
- •Базы данных, знаний и экспертные системы
- •1 . Элементы реляционной алгебры
- •1.1 . Обзор реляционной алгебры
- •1.2 . Замкнутость реляционной алгебры
- •1.3 . Отношения, совместимые по типу
- •1.3.1 Оператор переименования атрибутов
- •1.4.1 Объединение
- •1.4.2 Пересечение
- •1.4.3 Вычитание
- •1.4.4 Декартово произведение
- •1.5 . Специальные реляционные операторы
- •1.5.1 Выборка (ограничение, селекция)
- •1.5.2 Проекция
- •1.5.3 Соединение
- •1.5.3.1 Общая операция соединения
- •1.5.3.2 Тэта-соединение
- •1.5.3.3 Экви-соединение
- •1.5.3.4 Естественное соединение
- •1.5.3.5 Деление
- •1.6 . Примеры использования реляционных операторов
- •1.6.1 Зависимые реляционные операторы
- •1.6.2 Оператор соединения
- •1.6.3 Оператор пересечения
- •1.6.4 Оператор деления
- •1.6.5 Примитивные реляционные операторы
- •1.6.6 Оператор декартового произведения
- •1.6.7 Оператор проекции
- •1.6.8 Оператор выборки
- •1.6.9 Операторы объединения и вычитания
- •1.6.10 Запросы, невыразимые средствами реляционной алгебры
- •1.7 . Выводы
- •2 Нормальные формы отношений
- •2.1 Этапы разработки базы данных
- •2.2 . Критерии оценки качества логической модели данных
- •2.2.1 Адекватность базы данных предметной области
- •2.2.2 Легкость разработки и сопровождения базы данных
- •2.2.4 Скорость операций выборки данных
- •2.3 . Основной пример
- •2.3.1 . 1НФ (Первая Нормальная Форма)
- •2.3.1.1 Аномалии обновления
- •2.3.1.2 Аномалии вставки (INSERT)
- •2.3.1.3 Аномалии обновления (UPDATE)
- •2.3.1.4 Аномалии удаления (DELETE)
- •2.4 . Функциональные зависимости
- •2.4.1 Определение функциональной зависимости
- •2.4.2 Функциональные зависимости отношений и математическое понятие функциональной зависимости
- •2.4.3 2НФ (Вторая Нормальная Форма)
- •2.5 . Анализ декомпозированных отношений
- •2.5.1 Оставшиеся аномалии вставки (INSERT)
- •2.5.2 Оставшиеся аномалии обновления (UPDATE)
- •2.5.3 Оставшиеся аномалии удаления (DELETE)
- •2.5.4 3НФ (Третья Нормальная Форма)
- •2.6 . Алгоритм нормализации (приведение к 3НФ)
- •2.7 . Анализ критериев для нормализованных и ненормализованных моделей данных
- •2.7.1 Сравнение нормализованных и ненормализованных моделей
- •2.9 . Выводы
- •3 . Нормальные формы более высоких порядков
- •3.2 . 4НФ (Четвертая Нормальная Форма)
- •3.3 . 5НФ (Пятая Нормальная Форма)
- •3.4 . Продолжение алгоритма нормализации (приведение к 5НФ)
- •3.5 . Выводы
- •4 . ПОДЪЯЗЫК ДАННЫХ, ОСНОВАННЫЙ НА РЕЛЯЦИОННОЙ АЛГЕБРЕ
- •4.1 1. Введение
- •4.2 . Традиционный набор операций
- •4.2.1 Специальные операции над отношениями
- •4.2.2 4. Примеры выборки
- •4.2.3 Примеры операций запоминания
- •4.2.4 Заключение
- •5 . ПОДЪЯЗЫК ДАННЫХ, ОСНОВАННЫЙ НА РЕЛЯЦИОННОМ ИСЧИСЛЕНИИ
- •5.1 . Введение
- •5.2 . Допущения и определения
- •5.3 . Операции выборки
- •5.4 . Операции запоминания
- •5.5 . Библиотечные функции
- •5.6 . Заключение
- •6 . Query-by-Example: язык запросов по образцу
- •6.1 . Выборка
- •6.2 . Вставки, удаления, модификации
- •6.3 . Создание таблицы
- •6.4 . Заключение
- •6.5 . Приложение
- •7 . Элементы языка SQL
- •7.1 . Операторы SQL
- •Операторы защиты и управления данными
- •7.2 . Примеры использования операторов манипулирования данными
- •INSERT - вставка строк в таблицу
- •UPDATE - обновление строк в таблице
- •DELETE - удаление строк в таблице
- •7.3 . Примеры использования оператора SELECT
- •7.3.1 Отбор данных из одной таблицы
- •7.3.2 Отбор данных из нескольких таблиц
- •7.3.3 Использование имен корреляции (алиасов, псевдонимов)
- •7.3.4 Использование агрегатных функций в запросах
- •7.3.5 Использование агрегатных функций с группировками
- •7.3.6 Использование подзапросов
- •7.3.7 Использование объединения, пересечения и разности
- •7.3.9 Синтаксис оператора выборки
- •7.3.10 . Синтаксис соединенных таблиц
- •7.3.11 . Синтаксис условных выражений раздела WHERE
- •7.4 . Порядок выполнения оператора SELECT
- •7.4.1 Стадия 1. Выполнение одиночного оператора SELECT
- •7.4.2 Стадия 2. Выполнение операций UNION, EXCEPT, INTERSECT
- •7.4.3 Стадия 3. Упорядочение результата
- •7.5 . Как на самом деле выполняется оператор SELECT
- •7.6 . Реализация реляционной алгебры средствами оператора SELECT (Реляционная полнота SQL)
- •7.6.1 Оператор декартового произведения
- •7.6.2 Оператор проекции
- •7.6.3 Оператор выборки
- •7.6.4 Оператор объединения
- •7.6.5 Оператор вычитания
- •7.6.6 Оператор соединения
- •7.6.7 Оператор пересечения
- •7.6.8 Оператор деления
- •7.7 . Выводы
- •8 . Транзакции и целостность баз данных
- •8.1 . Пример нарушения целостности базы
- •8.2 . Понятие транзакции
- •8.2.1 Ограничения целостности
- •8.2.2 Классификация ограничений целостности
- •8.2.2.1 Классификация ограничений целостности по способам реализации
- •8.2.2.2 Классификация ограничений целостности по времени проверки
- •8.2.2.3 Классификация ограничений целостности по области действия
- •8.2.2.3.1 Ограничения домена
- •8.2.2.3.2 Ограничения атрибута
- •8.2.2.3.3 Ограничения кортежа
- •8.2.2.3.4 Ограничения отношения
- •8.2.2.3.5 Ограничения базы данных
- •8.3 . Реализация декларативных ограничений целостности средствами SQL
- •8.3.1 Общие принципы реализации ограничений средствами SQL
- •8.3.2 Синтаксис ограничений стандарта SQL
- •8.3.3 Синтаксис операторов SQL, использующих ограничения
- •8.4 . Выводы
- •9 . Транзакции и параллелизм
- •9.1 . Работа транзакций в смеси
- •9.2 . Проблемы параллельной работы транзакций
- •9.2.1 Проблема потери результатов обновления
- •9.2.3 Проблема несовместимого анализа
- •9.2.3.1 Неповторяемое считывание
- •9.2.3.2 Фиктивные элементы (фантомы)
- •9.2.3.3 Собственно несовместимый анализ
- •9.3 . Конфликты между транзакциями
- •9.4 . Блокировки
- •9.4.1 Решение проблем параллелизма при помощи блокировок
- •9.4.1.1 Проблема потери результатов обновления
- •9.4.1.2 Проблема незафиксированной зависимости (чтение "грязных" данных, неаккуратное считывание)
- •9.4.1.3 Проблема несовместимого анализа
- •9.4.1.3.1 Неповторяемое считывание
- •9.4.1.3.2 Фиктивные элементы (фантомы)
- •9.4.1.3.3 Собственно несовместимый анализ
- •9.5 . Разрешение тупиковых ситуаций
- •9.5.1 Преднамеренные блокировки
- •9.5.3 Метод временных меток
- •9.5.4 Механизм выделения версий данных
- •9.6 . Теорема Есварана о сериализуемости
- •9.7.1 Уровни изоляции
- •9.7.2 Синтаксис операторов SQL, определяющих уровни изоляции
- •9.8 . Выводы
- •10 . Транзакции и восстановление данных
- •10.1.1 Индивидуальный откат транзакции
- •10.1.2 Восстановление после мягкого сбоя
- •10.1.3 Восстановление после жесткого сбоя
- •11 . Представление знаний в интеллектуальных системах
- •11.1 . Введение
- •11.2 . Данные и знания. Основные определения
- •11.3.1 Особенности знаний:
- •11.6.1 Компоненты продукционных систем
- •11.6.2 Классификация ядер продукции.
- •11.6.3 Стратегии решений организации поиска

17
Пример 14.11. В примере с поставщиками, деталями и поставками ответим на вопрос, "какие поставщики поставляют все детали?".
В качестве делимого возьмем проекцию , содержащую номера поставщиков и номера поставляемых ими деталей:
Номер поставщика |
Номер детали |
PNUM |
DNUM |
1 |
1 |
|
|
1 |
2 |
1 |
3 |
|
|
2 |
1 |
|
|
2 |
2 |
|
|
3 |
1 |
|
|
Таблица 14.21 Проекция X=PD[PNUM,DNUM]
В качестве делителя возьмем проекцию , содержащую список номеров всех деталей (не обязательно поставляемых кем-либо):
Номер
детали
DNUM
1
2
3
Таблица 14.22 Проекция Y=D[DNUM]
Деление дает список номеров поставщиков, поставляющих все детали:
Номер поставщика
PNUM
1
Таблица 14.23 Отношение X DEVIDEBY Y
Оказалось, что только поставщик с номером 1 поставляет все детали.
1.6. Примеры использования реляционных операторов
Пример 14.12. Получить имена поставщиков, поставляющих деталь номер 2.
Решение: Пример 14.13. Получить имена поставщиков, поставляющих по крайней
мере одну гайку. Решение:

18
Ответ на этот запрос можно получить и иначе:
Пример 14.14. Получить имена поставщиков, поставляющих все детали. Решение:
Пример 14.15. Получить имена поставщиков, не поставляющих деталь номер 2.
Решение:
Ответ на этот запрос можно получить и пошагово: - получить список номеров всех поставщиков
- соединить данные о поставщиках и поставках
- в данных о поставщиках и поставках оставить только данные о поставках детали номер 2.
- получить список номеров поставщиков, поставляющих деталь номер 2.
- получить список номеров поставщиков, не поставляющих деталь номер 2.
- соединить список номеров поставщиков, не поставляющих деталь номер 2 с данными о поставщиках (получатся полные данные о поставщиках, не поставляющих деталь номер 2).
- искомый ответ (имена поставщиков, не поставляющих деталь номер 2).
1.6.1Зависимые реляционные операторы
Как было сказано в начале лекции, не все операторы реляционной алгебры являются независимыми - некоторые из них выражаются через другие реляционные операторы.
1.6.2Оператор соединения
Оператор соединения определяется через операторы декартового произведения и выборки. Для оператора естественного соединения добавляется оператор проекции.
1.6.3Оператор пересечения
Оператор пересечения выражается через вычитание следующим образом:

19
1.6.4Оператор деления
Оператор деления выражается через операторы вычитания, декартового произведения и проекции следующим образом:
Таким образом показано, что операторы соединения, пересечения и деления можно выразить через другие реляционные операторы, т.е. эти операторы не являются примитивными.
1.6.5Примитивные реляционные операторы
Оставшиеся реляционные операторы (объединение, вычитание,
декартово произведение, выборка, проекция) являются примитивными операторами - их нельзя выразить друг через друга.
1.6.6Оператор декартового произведения
Оператор декартового произведения - это единственный оператор,
увеличивающий количество атрибутов, поэтому его нельзя выразить через объединение, вычитание, выборку, проекцию.
1.6.7Оператор проекции
Оператор проекции - единственный оператор, уменьшающий количество атрибутов, поэтому его нельзя выразить через объединение, вычитание, декартово произведение, выборку.
1.6.8Оператор выборки
Оператор выборки - единственный оператор, позволяющий проводить сравнения по атрибутам отношения, поэтому его нельзя выразить через объединение, вычитание, декартово произведение, проекцию.
1.6.9Операторы объединения и вычитания
Доказательство примитивности операторов объединения и вычитания более сложны и мы их здесь не приводим.