Реляционное исчисление

AND FORALL PX (IF P (P# : PX)

THEN SP (S# : SX, P# : PX)

END IF)


6. Средства языка SQL.


Как уже говорилось в разделе «Сравнительный анализ реляционного исчисления и реляционной алгебры», в основу реляционного языка могут быть положены как реляционная алгебра, так и реляционное исчисление. Что же положено в основу языка SQL? Ответом будет №частично и то, и другое, а частично ни то, ни другое…». Когда язык SQL только разрабатывался, предполагалось что он будет отличаться как от реляционной алгебры, так и от реляционного исчисления. Действительно, именно этим мотивировалось введение в язык конструкции IN <подзапрос>. Однако со временем выяснилось, что язык SQL нуждается в определённых средствах как реляционной алгебры, так и исчисления, поэтому он был расширен для включения этих функций. На сегодняшний день ситуация складывается таким образом, что язык SQL в чём-то похож на реляционную алгебру, в чём-то на реляционное исчисление, а в чем-то отличается от них обоих.

Запросы в языке SQL формулируется в виде табличных выражений, которые потенциально могут иметь очень высокую степень сложности.


6.1. Примеры.


  • Для всех деталей указать номер и вес в граммах

SELECT P.P#, P.WEIGHT * 454 AS GMWT

FROM P;

Спецификация AS GMWT вводит соответствующее имя результирующего столбца. Таким образом, два столбца результирующей таблицы будут называться P# и GMWT. Если бы спецификация AS GMWT была опущена, то соответствующий столбец был бы фактически безымянным. Отметим, что хотя в подобных случаях правила языка SQL в действительности не требуют от пользователя указания имени результирующего столбца.

  • Выбрать информацию обо всех парах поставщиков и деталей, находящихся в одном городе

В языке SQL существует несколько способов формулирования этого запроса. Приведем три самых простых.

1. SELECT S.*, P.P#, P.NAME, P.COLOR, P.WEIGHT

FROM S, P

WHERE S.CITY =P.CITY;

2. S JOIN P USING CITY;

3. S NATURAL JOIN P;

Результатом в каждом случае будет естественное соединение таблиц S и P (по атрибуту города CITY).

Первая формулировка заслуживает более подробного обсуждения. Именно одна из трёх предложенных вариантов является допустимой в первоначальной версии языка SQL (явная операция JOIN была добавлена в стандарт SQL/92). Концептуально можно рассматривать реализацию этой версии запроса следующим образом.

  • Во-первых, после выполнения предложения FROM мы получаем декартово произведение S TIMES P. (Строго говоря, перед вычислением произведения следовало бы позаботится о переименовании столбцов. Для простоты мы этого не делаем.)

  • Во-вторых, после выполнения предложения WHERE мы получаем выборку из этого произведения, в которой два значения атрибута CITY в каждой строке равны (иначе говоря, выполнено соединение таблиц поставщиков и деталей по эквивалентности их атрибутов городов).

  • В-третьих, после выполнения предложения SELECT мы получаем проекцию выборки по столбцам, указанным в предложении SELECT. Конечным результатом будет естественное соединение указанных таблиц.

Следовательно, предложение FROM в языке SQL соответствует декартову произведению, предложение WHERE ─ операции выборки, а совместное применение предложений SELECT-FROM-WHERE ─ проекции выборки произведения.


7. Заключение.


Мы рассмотрели реляционное исчисление, альтернативное реляционной алгебре.

Внешне два подхода очень отличаются: исчисление имеет описательный характер, тогда как характер алгебры ─ предписывающий, но на более низком уровне они представляют собой одно и то же, поскольку любые выражения исчисления могут быть преобразованы в семантически эквивалентные выражения алгебры и наоборот.

Реляционное исчисление существует в двух версиях: исчисление кортежей и исчисление доменов. Основное различие между ними состоит в том, что переменные исчисления кортежей изменяются на отношениях, а переменные исчисления доменов изменяются на доменах.

Выражение исчисления кортежей состоит из прототипа кортежа и необязательного предложения WHERE, содержащего логическое выражение или формулу WFF («правильно построенную формулу»). Подобная формула WFF может включать кванторы (EXISTS и FORALL), свободные и связанные ссылки на переменные, логические (булевы) операторы (AND, OR, NOTи др.) и т.д. Каждая свободная переменная, которая встречается в формуле WFF, также должна быть упомянута в прототипе кортежа.

Замечание. Здесь этот вопрос явно не затрагивался, но выражения реляционного исчисления предназначены, по существу, для тех же целей, что и выражения реляционной алгебры.

На примере было показано1, как алгоритм редукции Кодда может использоваться для преобразования произвольного выражения реляционного исчисления в эквивалентное выражение реляционной алгебры, таким образом подготавливая почву для выбора возможной стратегии реализации исчисления. Вновь обратившись к вопросу реляционной полноты, мы кратко обсудили, каким образом можно доказать, что некоторый язык L является полным в этом смысле.

Кроме того, здесь обсуждалось, как можно расширить исчисление кортежей с целью поддержки определённых вычислительных возможностей (аналогичные возможности в реляционной алгебре обеспечиваются операциями EXTEND и SUMMARIZE). Затем нам было представлено краткое введение в исчисление доменов и отмечено (правда, без попытки доказать это), что оно также является реляционно полным. Таким образом, исчисление кортежей, исчисление доменов и реляционная алгебра эквивалентны.

И наконец, нашему вниманию был представлен обзор соответствующих средств языка SQL. Язык SQL является своеобразной смесью реляционной алгебры и исчисления (кортежей
). Например, в нём есть прямая поддержка таких операций реляционной алгебры, как соединение и объединение, но одновременно с этим используются переменные кортежей и квантор существования из реляционного исчисления. SQL – запрос представляет собой табличное выражение. Обычно такая конструкция содержит единственное выражение выборки, однако поддерживаются и различные типы явных выражений операций соединения (JOIN), причём выражения соединения и выборки могут комбинироваться произвольным образом с помощью операторов UNION, INTERSECT и EXCEPT. Также упоминалось о возможности использования предложения ORDER BY для определения упорядоченности строк в таблице, являющейся результатом вычисления данного табличного выражения (любого вида).

В частности, были описаны следующие компоненты выражений выборки.

  • Базовое предложение SELECT, в том числе использование ключевого слова DISTINCT, скалярных выражений, введение имён результирующих столбцов и использование предложения SELECT *

  • Предложение FROM, включая использование переменных кортежей

  • Предложение WHERE, включая использование оператора EXISTS

  • Предложение GROUP BY и HAVING, включая использование обобщающих функций COUNT, SUM, AVG, MAX и MIN

  • Использование подзапросов в предложениях SELECT, FROM и WHERE

Кроме того, здесь был описан концептуальный алгоритм вычисления (т.е. схема формального определения) для выражений выборки.


8. Список литературы.


  1. «Введение в системы баз данных» К.Дж.Дейт, издательство «Питер», СПб 2002г.

  2. «Базы данных: модели, разработка, реализация» учебник под редакцией Т.Карповой, издательство «Питер», СПб 2001г.

  3. «Системы баз данных» Г.Гаремо-Малино, Москва 2003г.


8. Список литературы.


  1. «Введение в системы баз данных» К.Дж.Дейт, издательство «Питер», СПб 2002г.

  2. «Базы данных: модели, разработка, реализация» учебник под редакцией Т.Карповой, издательство «Питер», СПб 2001г.

  3. «Системы баз данных» Г.Гаремо-Малино, Москва 2003г.


1 Сравнительный анализ реляционного исчисления и реляционной алгебры.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: