Приложение

СУБД

БД

ОС

Достоинство схемы – простота разработки и сопровождения БД.

Недостатки – большие затраты дисковой памяти на хранение программы СУБД.

Второй способ. Приложения с ядром СУБД используют для достижения следующих целей:

• уменьшение объема занимаемого СУБД пространства жесткого диска и оперативной памяти;

• повышение скорости работы приложения;

• защиты приложения от модификации со стороны пользователя (ядро не содержит средств разработки приложений).

Приложение

ЯДРО СУБД

БД

ОС

Достоинства: меньшее потребление ресурсов памяти, ускорение работы приложения и возможность защиты приложения от модификации.

Недостаток: все еще значительный объем расхода памяти.

Третий способ. Исходная программа (приложение) предварительно компилируется средствами СУБД. Результат – готовая к выполнению программа.

Достоинства: экономия внешней и оперативной памяти ПК, ускорение выполнения приложения и полная защита приложения от модификации. (Случай дизассемблирования и вставка своего кода и ему подобные в расчет не берутся.)

Недостаток: Трудоемкость доработки приложения и отсутствие возможности использования стандартных средств СУБД.

Использование СУБД в многопользовательских системах.

БД, как правило, содержат данные, необходимые многим пользователям. Получение одновременного доступа нескольких пользователей к общей базе данных возможно при установке СУБД в ЛВС и создании многопользовательской (распределенной БД).

Распределенная БД при архитектуре системы клиент – сервер включает корпоративную базу данных (КБД) и персональные базы данных (ПБД). Корпоративная БД размещается на компьютере – сервере, а персональная БД на компьютере клиента.

Сервером определенного ресурса в компьютерной сети называется компьютер (программа), управляющий этим ресурсом. В качестве ресурса могут выступать БД, файловые системы, службы печати, почтовые службы и др.

Архитектура клиент – сервер допускает различные варианты реализации.

Рассмотрим основные из них:

• Сеть с файловым сервером БД.

Недостаток: высокая интенсивность передаваемых данных. Зачастую передаются ненужные данные.

Клиент – сервер

Компьютер-сервер

КБД

Сервер бд

Сетевое по

Передача данных из базы данных

При такой архитектуре сервер БД обеспечивает выполнение основного объема обработки данных. Формируемые пользователем или приложением запросы поступают к серверу БД в виде инструкций языка SQL. Сервер базы данных выполняет поиск и извлечение нужных данных, которые затем передаются на компьютер пользователя.

Достоинство: меньший объем передаваемых данных.

63. Основные теоретико-множественные операции реляционной алгебры (проекция, селекция, декартово произведение, объединение, разность).

1. Реляционная алгебра

Для манипулирования реляционной базой данных необхо­димо иметь возможность выполнять различные операции над отношениями. Под манипулированием здесь понимается изме­нение или преобразование структуры и содержания отношений базы данных с целью, во-первых, организации более эффекти­вной работы информационной системы и обеспечения цело­стности или непротиворечивости базы данных, во-вторых, для формирования ответов на запросы к базе данных со сто­роны проблемных программ или пользователей.

Набор операций, необходимых для выполнения указанных функций, может быть формально описан следующим образом. Пycть D ={D₁, D₂, . . , D_n} — некоторая совокупность доменов (простых), — множество экземпляров нормализованных от­ношений произвольной степени над доменами из D, S — набор операций над отношениями из таких, что результатом их применения являются отношения из . Тогда пару

PA =  , S 

будем называть реляционной алгеброй. Классическим примером такой алгебры является реляционная алгебра Кодда. Будем рассматривать отношения, входящие в , как ко­нечные множества кортежей длины n, где n — арность отношения Компоненты кортежей могут иметь уникальные имена (например, А, В, С, D...) или быть просто перенумерованы.

Для определения реляционной алгебры используется пять основных операций над отношениями

Основные операции

1. Проекция. Существо операции проекции состоит в исклю­чении некоторых столбцов у отношения R и (или) в переупоря­дочивании оставшихся столбцов. Пусть R — отношение арно­сти n, столбцы которого имеют номера 1, 2, 3, .... . Обозначим m из этих номеров, m  n, через i₁, i₂, …, i_m. Проекцией от­ношения R на столбцы i₁, i₂, …, i_m называется отношение

i =1, 2, …, m, (1)

где b₁, b₂, …, b_n R, составленное из m-ок a₁, a₂,…, a_m  таких, что существует не­который принадлежащий R кортеж b₁, b₂,…, b_n  длины п, удовлетворяющий условию:

a_j = b_{i j} для j = 1, 2,…, m.

Операция проекции позволяет в отношении R, описываю­щем свойства объектов е_i, входящих в набор Е, исключить ком­поненты кортежей, описывающие свойства, второстепенные для данного рассмотрения.

2. Селекция (выборка кортежей). Пусть F — правильно построенная формула логики предикатов (принимающая зна­чения «истина» или «ложь»), образованная:

— термами (операндами), являющимися константами, име­нами или номерами столбцов отношения;

— арифметическими операторами сравнения

<, =, >,  , , ;

— логическими операторами /\ (и), \/ (или) и  (не). Тогда _F(R) есть отношение с кортежами t, принадлежа­щими отношению R, и такими, что при подстановке i-го компо­нента кортежа t вместо любого вхождения номера i в форму­лу F для всех i она станет истинной. Результат операции се­лекции формально определяется в виде

_F(R) = t/t R, F(t). (2)

Операция селекции формирует (селектирует) из R новое отношение путем удаления из R кортежей, для которых фор­мула F принимает значение истинности «ложь».

Эта операция позволяет отобрать в отношении кортежи (и соответствующие этим кортежам объекты е_i, входящие в на­бор объектов Е), обладающие свойствами, которые задаются формулой F.

3. Объединение. Объединением R U S отношений R и S, имеющих одинаковую арность, называется множество кор­тежей, каждое из которых принадлежит либо R, либо S, либо им обоим:

(3)

4. Разность. Разностью R—S отношений R и S, имею­щих одну и ту же арность, называется множество кортежей, принадлежащих R, но не принадлежащих S:

R—S = (4)

5. Декартово произведение. Декартовым произведением RxS отношений R и S с арностями n₁ и n₂ соответственно на­зывается множество кортежей длины n₁ + n₂, у которых первые n₁ компонентов образуются из кортежей, принадлежащих R, a последние n₂ компонентов — из кортежей, принадлежащих S. Формально операция декартова произведения определяется в виде

RxS= (5)

где через обозначена конкатенация r и s (слияние строк).

Отметим, что в операциях проекции, селекции и декартова произведения имена атрибутов соответственно сохраняются. Помимо рассмотренных основных операций, в реляционной алгебре используется ряд дополнительных операций, которые могут быть выражены через основные операции. К ним относятся пересечение, частное, соединение, естественное соедине­ние и другие.

Дополнительные операции

6. Пересечение. Пересечением отношений R и S, обоз­начаемым как R  S, называется разность отношений R и (R-S)

R  S =R-(R-S), (6)

представляющая множество кортежей, содержащихся одно­временно и в R и в S. Ясно, что R и S должны иметь один и тот же состав атрибутов и одинаковую арность.

7. Деление. Пусть R и S - отношения арности n и m соответственно, n>m, а отношение S содержит ненулевое число кортежей. Частным от деления R на S называется множест­во кортежей t длины п—m таких, что для каждого из корте­жей s, принадлежащих S, кортеж принадлежит R. Частное от деления R на S обозначается R S, запись означает кон­катенацию, т. е. слияние кортежей t и s. Таким образом, част­ное от деления R на S определяется формально в виде

(7)

8.  -соединение. Пусть R и S — отношения, где R имеет арность п, и пусть -арифметический оператор сравнения (=, < и т. д.). -соединением R и S по столбцам i и j, запи­сываемым в виде , называется операция селекции над декартовым произведением R S по столбцам i и n+j, т. е.

(8)

Таким образом, -соединение R и S представляет множе­ство таких кортежей в декартовом произведении R S, что i-й компонент R находится в отношении  с j-ым компонентом S. Если  является оператором =, то в этом частном случае -соединение называется эквисоединением.

Операция соединения позволяет из двух наборов объектов E₁, E₂ формировать пары объектов, удовлетворяющие некоторым условиям.

9. Естественное соединение. Операция естественного соеди­нения применима к паре отношений R и S, когда в R и S есть одинаковые атрибуты. В результате этой операции, обоз­начаемой , формируется новое отношение, представля­ющее проекцию от селекции RxS. Формально эта операция за­писывается в виде

(9)

где i₁, i₂ ,…..i_m — упорядоченный список всех компонентов за исключением компонентов S.A₁,... ,S.A_k, . где S.A₁,... ,S.A_k, — имена столбцов в , соответствующих столбцам в S, совпадающим, в свою очередь, со столбцами в R.

В соответствии с (8.10) операция естественного соединения - выполняется в следующей последовательности:

— вычисляется ;

— из выбираются те кортежи, у которых совпадают значения у всех атрибутов, одинаковых для R и S;

• находится проекция полученного в п. 2 множества кор­тежей на все атрибуты за исключением атрибутов типа - S.A, где S.A — атрибут в , соответствующий атрибуту А в S, где, в свою очередь, А — атрибут, одинаковый в R и S.