده های مدل فقط به صورت جداول و روابط بین آنها ارائه می شود. مدل رابطه ای تنها مدلی است که نمایش یکنواختی از داده ها را ارائه می دهد.

عنصر دوممدل ها یک زبان نسبتا کامل است. کامل بودنزبان در یک برنامه کاربردی برای یک مدل رابطه ای به این معنی است که باید هر کدام را برآورده کند عملیات جبر رابطه ای. علاوه بر این، زبان باید هر یک را توصیف کند درخواستدر قالب عملیات با جداول، و نه با ردیف های آنها. یکی از این زبان ها است SQL.

عنصر سوممدل رابطه ای نیاز به مدل رابطه ای برای حفظ معین دارد محدودیت های یکپارچگی. هر ردیف در جدول باید دارای یک ردیف منحصر به فرد باشد مشخص کنندهکلید اصلی نامیده می شود. محدودیت دوم روی تمامیتپیوندهای بین جداول

مدل شی گرا.

در پایگاه های داده شی گرا، برخلاف پایگاه های داده رابطه ای، رکوردها ذخیره نمی شوند، بلکه اشیا (اطلاعات متنی، صوتی و تصویری، اسناد و اشیاء دیگر) ذخیره می شوند. همچنین وظیفه ذخیره وضعیت اشیاء بین آنها مهم است دوباره راه اندازی می شودبرنامه کاربردی با این حال، توسعه یافته است دستگاه ریاضی، که بر روی آن ژنرال مدل داده شی گرا، وجود ندارد.

اکثر OODBMS یک کتابخانه هستند که رویه های مدیریت داده در آن گنجانده شده است برنامه کاربردی. با وجود مزایای سیستم های شی گرا - پیاده سازی انواع داده های پیچیده, ارتباطبا زبان های برنامه نویسی و غیره - برای آینده نزدیک برتری رابطه DBMSتضمین.

هدف - شی- DBMS رابطه ای

تفاوت بین شی - رابطه ای و شی DBMS: اولی یک روبنا بر روی طرح واره رابطه ای است، در حالی که دومی در ابتدا شی گرا هستند. ویژگی اصلیو تفاوت بین شی-رابطه ای (و همچنین شی) DBMSاز رابطه ای در این واقعیت نهفته است که OR DBMSادغام شده با یک زبان برنامه نویسی شی گرا (OO)، داخلی یا خارجی مانند C++، جاوا.

شیء رابطه ای DBMSبرای مثال معروف هستند پایگاه داده اوراکل ، مایکروسافت SQL Server, PostgreSQL, Microsoft Access.

رویکرد رابطه ای برای ساخت مدل دامنه

· موضوعتوسط مجموعه ای از افراد مدل شده است اشیاء اطلاعاتی(موجودات) که هر کدام با جدول دو بعدی آن توصیف می شوند.

روابط بین جداول وجود دارد

هر عنصر جدول یک عنصر داده است.

· تمام ستون های جدول همگن هستند، یعنی. تمام عناصر یک ستون دارای نوع و طول یکسان (عددی، کاراکتر و غیره) هستند.

· هر ستون یک ویژگی موجودیت را توصیف می کند.

· هر ستون یک نام منحصر به فرد دارد.

· رشته حاوی مقادیر مشخصه برای یک نمونه موجودیت است.

هیچ ردیف یکسانی در جدول وجود ندارد (وجود یک کلید اصلی).

ترتیب سطرها و ستون ها می تواند دلخواه باشد.

عادی سازی روابط- یک دستگاه رسمی محدودیت در شکل گیری روابط (جدول)، که به شما امکان می دهد تکراری را حذف کنید، ثبات داده های ذخیره شده در پایگاه داده را تضمین می کند، هزینه های کار برای نگهداری (ورود، تصحیح) پایگاه داده را کاهش می دهد.

اولین فرم معمولی

رابطه (جدول) نرمال شده یا کاهش یافته به نامیده می شود اولین فرم معمولیاگر همه صفات آن ساده باشند (در آنچه در ادامه می آید، آنها غیر قابل تقسیم هستند).

تبدیل رابطه به اول فرم معمولیمی تواند منجر به افزایش تعداد صفات (فیلدهای) رابطه و تغییر در کلید شود.

جدول داخل است فرم معمولی دوماگر الزامات مورد اول را برآورده کند فرم معمولیو تمام فیلدهای آن که در کلید اصلی گنجانده نشده است توسط یک کامل به هم متصل می شوند وابستگی عملکردیبا یک کلید اصلی، یعنی هر نه فیلد کلیدیبه طور منحصر به فرد توسط مجموعه کامل مشخص می شود زمینه های کلیدی.

· جدول باید حاوی داده هایی در مورد یک نوع از اشیاء باشد.

· هر جدول باید حاوی یک فیلد یا چندین فیلد باشد که یک شناسه (یا کلید اصلی) منحصر به فرد را برای هر ردیف تشکیل می دهد.

· تمام فیلدهای غیر کلیدی باید با شناسه منحصر به فرد کامل جدول داده شده شناسایی شوند.

فرم سوم عادی

مورد نیاز فرم سوم عادیبه این واقعیت کاهش می یابد که همه فیلدهای غیر کلیدی فقط به کلید اصلی بستگی دارند و به یکدیگر وابسته نیستند. به عبارت دیگر، شما باید بتوانید مقدار هر فیلد غیر کلیدی را بدون تغییر مقدار فیلد پایگاه داده دیگری تغییر دهید.

انواع پیوند ویژگی های رابطه

· رابطه یک به یک(1:1) به این معنی است که هر ورودی در یک جدول حداکثر با یک ورودی در جدول دیگر مطابقت دارد.

· رابطه یک به چند(1:M) به این معنی است که هر رکورد در یک جدول با 0 یا 1 یا بیشتر رکورد در جدول دیگر مطابقت دارد.

· رابطه چند به یک(M:1) شبیه نوع یک به چند است که قبلاً در نظر گرفته شد. نوع رابطه بین اشیا بستگی به دیدگاه دارد.

· رابطه چند به چند(MM). زمانی بین دو جدول رخ می دهد که هر رکورد در یک جدول با 0 یا بیشتر رکورد در جدول دیگر مطابقت داشته باشد و بالعکس.

کلیدهای ساده و مرکب

کلید اصلیممکن است از یک فیلد جدول تشکیل شده باشد که مقادیر آن برای هر رکورد منحصر به فرد است. چنین کلید اصلییک کلید ساده نامیده می شود.

اگر جدولیک زمینه منحصر به فرد ندارد، کلید اصلیمی تواند از چندین فیلد تشکیل شده باشد که مجموعه مقادیر آن منحصر به فرد بودن را تضمین می کند.

چنین کلید اصلیتماس گرفت کلید ترکیبی

همه انواع روابط با استفاده از کلیدهای اولیه و پیوندهایی به مقادیر آنها در جداول دیگر پیاده سازی می شوند. به این گونه ارجاعات که کپی کلیدهای اصلی جداول دیگر هستند، کلیدهای خارجی می گویند.

سلسله مراتبی و مثال شبکه پایگاه داده، حاوی اطلاعات مربوط به بخش های شرکت و کارکنان شاغل در آنها، در رابطه با مدل رابطه ای به صورت زیر خواهد بود:

با لیگاتور"چند به چند" از طریق یک جدول اضافی اجرا می شود که با کمک آن این ارتباطبه دو پیوند از نوع کاهش می یابد یک به چند".

به طور معمول، سیستم های پایگاه داده مجهز به یک زبان پرس و جو هستند که می تواند به کاربران خود در جستجوی نمونه ها کمک کند. دو نوع وجود دارد - جبر رابطه ای و حساب رابطه ای. اولی رویه ای است که نمونه های رابطه را به عنوان ورودی و نمونه های رابطه را به عنوان خروجی در نظر می گیرد. برای این unary یا استفاده می کند حساب باینری. جبر رابطه ای به صورت بازگشتی انجام می شود و به عنوان روابط تلقی می شود.

محصول دکارتی (X)

اطلاعات از دو رابطه متفاوت را در یک رابطه ترکیب می کند.

نامگذاری - r Χ s،

که در آن r و s نسبت هستند و خروجی آنها به صورت تعریف می شود

r Χ s = (qt | q ∈ r و t ∈ s).

نتیجه. رابطه ای تنظیم می کند که تمام کتاب ها و مقالات نوشته شده با یک کتاب درسی را نشان می دهد.

تغییر نام عملیات (ρ).

رابطه جبر رابطه ای نتایج است، اما بدون نام. عملیات تغییر نام به شما امکان می دهد مقدار خروجی را که با یک حرف یونانی کوچک مشخص می شود تغییر دهید ρ .

تعیین - ρ x(E)

جایی که نتیجه عبارت E با نام x ذخیره می شود.

عملیات اضافی:

• تقاطع را تنظیم کنید.
• وظیفه؛
• اتصال طبیعی

حساب رابطه ای

این یک زبان پرس و جو غیر رویه ای است، یعنی می گوید چه باید کرد، اما نحوه پیاده سازی آن را توضیح نمی دهد. حساب رابطه ای به دو صورت وجود دارد:

• حساب همبستگی یک تاپل.
• فیلتر کردن محدوده های متغیر

Notation - T/State: تمام تاپل های T را که یک شرط را برآورده می کنند، برمی گرداند. نتیجه. تاپل ها را با نام برمی گرداند. TRC را می توان کمی سازی کرد. می توانید از کمیت سازهای وجودی (∃) و جهانی (∀) استفاده کنید. نتیجه. پرس و جوی بالا همان نتیجه قبلی را خواهد داد.

حساب رابطه ای دامنه DRC

متغیر فیلتر از دامنه ویژگی ها به جای مقادیر صحیح تاپل استفاده می کند (همانطور که در TRC ذکر شده در بالا انجام می شود).

نماد - (a 1 , a 2 , a 3 , ..., a n | P (a 1 , a 2 , a 3 , ..., a n)),

که در آن a1، a2 ویژگی ها هستند و P فرمول هایی را نشان می دهد که با مقادیر داخلی ساخته شده اند.

نتیجه. مقاله، صفحه و موضوع را از رابطه TutorialsPoint که موضوع یک پایگاه داده است، تنظیم می کند.

مانند TRC، DRC نیز می تواند با استفاده از کمیت سازهای وجودی و جهانی نوشته شود. DRC همچنین شامل عملگرهای جبر رابطه ای است. قدرت بیان محاسبه، حساب دیفرانسیل و انتگرال و همبستگی روابط بین نقاط معادل است.

تغییرات و طرح های حساب رابطه ای و جبر

مدل ER، زمانی که در نمودارها مفهوم سازی شود، نشان می دهد بررسی خوبروابط ضروری که درک آن آسان تر است. نمایش های شماتیک را می توان به یک طرح واره رابطه ای نگاشت، یعنی می توان آنها را با یکدیگر ایجاد کرد. نمی‌توان همه محدودیت‌های ER را وارد کرد مدل رابطه ای، اما می توان یک ساختار تقریبی ایجاد کرد. چندین فرآیند و الگوریتم برای تبدیل نمودارها به این سیستم وجود دارد. برخی از آنها خودکار هستند، در حالی که برخی دیگر به صورت دستی ایجاد می شوند. نمودارهای ER عمدتاً شامل معیارهای زیر است:

• موجودیت و ویژگی های آن؛
• یک پیوند، که ارتباطی بین مقادیر بالا است.

مقایسه اشیاء و روابط به روش ها و طرح های متفاوتی صورت می گیرد. به عنوان مثال، یک موجودیت یک شی دنیای واقعی با برخی ویژگی ها است. روند تطبیق، الگوریتم به شرح زیر است:

• برای هر شی یک جدول ایجاد کنید.
• ویژگی ها باید به فیلدهای جداول با انواع داده های مربوطه تبدیل شوند.
• یک کلید اصلی را اعلام کنید

رابطه یک ارتباط بین موجودیت ها است. روند تدوین به شرح زیر است:

• ایجاد یک جدول برای روابط؛
• اضافه کردن کلیدهای اولیههمه موجودیت های شرکت کننده به عنوان فیلدهای جدول با انواع داده های مربوطه خود.
• اگر رابطه دارای ویژگی است، هر ویژگی را به عنوان یک فیلد جدول تنظیم کنید.
• به کلید اصلی بپیوندید که سایر موارد را برای اشیاء شرکت کننده تشکیل می دهد.
• تمام محدودیت های کلید خارجی را مشخص کنید.

نمایش مجموعه های ضعیف و اشیاء سلسله مراتبی طبق یک سیستم خاص اتفاق می افتد. ابتدا باید مبانی و معانی ضروری را درک کرد. مجموعه ویژگی های ضعیف، مجموعه ای است که هیچ کلید اصلی مرتبط با آن نداشته باشد. روند نمایش به شرح زیر است:

• ایجاد جدول برای مجموعه ضعیفاشیاء؛
• تمام صفات را به صورت فیلد به طرحواره اضافه کنید.
• کلید اصلی را برای شناسایی مشخص کنید.
• تمام محدودیت های کلید خارجی را تنظیم کنید.

نگاشت اشیاء سلسله مراتبی بر اساس تخصص یا تعمیم زبان جبر رابطه ای است که در قالب موجودیت های متوالی رخ می دهد. الگوریتم به شرح زیر است:

• ایجاد جداول برای تمام اشیاء سطح پایین تر.
• اضافه کردن کلیدهای اصلی؛
• در سطح پایین، تمام ویژگی های دیگر اشیاء سطح پایین را پیاده سازی کنید.
• کلیدهای اصلی جدول را اعلام کنید.
• تعیین محدودیت های کلید خارجی

گزینه های موجود برای توصیف، ذخیره سازی، تغییر اطلاعات

SQL یک زبان برنامه نویسی برای پایگاه داده های رابطه ای است. بر روی جبر و حساب همبستگی تاپل ها توسعه یافته است. SQL به عنوان یک بسته با تمام توزیع های اصلی DBMS ارائه می شود. هم شامل داده ها و هم زبان هایی برای دستکاری آنهاست. استفاده از ویژگی های تعریف داده های SQLجبر رابطه ای، شما می توانید طرح واره پایگاه داده را طراحی و تغییر دهید، در حالی که ویژگی های کنترل و تنظیم و همچنین تغییرات داده ها به شما امکان ذخیره و بازیابی اطلاعات نصب شده در سیستم را می دهد. از مجموعه دستورات زیر برای تعریف ساختار و سیستم استفاده می کند:

• جداول و نماهای جدید را از DBMS ایجاد می کند.
• دستور می دهد
• شمای پایگاه داده را تغییر می دهد.
• این دستور یک ویژگی به یک شی از نوع رشته اضافه می کند.

SQL مجهز به زبان دستکاری داده ها (DML) است. با درج، به روز رسانی و حذف اطلاعات، نمونه پایگاه داده را اصلاح می کند. DML مسئول تغییر تمام داده ها است. SQL شامل مجموعه دستورات زیر در بخش DML است:

1. SELECT یکی از دستورات اساسیدرخواست. این شبیه به عملیات طرح ریزی جبر رابطه ای است. ویژگی ها را بر اساس شرایط توصیف شده در عبارت WHERE انتخاب می کند.
2. FROM - این بخش یک نام را به عنوان آرگومان می گیرد که از آن صفت ها باید انتخاب/پروژه شوند. در صورت ذکر بیش از یک نام، این مورد با محصول دکارتی مطابقت دارد.
3. WHERE - این بخش گزاره یا شرایطی را که باید برای واجد شرایط بودن ویژگی پیش‌بینی‌شده رعایت شوند، تعریف می‌کند.

همچنین دستوراتی وجود دارد:

• درج
• تغییر ارزش ها؛
• حذف

ایجاد پرس و جوهای جبر رابطه ای

هنگام ساخت یک جستجو، وظیفه یافتن ساختاری از عملیات است که به خروجی صحیح منجر شود. عملیات اصلی جبر رابطه‌ای، عملیات ساده با یک یا دو رابطه به عنوان عملوند هستند. اثرات ترکیبی دنباله نتیجه نهایی را تعیین می کند. از آنجایی که سیستم جبر رابطه ای در پایگاه های داده بسیار ساده است، بسیاری از نتایج میانی را می توان قبل از رسیدن به خروجی نهایی به دست آورد، همچنین از آنها به عنوان عملوندهایی استفاده می شود که داده های دریافتی جدید را تولید می کنند.

برای اکثر اپراتورها، ترتیب کوئری ها و اجرای آنها اهمیتی ندارد، به این معنی که خروجی یکسانی را می توان با شکل دادن و ترکیب داده های میانی به روش های مختلف به دست آورد. در عمل، جستجو در پایگاه داده نسبتاً آسان است. سیستم انجام عملیات و نتایج میانی توسط بهینه ساز پرس و جو تعیین می شود. هنگام تنظیم سؤالات، الزامات، باید
ابتدا روابط مورد نیاز برای رسیدن به پاسخ را انتخاب کنید و سپس عملیات و نتایج میانی را مشخص کنید. ساختار یک جبر رابطه ای در پایگاه داده نتایج را می توان به صورت نمودار نشان داد. بهینه‌سازهای نیازمندی‌ها سعی می‌کنند تا حد ممکن اجرا را سازماندهی کنند. در عمل، این معمولاً به این معنی است که آنها سعی می کنند نتایج متوسط ​​را در سریع ترین زمان ممکن به حداقل برسانند. مثال های رایج جبر رابطه ای به این امر کمک می کند.

اطلاعاتی در مورد خودروهای مدل سال 1996 که در بازرسی سال 1999 کمبودهایی پیدا شد.

ابتدا اطلاعات مربوط به ماشین ها به منظور درک مقادیر تمام ویژگی های رابطه نمایش داده می شود. اطلاعات مربوط به بازرسی ها در جدول "بررسی" ذخیره می شود و در صورت یافتن ایراد، در جدول "مشکل" ثبت می شود. بنابراین، این سه جدول برای به دست آوردن اطلاعات مورد نیاز مورد نیاز است.

فقط ماشین های 1996 جالب هستند. ترکیبوسیله نقلیه به عنوان مقدار ویژگی مجموعه در ردیف جدول اطلاعات خودرو نشان داده می شود. اولین نتیجه میانی شامل تاپل هایی است که انواع 1996 را نشان می دهد.

بنابراین، تنها ردیف هایی که این دوره را پوشش می دهند مورد نیاز است. برای استخراج آنها باید از یک انتخاب استفاده کنید. اکنون خودروها و بازرسی هایی وجود دارد که لازم بود. سپس رشته ها با استفاده از عملیات الحاق به هم متصل می شوند. آنها باید به شماره ثبت مشترک متصل شوند، زیرا این تنها ستون مشترک است، از یک اتصال طبیعی استفاده می شود.

برای اینکه متوجه شوید در طول آزمایشات مشکلی پیدا شده است، باید خطوط مشکل را با آزمون مرتبط کنید. پس از اتصال ردیف های کنترل به خودروها، می توانید این نتیجه را به جدول خطا متصل کنید. وابستگی باید بر اساس شماره ثبت مشترک و تاریخ تأیید شده باشد. اینها تنها ستون های رایج در جداول هستند، بنابراین از یک اتصال طبیعی استفاده می شود.

انواع محاسبات بدون نتایج میانی

اطلاعات مورد نیاز: نام راننده مدل سال 1995 یا خودروهای قدیمی تر که برای سال 2000 تست نشده اند. نام در جدول "راننده" است. اجرای قانوندر جدول "بازرسی و خودروها در ماشین غذاخوری" توضیح داده شده است. بنابراین این سه جدول مورد نیاز است. ابتدا باید خودروهایی را که برای سال 2000 معاینه نشده اند، پیدا کنید. حل این مشکل فقط با استفاده از بازرسی های ذکر شده در جدول امکان پذیر نیست، زیرا حاوی داده هایی در مورد بازرسی هایی است که انجام شده است و نه مواردی که اجرا نشده اند. این مشکل با جستجوی خودروهای مکمل که قبل از سال 2000 بررسی شده اند حل می شود. در واقع فقط شماره ثبت آنها مورد نیاز است.

مثال‌های دیگری غیر از موارد ذکر شده در بالا وجود دارد که نشان می‌دهد چگونه می‌توانید اطلاعاتی را تغییر دهید یا پیدا کنید. انواع پرس و جو را می توان با استفاده از عملیات ویژه بهینه کرد. در واقع برای اینکه جستجو و یافتن داده تا حد امکان آسان و ساده باشد، یک مدل حساب رابطه ای وجود دارد.

جایی که اطلاعات ایمن و محافظت می شود

جبرها در قالب های فایل حاوی رکوردها ذخیره می شوند. بر سطح فیزیکیاطلاعات واقعی در قالب الکترومغناطیسی در برخی از دستگاه ها ثابت می شود. این دستگاه های ذخیره سازی را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

1. اولیه. این دسته شامل حافظه هایی است که مستقیماً در دسترس CPU است. ثبت، حافظه سریع(کش) و اصلی (رم) مستقیماً در مرکز قابل دسترسی هستند، زیرا همه آنها روی مادربرد یا چیپ ست قرار دارند. این ذخیره سازی معمولاً بسیار کوچک، فوق العاده سریع و ناپایدار است. برای حفظ حالتی لازم است منبع دائمیتغذیه. در صورت خرابی، تمام داده های آن از بین می رود.
2. ثانوی. برای ذخیره اطلاعات برای استفاده در آینده یا کپی رزرو کنید. شامل دستگاه های حافظه ای است که بخشی از چیپست یا مادربردبرای مثال پردازنده دیسک های مغناطیسی، دیسک های نوری (DVD، CD و غیره)، دیسک های سخت، درایوهای فلش و نوارهای مغناطیسی.
3. دوره سوم. برای ذخیره حجم عظیمی از داده ها استفاده می شود. از آنجایی که چنین دستگاه های ذخیره سازی خارج از سیستم کامپیوتری هستند، از نظر سرعت کندترین آنها هستند. این ابزارهای ذخیره سازی عمدتاً برای پشتیبان گیری از کل سیستم استفاده می شوند. دیسک های نوریو نوارهای مغناطیسی به طور گسترده ای به عنوان ذخیره سازی سوم استفاده می شود.

عملیات ویژه جبر رابطه ای برای کارایی پرس و جو مهم هستند.

ساختار ذخیره سازی

یک سیستم کامپیوتری یک سلسله مراتب حافظه به خوبی تعریف شده دارد. CPU دسترسی مستقیم به سیستم اصلی و همچنین رجیسترهای داخلی دارد. زمان دسترسی به حافظه اصلی آشکارا کمتر از سرعت پردازنده است. برای به حداقل رساندن این اختلاف، یک کش معرفی شده است. حافظه کش سریع ترین زمان دسترسی را فراهم می کند و حاوی داده هایی است که اغلب توسط CPU به آنها دسترسی پیدا می کند.

حافظه با بیشترین دسترسی سریعگران ترین است دستگاه‌های ذخیره‌سازی بزرگ سرعت کمی دارند و هزینه کمتری دارند، اما می‌توانند حجم زیادی از داده‌ها را در مقایسه با ثبت پردازنده یا حافظه پنهان ذخیره کنند.

درایوهای مغناطیسی و هارددیسک رایج ترین دستگاه های ذخیره سازی ثانویه در مدرن هستند سیستم های کامپیوتری. آنها مغناطیسی نامیده می شوند، آنها از یک پایه فلزی تشکیل شده اند. این دیسک ها به صورت عمودی بر روی اسپیندل قرار می گیرند. سر خواندن/نوشتن بین آنها حرکت می کند و برای مغناطیس کردن یا حذف چنین نقطه ای از زیر استفاده می شود. می توان آن را به عنوان 0 (صفر) یا 1 (یک) تشخیص داد.

هارد دیسک ها برای ذخیره سازی کارآمد داده ها به ترتیبی کاملاً مشخص فرمت می شوند. دایره های متحدالمرکز زیادی دارد که مسیرها نامیده می شوند. هر آهنگ بیشتر به بخش هایی تقسیم می شود که معمولاً 512 بایت داده را ذخیره می کند.

عملیات فایل

عملیات روی یک سیستم زبان جبر رابطه ای و پایگاه داده آن را می توان به طور کلی به دو دسته طبقه بندی کرد:

• به روز رسانی؛
• جستجو کردن.

دسته اول مقادیر داده ها را با درج، حذف یا به روز رسانی تغییر می دهد. از سوی دیگر، عملیات جستجو اطلاعات را ویرایش نمی‌کنند، بلکه پس از فیلتر کردن شرطی اختیاری، آن‌ها را استخراج می‌کنند. در هر دو نوع عملیات، انتخاب نقش بسزایی دارد. علاوه بر ایجاد و حذف یک فایل، چندین عملیات را می توان بر روی آنها انجام داد:

1. باز - در یکی از دو حالت خواندن یا نوشتن وجود دارد. در حالت اول، سیستم عامل به کسی اجازه تغییر داده را نمی دهد. به عبارت دیگر، داده ها فقط خوانده می شوند. فایل هایی که در حالت خواندن باز می شوند را می توان بین چندین شی به اشتراک گذاشت. حالت نوشتن به شما امکان می دهد داده ها را تغییر دهید. فایل ها قابل خواندن هستند اما نمی توان آنها را به اشتراک گذاشت.
2. بستن مهمترین عملیات از نظر است سیستم عامل، زیرا تمام قفل ها را حذف می کند (اگر در حالت باشد دسترسی عمومی، داده ها را (در صورت اصلاح) در رسانه ثانویه ذخیره می کند و تمام بافرها و کنترل کننده های مرتبط با فایل را آزاد می کند.
3. نمایه سازی یک روش ساختار اطلاعاتی برای استخراج کارآمد رکوردها از فایل های یک سیستم بر اساس برخی از ویژگی هایی است که آن سیستم در آنجا پیاده سازی شده است. بر اساس صفات تعیین می شود.

نمایه سازی می تواند از نوع زیر باشد:

1. اولیه در فایل داده سفارش داده شده تعریف شده است. فایل اطلاعات در یک فیلد کلیدی سازماندهی شده است.
2. ایندکس ثانویه از فیلدی تولید می شود که یک کلید کاندید است و دارد ارزش منحصر به فرددر هر ورودی یا نه یک کلید با مقادیر تکراری.
3. خوشه بندی در فایل داده های مرتب شده، در یک فیلد غیر کلیدی تعریف شده است.

سیستم مدیریت پایگاه داده یا DBMS به فناوری ذخیره و بازیابی اطلاعات کاربر با حداکثر کارایی همراه با اقدامات امنیتی مناسب اشاره دارد. بررسی دقیق این موضوع به این نتیجه می رسد که جبر رابطه ای زبان عملگرهایی است که روابط را به عنوان آرگومان می گیرند و در نتیجه آنها را برمی گرداند.

بهترین مکان برای شروع یادگیری SQL با پایه های پایگاه های داده رابطه ای است. من توضیح خواهم داد که پایگاه داده رابطه ای چیست، رابطه چیست و چه عملیاتی را می توان روی آنها انجام داد.

برو…

SQL چیست؟

SQL (زبان جستجوی ساختاریافته) – زبان ساختار یافته query، یک زبان کامپیوتری همه منظوره است که برای ایجاد، تغییر و دستکاری داده ها در آن استفاده می شود پایگاه داده های رابطه ایداده ها

پایگاه داده رابطه ای چیست؟

این مجموعه ای از داده های مرتبط با یکدیگر است که در قالب روابط ذخیره می شود.

رابطه چیست؟

رابطه مجموعه ای از گاری ها است

تاپل چیست؟

کارتژ مجموعه معینی از عناصر است و هر عنصر از مجموعه به مجموعه ای تعلق دارد (می توان گفت نوع عنصر). به بیان ساده، یک تاپل است فهرست عناصری که بین آنها رابطه وجود داردیا به قول خودشان نگرش داشته باشند. شما می توانید یک تاپل را با استفاده از یک نمودار یا یک جدول متشکل از یک ردیف نشان دهید.

من یک دو تایی را با استفاده از یک نمودار نشان خواهم داد:

رئوس نمودار عناصری از مجموعه ای از آنها هستند، در این مورد، این عنصر است a1از بسیاری آو عنصر b1از بسیاری ب. لبه بین رئوس نشان می دهد ارتباطبین عناصر یا همانطور که عنصر گفته می شود a1 با b1 در ارتباط است.

من همان تاپل را با استفاده از جدول نشان خواهم داد:

عدد 1 در a1و b1، خودسرانه انتخاب شد.

بنابراین، به آجر ابتدایی رسیدیم، یعنی. قبل از مجموعه، بیایید منطق خود را باز کنیم تا بفهمیم چیست پایگاه داده رابطه ایو SQL.

همانطور که گفتم، رابطه مجموعه ای از تاپل ها است، و محدود (اگر از نظریه عدول کنیم). روابط را می توان در قالب یک ماتریس، نمودار، جدول نشان داد.

من نشان خواهم داد که چگونه می توان رابطه را در قالب یک نمودار نشان داد:

نمودار نشان می دهد که چندین تاپل وجود دارد و کدام تاپل اول و کدام دوم و سوم است مهم نیست، این فقط یک دسته از تاپل است. در مجموعه مفهومی به عنوان "اول"، "دوم" و "سوم" وجود ندارد، همه به یکباره است و ترتیب مهم نیست.

من نحوه نمایش رابطه را در قالب یک جدول نشان خواهم داد:

دنباله خطیا تاپل هادر جدول مهم نیست، از نمودار من آنها را به ترتیب تصادفی گرفتم.

توجه به این نکته نیز ضروری است دنباله ستونیکسان مهم نیست، اگر آنها را مبادله کنیم، از دیدگاه نظریه مجموعه ها، نگرش بدون تغییر باقی خواهد ماند.. این دقیقاً جنبه منفی جدول به عنوان راهی برای تجسم رابطه است، زیرا از نظر روانی برای ما دشوار خواهد بود که جداول را در صورتی که دارای ستون‌ها و ردیف‌هایی با ترتیب متفاوتی باشند برابر بدانیم.

همانطور که در همان ابتدا گفته شد که یک پایگاه داده رابطه ای است مجموعه ای از داده های مرتبط ذخیره شده به عنوان روابط. اگر روابط را در قالب جداول نشان دهیم، پس پایگاه داده رابطه ای مجموعه ای از جداول مرتبط با یکدیگر است. بیرون آمدن SQL زبانی برای ایجاد، اصلاح و مدیریت جداول در پایگاه داده رابطه ای است..

بنابراین، ما زنجیره منطقی را کشف کردیم: SQL، پایگاه داده رابطه‌ای، روابط، تاپل.. اکنون به این موضوع می‌پردازیم. زبان SQL، یعنی موضوع دستکاری با روابط، مهم است که درک کنید چه عملیاتی را می توانیم روی روابط انجام دهیم.

به دلیل وجود آنها، امکان نمایش همه عملیات وجود ندارد مقدار زیاد، من فقط موارد اساسی را ارائه می دهم:

1. انتخاب (اسامی عملیات دیگر انتخاب، محدودیت هستند)

عمل "انتخاب"یا "نمونه"انجام بیش از یک رابطه، معنی آن این است در شرایط داده شده، زیر مجموعه ای از تاپل ها انتخاب می شود. نتیجه عملیات است رابطه ای که با تعداد کمتری از تاپل ها با رابطه اصلی متفاوت است. مثال:

بگذارید یک رابطه وجود داشته باشد، بگذارید آن را "جدول منبع شماره 1" بنامیم:

نتیجه "نمونه ها"از جدول اصلی شماره 1 مشروط بر اینکه A=a3

در زبان SQL:

نحو - SELECT * FROM table_name WHERE column_name=value

SELECT * FROM source_table WHERE A=a3

2. فرافکنی

عمل "طرح بینی"انجام بیش از یک رابطه، در نتیجه شکل گیری یک جدید رابطه با ستون های جدول مشخص شده.

به عنوان مثال، یک رابطه وجود دارد، اجازه دهید آن را "جدول منبع شماره 2" بنامیم:

بیایید عملیاتی را روی این رابطه انجام دهیم "طرح بینی"توسط صفات آو با، نتیجه:

در نتیجه، ما دو تاپل یکسان به دست آوردیم، این امکان وجود ندارد، بنابراین ما آنها را کاهش می دهیم (در DBMS، کاهش به طور خودکار رخ می دهد):

به نظر می رسد که در طول طرح ریزی ما می توانیم تعداد تاپل ها را کاهش دهید، این اتفاق می افتد، نباید خطا در نظر گرفته شود..

در زبان SQL:

نحو - فهرست_ستون را از جدول_نام انتخاب کنید

پیاده سازی برای این مورد - A,C را انتخاب کنیداز منبع_جدول_#2

3. اتصال طبیعی

عمل " اتصال طبیعی" انجام بیش از دو رابطه منطقی مرتبطدر نتیجه با ستون های رابطه اول و دوم و با تاپل هایی که در نتیجه به هم پیوستن هر تاپل از روابط اول و دوم به دست می آیند، رابطه جدیدی تشکیل می شود. مثال باید واضح تر باشد، فرض کنید دو رابطه وجود دارد، آنها را جدول منبع شماره 3.1 و جدول منبع شماره 3.2 بنامیم:

جدول منبع شماره 3_1

جدول منبع №3_2

عملیات را انجام دهیم "اتصالات"رابطه اول و دوم، نتیجه:

جالب است بدانید که نسبت اصلی را از بخش «2» به دست آورده‌ایم. طرح ریزی، ترتیب ستون ها در رابطه مهم نیست.

در زبان SQL:

پیاده سازی برای این مورد SELECT source_table_#3_1.*، source_table#3_2.IN FROM source_table_#3_1، source_table#3_2 WHERE source_table#3_1.A= جدول منبع#3_2.A است.

4. تحکیم

عمل "اتحاد. اتصال"انجام بیش از دو رابطه با مجموعه ستون های یکسان و نوع داده در آن ستون ها، نتیجه عملیات جدید است رابطه ای که شامل تمام تاپل های رابطه «اول» و «دوم» می شود(تکراری ها کاهش می یابد).

جدول منبع شماره 4_1

جدول منبع شماره 4_2

بیایید یک عملیات انجام دهیم "انجمن ها"روابط #4.1 و روابط #4.2، نتیجه:

در زبان SQL:

نحو - SELECT table_column_list1 FROM table1 UNION SELECT table_column_list2 از جدول2

پیاده سازی برای این مورد - A,B را انتخاب کنید FROM source_table_#4_1 UNION SELECT A، B ازمنبع_جدول_#4_2

5. عبور

عمل "عبور"در حال انجام است، نتیجه عملیات جدید است رابطه ای که شامل همان تاپل های روابط «اول» و «دوم» است.

برای مثال، فرض کنید دو رابطه وجود دارد:

جدول منبع شماره 5_1

جدول منبع شماره 5_2

بیایید یک عملیات انجام دهیم "تقاطع ها"با روابط داده شده، نتیجه این است:

آن ها به رابطه حاصل، رسید تکرار تاپل هااز جانب "اولین"و "دومین"ارتباط.

در زبان SQL:

نحو عبارت است SELECT one_of_tables.column1، one_of_tables.column2، … FROM table1,table2 WHERE table1.column1=table2.column1 AND table1.column2= table2.column2 و …

اجرا برای این مورد -

source_table_#5_1.A, source_table_#5_1.B FROM source_table_#5_1, source_table_#5_2 WHERE source_table_#5_1.A = source_table_#5_2.A AND source_table_#5_1.B = source_table_#5_2.

6. تفریق (تفاوت)

عمل "منها کردن"انجام بیش از دو رابطه که دارای مجموعه ستون‌ها و نوع داده یکسانی در این ستون‌ها هستند، نتیجه عملیات جدید است رابطه ای که شامل تاپل های رابطه "اول" غیر از تاپل های رابطه "دوم" است.، در یک مثال فکر می کنم باید واضح تر باشد.

برای مثال، فرض کنید دو رابطه وجود دارد:

جدول منبع شماره 6_1

جدول منبع شماره 6_2

بیایید یک عملیات انجام دهیم "تفاوت"، یعنی از جدول اصلی شماره 6_1 جدول اصلی شماره 6_2 را کم می کنیم، نتیجه:

آن ها رابطه حاصل، رابطه "اول" بدون تاپل های مکرر رابطه "دوم" است.

در زبان SQL:

پیاده سازی برای این مورد SELECT source_table_#6_1.A, source_table_#6_1.B FROM source_table_#6_1 WHERE NOT EXISTS است (انتخاب source_table_#6_2.A، source_table_#6_2.B از source_table_#6_2
WHERE source_table_#6_2.A= source_table_#6_1.A AND source_table_#6_2.B= source_table_#6_1.B)

7. محصول دکارتی

حاصل ضرب دکارتی بر روی دو رابطه دلخواه انجام می شود، نتیجه عملیات یک رابطه جدید با تعداد ستون ها برابر با مجموع تعداد ستون های روابط "اول" و "دوم" و تعداد سطرها برابر است. به حاصل ضرب تعداد ردیف های روابط "اول" و "دوم". تاپل های رابطه حاصل، به بیان ساده، از ترکیب هر تاپلی از رابطه «اول» با تاپل های رابطه «دوم» به دست می آیند.

به عنوان مثال، بیایید دو رابطه دلخواه داشته باشیم:

جدول منبع شماره 7_1

جدول منبع شماره 7_2

تولید کنیم "ضرب دکارتی"با توجه به دو رابطه، نتیجه این است:

در زبان SQL:

پیاده سازی برای این مورد SELECT source_table_#7_1.A، source_table_#7_1.B، source_table_#7_2.A، source_table_#7_2.B FROM source_table_#7_1، source_table_#7_2 است.

ما به عملیات اساسی در روابط و در نهایت، بخش نظری پست پرداخته ایم، خواهیم فهمید که یک کلید چیست.

کلید چیست؟

کلید این است یک یا چند ستون جدول, که به طور منحصر به فرد یک رکورد (رشته) را شناسایی می کند. به عنوان مثال، اجازه دهید یک رابطه در قالب یک جدول ارائه شود:

کلیدرابطه داده شده می تواند ستون A باشد. زیرا فقط مقادیر این ستون با توجه، مثلا: a3یک ورودی را تعریف می کند "а3 b1 d3", a2ورودی را تعریف کنید "a2 b2 d3", a1یک ورودی را تعریف می کند "a1 b2 d1". ستون های دیگر این تابعنمی تواند تحمل کند.

اگر کلید است یک ستون، سپس نامیده می شود سادهاگر از چندیناو نامیده می شود کامپوزیت. در این جدول علاوه بر کلید ساده، یکی دیگر وجود دارد - کامپوزیت، متشکل از ستون های B و D. مقادیر این ستون ها به طور منحصر به فرد رکورد (ردیف ها) را تعریف می کنند، به عنوان مثال: b1 و d3رکورد را منحصر به فرد شناسایی می کند "a3 b1 d3", b2 و d3به طور منحصر به فرد ورودی را شناسایی می کند "a2 b2 d3", b2 و d1رکورد را منحصر به فرد شناسایی می کند "a1 b2 d1".

در عمل معمولاً فرد انتخاب می کند یک کلید, و ساده ترین، در این مورد این ستون A است. این کلید نیز نامیده می شود کلید اصلی».

شما علاقه مند خواهید شد:

جبر رابطه ای،همانطور که ممکن است حدس بزنید، این نوع خاصی از جبر است که در آن همه عملیات بر روی مدل های داده های رابطه ای، یعنی روی روابط انجام می شود.

در شرایط جدولی، یک رابطه شامل سطرها، ستون ها و یک ردیف - عنوان ستون ها است. بنابراین، عملیات یکنواخت طبیعی، عملیات انتخاب سطرها یا ستون‌های خاص، و همچنین تغییر عنوان ستون‌ها - تغییر نام ویژگی‌ها است.

^

1. عملیات انتخاب Unary

اولین عملیات واحدی که به آن نگاه خواهیم کرد این است عملیات واکشی- عملیات انتخاب سطرها از جدولی که یک رابطه را نشان می دهد که بر اساس آن

یا اصل، یعنی انتخاب سطرها

تاپل هایی که شرایط یا شرایط خاصی را برآورده می کنند.

^ واکشی اپراتور نشان داده شده است σ <پ >, شرایط نمونه گیری – پ <اس>، یعنی اپراتور σ همیشه با شرایط خاصی روی تاپل ها گرفته می شود پ، و خود شرایط پوابسته به طرح رابطه نوشته شده است اس. با در نظر گرفتن همه اینها، عملیات واکشیبر روی طرح رابطه S همانطور که در رابطه r اعمال می شود

σ <پ >r (اس) ≡ σ <پ >r = {تی (اس) |تی ∈ r & پ <اس >تی } = {تی (اس) |تی ∈ r & IfNull (پ <اس >تی , نادرست };

نتیجه این عملیات یک رابطه جدید با همان طرح رابطه خواهد بود اس، متشکل از آن تاپل ها تی (اس) از رابطه اصلی

عملوندهایی که شرط انتخاب را برآورده می کنند پ تی. واضح است که برای اعمال چه

سپس شرط تاپل، لازم است که مقادیر صفات تاپل را به جای نام ویژگی‌ها جایگزین کنیم.

برای درک بهتر نحوه عملکرد این عملیات، اجازه دهید به یک مثال نگاه کنیم. اجازه دهید طرح رابطه زیر داده شود:

^S: جلسه (شماره کتاب نمره، نام خانوادگی، موضوع، نمره).

شرط انتخاب را به صورت زیر در نظر می گیریم:

پ <اس> = (موضوع = 'علوم رایانه' و درجه > 3).

ما از رابطه اصلی نیاز داریم

عملوند آن دسته از تاپل ها را انتخاب کنید که حاوی اطلاعات دانش آموزانی هستند که موضوع "علوم کامپیوتر" را حداقل با سه امتیاز گذرانده اند.

اجازه دهید تاپل زیر نیز از این رابطه داده شود:

تی 0 (اس) ∈ r (اس

اعمال شرط انتخاب ما برای یک تاپل تی 0، دریافت می کنیم:

پ تی 0 = ('پایگاه های داده' = 'انفورماتیک' و 5 > 3);

در این تاپل خاص، شرط انتخاب برآورده نمی شود.

به طور کلی، نتیجه این نمونه خاص

σ <Предмет = "Информатика" and Оценка >3>جلسه

یک جدول "Session" وجود خواهد داشت که در آن ردیف هایی باقی می مانند که شرایط انتخاب را برآورده می کنند.

^

2. عملیات طرح ریزی Unary