Базы Данных Лекции

12

Таким образом, исходная таблица ПОСТАВКИ2 разделилась на три таблицы: ПОСТАВЩИК, ДОСТАВКА, ПОСТАВКИ. Каждая из таблиц находится в 3НФ. Эти таблицы можно рассматривать в качестве модели данных реляционной БД.

9. Операции на реляционной БД

Для полученной модели данных, состоящей из трех нормализованных отношений, составим запросы, запишем их в виде формул реляционной алгебры (п.6) и получим результаты.

При составлении запросов и вычислении формул следует помнить о том, что результатом выполнения любой операции над отношением является новое отношение, к которому, в свою очередь, можно применить любую операцию реляционной алгебры. Эта важная идея создания новых таблиц на основе старых позволяет составлять запросы к БД любой сложности.

Запрос 1.

Сообщить название фирмы-поставщика П1.

Мы получим ответ на этот запрос, если из таблицы ПОСТАВЩИК выделим строку, содержащую сведения об имени поставщика П1. Это можно сделать, выполнив операцию сцепления отношения ПОСТАВЩИК с известной из запроса константой П1 (т.е. выполнив операцию сцепления отношения с одноэлементным множеством {П1}).

ПОСТАВЩИК * {П1} В результате выполнения операции получим новое отношение, состоящее из

единственного кортежа (т.е. таблицу, состоящую из одной строки).

Полученная строка содержит лишние сведения. Уточним ответ, применив к вновь полученному отношению операцию проекции на атрибут Имя поставщика. Полученная формула и является формулой запроса.

ПОСТАВЩИК * {П1} [Имя поставщика] В результате будет выделен один столбец. Это и будет ответом на запрос.

Восход

Запрос 2.

В каком количестве поставляются изделия И2?

Искомые сведения находятся в таблице ПОСТАВКИ. Аналогично Запросу 1 применим к отношению ПОСТАВКИ операцию сцепления с известной константой И2, а затем спроектируем полученное отношение на атрибут Кол.

ПОСТАВКИ * {И2} [Кол] Результаты выполнения операций.

Запрос 3.

Сколько изделий И2 поставляет фирма Заря?

В этом запросе известными являются значения двух атрибутов: Имя поставщика - Заря и номер изделия - И2. Известные и искомые данные находятся в двух таблицах: ПОСТАВЩИК и ПОСТАВКИ, поэтому для ответа на запрос необходимо "привязать" сведения из одной таблицы к сведениям из другой таблицы. Это можно сделать, выполнив операцию сцепления отношений по атрибуту П#.

13

Запишем формулу запроса.

ПОСТАВЩИК * {Заря} * ПОСТАВКИ * {И2} [Кол] Определим результаты выполнения каждой из операций.

1.В результате выполнения операции сцепления отношения ПОСТАВЩИК с одноэлементным множеством {Заря} получим новое отношение, содержащее единственный кортеж (т.е. новую таблицу, состоящую из одной строки).

2.Вторая операция выполняет сцепление полученного отношения, имеющего арность 3, с отношением ПОСТАВКИ, имеющим также арность 3, по одинаковому значению атрибута П#. В результате получим новое отношение арностью 5. В него войдут все кортежи сцепляемых отношений, у которых значение атрибута П# = П2.

3.В результате выполнения третьей операции из полученного отношения выберутся строки, в которых значение атрибута И# равно И2.

4.И, наконец, с помощью операции проекции уточним ответ, выделив столбец Кол.

Запрос 4

Какие поставщики и по какому тарифу поставляют изделие И2?

Известное данное (номер изделия П2) находится в таблице ПОСТАВКИ, а искомые данные (имя поставщика и тариф) - в таблицах ПОСТАВЩИК и ДОСТАВКА. Поэтому для выработки ответа на запрос необходимо связать данные из трех таблиц.

Из отношения ПОСТАВКИ по номеру поставщика с помощью операции сцепления отношения с одноэлементным множеством {И2} выделим кортежи, содержащие номера поставщиков, поставляющих изделие И2. Затем выполним сцепление полученного отношения с отношением ПОСТАВЩИК по атрибуту П#. Получим отношение, содержащее атрибут с названиями городов, из которых доставляются изделия И2. Операция сцепления полученного отношения с отношением ДОСТАВКА по атрибуту Город сформирует отношение, содержащее атрибуты с искомыми данными. Наконец, выполнив проекцию этого отношения на атрибуты Имя поставщика и Тариф, выделим искомые данные.

Запишем формулу запроса.

15

PROJECT - оператор проекции, выполняет операцию проекции отношения на его компоненты. Конструкция предложения PROJECT:

PROJECT (спроектировать) <имя таблицы> OVER (на) <имена атрибутов> GIVING TEMP (сформировать таблицу, содержащую результат).

Предложения языка записываются в том порядке, в котором должны выполняться операции запроса. Сформированная каждым из предложений таблица (TEMP) является исходной для выполнения следующего предложения. Таблица, сформированная последним предложением запроса, содержит окончательный результат выполнения запроса (RESULT).

Составленные ранее запросы запишем с помощью этих операторов. Предложения запросов следуют в том же порядке, в котором следуют операции в записанных ранее формулах.

Запрос 1.

Сообщить название фирмы-поставщика П1

SELECT ПОСТАВЩИК WHERE П# = 'П1' GIVING TEMP1

PROGECT TEMP1 OVER Имя поставщика GIVING RESULT

Первое предложение формирует промежуточную таблицу TEMP1, второе предложение формирует результирующую таблицу RESULT. Результаты выполнения каждого предложения в точности соответствуют результатам выполнения операций, рассмотренным в предыдущем параграфе.

Запрос 2.

В каком количестве поставляются изделия И2?

SELECT ПОСТАВКИ WHERE И# = 'И2' GIVING TEMP1

PROGECT TEMP1 OVER Кол GIVING RESULT

Запрос 3.

Сколько изделий И2 поставляет фирма Заря?

SELECT ПОСТАВЩИК WHERE Имя поставщика = 'Заря' GIVING TEMP1

JOIN TEMP1 AND ПОСТАВКИ OVER П# GIVING TEMP2 SELECT TEMP2 WHERE И# = 'И2' GIVING TEMP3

PROGECT TEMP3 OVER Кол GIVING RESULT

Запрос 4.

Какие поставщики и по какому тарифу поставляют изделия И2?

SELECT ПОСТАВКИ WHERE И# = 'И2' GIVING TEMP1 JOIN TEMP1 AND ПОСТАВЩИК OVER П# GIVING TEMP2

JOIN TEMP2 AND ДОСТАВКА OVER Город GIVING TEMP3 PROGECT TEMP3 OVER Имя поставщика, Тариф GIVING RESULT

Мы рассмотрели лишь 3 оператора языка из 9.

Рассмотренный язык обладает следующей особенностью: это процедурный язык обработки реляционных таблиц. Это означает, что в формуле запроса последовательно перечисляются все операции, которые надо выполнить над отношениями для выработки ответа. Пользователь, работающий с таким языком, должен иметь определенный уровень подготовки. Кроме того, один и тот же результат можно получить, составляя разные варианты запроса (см. п. 9, запрос 4). При этом скорость выполнения запроса и необходимые объемы памяти для хранения промежуточных результатов зависят от того, как именно составлена формула: "лучшим" или "не лучшим" способом. И здесь существенное значение имеет уровень подготовки пользователя, его опыт и навыки.

Замечательным достоинством этого языка является его реляционная полнота. Это означает, что язык позволяет составить любые запросы на манипулирование данными в БД.

Желание освободиться от процедурности языка, которую принято считать его недостатком, привело к созданию непроцедурных коммерческих языков реляционных БД, использующих несколько иной принцип составления запросов. Непроцедурные языки позволяют в запросе сформулировать, что нужно получить, а не как этого добиться.

16

Тремя наиболее важными реляционными языками БД являются: SQL - Structured Query Language (структурированный язык запросов), QBE - Query By Example (запрос по образцу) и QUEL - Query Language (язык запросов). Наибольшее распространение получили первые два.

10.2. Язык SQL - общие сведения

SQL был создан и впервые использован в 1981 г. С тех пор появились различные версии языка, однако основные принципы составления запросов, основные операторы и правила их выполнения практически одинаковы для всех СУБД. В настоящее время принят международный стандарт SQL - SQL-92. Этот стандарт представляет собой обобщение всех известных его реализаций. Это означает, что ядро стандарта содержит операции, применяемые практически во всех известных коммерческих версиях языка, а полный стандарт включает усовершенствования, которые некоторым производителям еще только предстоит реализовать.

Из реляционной алгебры в этот стандарт включены операторы для некоторых операций над множествами, а также операторы, выполняющие над отношениями основные реляционные операции: выборку SELECT, соединение JOIN и проекцию.

10.3. Язык запросов QBE

Язык SQL требует определенных навыков в составлении запросов и не может быть предложен пользователюнепрограммисту для общения с БД. Был разработан простой и наглядный графически-ориентированный язык запросов для пользователей - Query By Example (запрос по образцу), ставший важной частью коммерческих СУБД.

В различных реляционных СУБД имеются свои варианты QBE, но везде запросы формулируются посредством графического представления таблиц БД. Помещая символы в определенные места в столбцах таблицы, пользователь определяет условия отбора строк из таблиц БД, формат и порядок вывода данных.

Рассмотрим основные возможности QBE, опираясь на первоначально разработанный вариант языка.

Пользователю предоставляются сведения об именах таблиц и именах столбцов, содержащихся в каждой из таблиц. Пользователь может вывести таблицу-образец для любой таблицы БД, указав ее имя. В первом столбце таблицы-образца выводится имя таблицы, за ним следуют имена столбцов. Под каждым именем столбца оставлено пустое пространство, позволяющее пользователю вводить запрос. Проиллюстрируем использование таблицобразцов на примерах, составив на QBE два из ранее рассмотренных запросов.

Запрос 1

Сообщить название фирмы-поставщика П1.

Поскольку известные и искомые данные хранятся в одной таблице ПОСТАВЩИК, нужно вывести образец для этой таблицы.

Условием отбора является равенство значения, находящегося в столбце П# базовой таблицы, введенному значению П1.

В столбец П# помещаем условие отбора даных - номер поставщика П1. Для того, чтобы указать, что именно мы хотим вывести, в столбец Имя поставщика помещаем команду Р. (print - распечатать). Пустые столбцы можно удалить. Результат запроса будет представлен в виде так называемой ответной или целевой таблицы, содержащей все строки из базовой таблицы, в которых номер поставщика равен П1.

17

Запрос 2

Сколько изделий И2 поставляет фирма Заря?

Для ответа на этот запрос необходимо использовать данные из двух таблиц. Для того чтобы указать системе, по каким столбцам устанавливается связь между таблицами, в соответствующих столбцах таблиц-образцов надо напечатать так называемый элементпример. В качестве элемента-примера можно использовать любую последовательность символов, выделив их символом подчеркивания. Важно, чтобы в обеих таблицах был указан один и тот же элемент-пример. Этим мы обеспечим выполнение операции сцепления (соединения) этих таблиц.

Ответная таблица будет содержать все необходимые данные, пустые столбцы не выводятся.

В запросе можно указывать более сложные условия отбора, используя операторы сравнения <, >, <=, >=, <>. Условия, указанные в разных строках столбца таблицы-образца, воспринимаются системой как операнды логической операции ИЛИ, а условия, указанные в разных столбцах одной и той же таблицы воспринимаются системой как операнды логической операции И.

Запрос 3

Какие изделия поставляются в количестве 200 или 300 единиц?

Запрос 4

Какие изделия поставляются поставщиком П2 в количестве 500 единиц.

Языки QBE, реализованные в коммерческих СУБД, обладают многочисленными дополнительными средствами манипулирования данными.