- •Введение
- •Глава 1. Основные понятия баз данных
- •1.1. История возникновения баз данных
- •1.2. Модели данных
- •1.2.1. Иерархическая модель данных
- •1.2.2. Сетевая модель базы данных
- •1.2.3. Реляционная модель базы данных
- •1.2.4. Другие модели баз данных (ООСУБД)
- •2.1. История появления и развития SQL
- •Глава 2. SQL
- •2.2. Стандарты SQL
- •2.2.1. Стандарты ANSI/ISO
- •2.2.2. ODBC и консорциум SQL Access Group
- •2.2.3. JDBC и серверы приложений
- •2.3. SQL и переносимость
- •2.4. SQL и сети
- •2.4.1. Централизованная архитектура
- •2.4.2. Архитектура файлового сервера
- •2.4.3. Архитектура “клиент/сервер”
- •2.4.4. Многоуровневая архитектура
- •2.4.5. SQL и мэйнфреймы
- •2.4.7. SQL и UNIX
- •2.4.8. SQL и персональные компьютеры
- •2.4.9. SQL, хранилища данных и интеллектуальные ресурсы предприятия
- •2.4.10. SQL и интернет-приложения
- •2.5. Основы SQL
- •2.5.1. Использование SQL для извлечения информации из таблиц
- •2.5.2. Команда SELECT
- •2.5.3. Создание более сложных предикатов в предложении SELECT
- •2.5.4. Формирование вывода запросов
- •2.5.5. Агрегатные группы
- •2.6. Запросы к нескольким таблицам
- •2.6.1. Подзапросы
- •2.6.2. Использование операторов ANY, ALL и SOME
- •2.6.3. Использование предложения UNION
- •2.6.4. Ввод, удаление и изменение значения поля
- •2.7. DDL (Язык описания данных)
- •2.7.1. Создание таблиц
- •2.7.2. Индексы
- •2.7.3. Изменение структуры таблицы после ее создания
- •2.8. Ограничение данных
- •2.8.1. Ограничение таблиц
- •2.8.2. Установка значений по умолчанию
- •2.9. Поддержка целостности данных
- •2.9.1. Первичные ключи
- •2.9.2. Пользовательские представления
- •2.10. Модификация данных с помощью представлений
- •2.11. Разграничение доступа в базе данных
- •Глава 3. Математические основы реляционных баз данных
- •3.1. Отношения и их схемы
- •3.2. Реляционные операторы
- •3.2.1. Булевы операции
- •3.2.2. Оператор выбора
- •3.2.3. Оператор проекции
- •3.2.4. Оператор соединения
- •3.2.5. Другие операции на отношениях
- •3.2.6. Оператор деления
- •3.2.7. Оператор переименования атрибутов
- •3.2.8. Оператор эквисоединения
- •3.2.9. Расширения для сравнения на доменах
- •3.2.9.1. Расширение выбора
- •3.3. Реляционная алгебра
- •3.3.1. Дополнительные операторы
- •3.3.1.1. Оператор расщепления
- •3.3.1.2. Оператор FACTOR
- •3.4. Функциональные зависимости
- •3.4.1. Определение
- •3.4.2. Аксиомы вывода
- •3.4.3. Применение аксиом вывода
- •3.4.4. Выводы на основе аксиом вывода
- •3.4.6. Направленные ациклические графы вывода
- •3.4.7. Проверка принадлежности к замыканию множества функциональных зависимостей
- •3.5. Покрытия функциональных зависимостей
- •3.5.1. Покрытия и эквивалентность
- •3.5.2. Неизбыточные покрытия
- •3.5.3. Редуцированные покрытия
- •3.5.3.1. Посторонние атрибуты
- •3.5.3.3. Алгоритм построения редуцированного покрытия
- •3.5.3.4. Канонические покрытия
- •3.5.3.5. Структура неизбыточных покрытий
- •3.5.4. Минимальные покрытия
- •3.5.4.1. Прямая определяемость
- •3.5.4.2. Вычисление минимальных покрытий
- •3.5.4.3. Оптимальные покрытия
- •3.5.5. Составные функциональные зависимости
- •3.5.6. Кольцевые покрытия
- •3.6. Многозначные зависимости и зависимости соединения
- •3.6.1. Многозначные зависимости
- •3.6.2. Многозначные и функциональные зависимости
- •3.6.3. Аксиомы вывода для многозначных зависимостей
- •3.6.4. Только многозначные зависимости
- •3.6.5. Функциональные и многозначные зависимости
- •3.6.6. Зависимости соединения
- •3.7. Синтез схем реляционных баз данных
- •3.7.1. Базы данных и их схемы
- •3.7.2. Нормальные формы баз данных
- •3.7.2.1. Первая нормальная форма
- •3.7.2.2. Вторая нормальная форма
- •3.7.2.4. Нормальная форма Бойса - Кодда (НФБК)
- •3.7.2.5. Четвертая нормальная форма
- •3.7.2.3. Третья нормальная форма
- •3.8. Алгоритмы синтеза схем баз данных
- •3.8.1. Нормализация через декомпозицию
- •3.8.2. Недостатки нормализации через декомпозицию
- •3.8.3. Нормализация посредством синтеза
- •Глава 4. Система управления базами данных PostgreSQL
- •4.1. Установка
- •4.2. Запуск и останов сервера PostgreSQL
- •4.2.1. Утилита psql
- •4.2.2. Создание базы данных
- •4.3. Объекты базы данных
- •4.4. Функции и операторы
- •4.4.1. Логические операторы
- •4.4.2. Операторы сравнения
- •4.5. Клиентские приложения PostgreSQL
- •4.5.1. clusterdb
- •4.5.2. createdb
- •4.5.3. createuser
- •4.5.4. dropdb
- •4.5.5. dropuser
- •4.5.6. ecpg
- •4.5.7. pg_basebackup
- •4.5.8. pgbench
- •4.5.9. pg_config
- •4.5.10. pg_dump
- •4.5.11. pg_dumpall
- •4.5.12. pg_isready
- •4.5.13. pg_receivewal
- •4.5.14. pg_restore
- •4.5.15. psql
- •4.5.16. reindexdb
- •4.5.17. vacuumdb
- •4.6. Серверные приложения PostgreSQL
- •4.6.1. initdb
- •4.6.2. pg_archivecleanup
- •4.6.3. pg_checksums
- •4.6.4. pg_controldata
- •4.6.6. pg_resetwal
- •4.6.7. pg_rewind
- •4.6.8. pg_test_fsync
- •4.6.9. pg_test_timing
- •4.6.10. pg_upgrade
- •4.6.11. pg_waldump
- •4.6.12. postgres
- •4.6.13. postmaster
- •4.7. Серверное программирование
- •4.7.1. Расширение SQL
- •4.7.2. Триггеры
- •Заключение
- •Библиографический список
- 78 -
Любое выражение, построенное с помощью приведенных операторов и отношений, называется алгебраическим выражением.
В алгебраических выражениях допускается использование круглых скобок для изменения приоритета. В отличие от других типов алгебраических выражений, выражения реляционной алгебры не имеют приоритета за исключением стандартного приоритета операции пересечения перед объединением.
Алгебраические выражения можно рассматривать как отображения множества отношений в одно отношение, причем схема результирующего отношения зависит как от схем, так и от отношений, входящих в выражение. Если мы обозначим алгебраическое выражение как E, то схему этого выражения будем обозначать как sch(E). Схема выражения определяется рекурсивно согласно набору правил, регламентирующему процесс получения схем.
1.Если E = ri(R), то sch(E)=R.
2.Если E — постоянное отношение (постоянное отношение играет роль константы в реляционной алгебре и представляет отношение с одним кортежем и одним атрибутом), то sch(E) — схема постоянного отношения.
3.Если E = E1 E2, E1 E2, E1 — E2, C(E1), ~E1 , где C — любое допустимое условие, то sch(E) = sch(E1) = sch(E2).
4.Если E = X(E1), то sch(E) = X.
5.Если E = E1 E2, то sch(E) = sch(E1) — sch(E2).
6.Если E = E1 E2 или E = E1 [C] E2, то sch(E) = sch(E1) sch(E2).
7.Если E = A1A2...Ak B1B2...Bk (E1), то sch(E) = (sch(E1) —
A1A2...Ak) B1B2...Bk.
3.3.1. Дополнительные операторы
На практике кроме рассмотренных ранее операторов используются еще несколько, формально не относящихся к множеству операторов реляционной алгебры. Дело в том, что одним из формальных требований к реляционным операторам является формирование результата в виде одного отношения, в то время как рассматриваемые ниже операторы формируют пару отношений.
3.3.1.1. Оператор расщепления
Используется для разделения исходного отношения r(R) на два по указанному условию. Первое отношение включает кортежи, удовлетворяющие условию, а второе — не удовлетворяющие ему. В
- 79 -
качестве условия берется предикат на отношении, который будем обозначать как (t). Сам оператор будет записываться в следующем виде: (s,q) = SPLIT (r). Оператор очень близок к оператору выбора. Для примера рассмотрим отношение студенты с предикатом (t) = = t(ПОЛ) = ‘М’. В результате получим
r ( |
|
ФАМИЛИЯ |
ИМЯ |
ГРУППА |
БАЛЛ |
ПОЛ |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Балашов |
Андрей |
342 |
5.00 |
М |
|
|
|
|
Катеринченко |
Андрей |
342 |
4.59 |
М |
|
|
|
|
Малин |
Сергей |
345 |
4.87 |
М |
|
|
|
|
Никулкин |
Сергей |
342 |
4.79 |
М |
|
|
|
|
Чертков |
Максим |
344 |
4.31 |
М |
|
|
q ( |
|
ФАМИЛИЯ |
ИМЯ |
ГРУППА |
БАЛЛ |
ПОЛ |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Колычева |
Лия |
349 |
4.38 |
Ж |
|
|
|
|
Фахрудинова |
Тамара |
342 |
4.12 |
Ж |
|
|
3.3.1.2. Оператор FACTOR
Рассматриваемый оператор позволяет избавиться от избыточности в том случае, когда размерность доменов двух или более атрибутов ограничена. Чаще рассматривается случай с двумя атрибутами, поскольку количество участвующих в операции атрибутов приводит к формированию нового атрибута с доменом, величина которого зависит как от величин исходных доменов, так и от их размерности.
Для примера предположим, что у нас есть список лекторов, которые могут иметь ученое звание доцента или профессора и ученую степень кандидата или доктора наук:
лекторы ( ФАМИЛИЯ |
ЗВАНИЕ |
СТЕПЕНЬ ) |
||
|
|
|
|
|
|
Байков |
Доцент |
кандидат |
|
|
Беляков |
Доцент |
кандидат |
|
|
Сарычев |
Доцент |
кандидат |
|
|
Григорьев |
Профессор |
кандидат |
|
|
Логинов |
Доцент |
кандидат |
|
|
Петровский |
Доцент |
доктор |
|
|
Никонов |
Профессор |
доктор |
|
При таких ограничениях возможны только четыре комбинации атрибутов ЗВАНИЕ и СТЕПЕНЬ. Проводя разбиение отношения лекторы на два с формированием дополнительного столбца, мы добиваемся сокращения избыточности:
лекторы1 ( ФАМИЛИЯ МЕТКА)
Байков 4 Беляков 4 Сарычев 4
