Базы данных, знаний и экспертные системы

Методическое пособие для студентов 3-4 курсов специальности 40 01 01 «Программное обеспечение информационных технологий»

ЧАСТЬ 1 Автор к.т.н., доцент кафедры ПОИТ БГУИР

Копачев Алексей Геннадьевич


Базы данных, знаний и экспертные системы....................................................................				1
1 Данные как ресурс. Модель, объектные данные. Данные и знания. Сильная и
слабая типизация.................................................................................................................				5
	1.1	Достоинства централизованного управления.....................................................		5
	1.2	Цели использования БД........................................................................................		6
	1.3	Многоуровневая структура БД.............................................................................		7
	1.3.1 Обобщенный алгоритм работы СУБД..........................................................			8
2	Физический уровень. Требования. Размещение. Сжатие.........................................			8
	2.1	Введение.................................................................................................................		8
	2.2	Возможные представления данных...................................................................		10
	2.3	Интерфейс физических записей: методы индексирования.............................		17
	2.4	Общие методы индексирования.........................................................................		18
3	ИНДЕКСНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ.....................................			22
	3.1.1 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ИЛИ ПРОИЗВОЛЬНАЯ ОБРАБОТКА? ........			22
	3.1.2		ВЕДЕНИЕ ФАЙЛА ......................................................................................	24
	3.1.3 СВЯЗЬ С ТЕХНИЧЕСКИМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ .......................................			27
	3.1.4 ИНДЕКСНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ МЕТОД ДОСТУПА (ISAM)....			28
	3.1.5		МНОГОУРОВНЕВОЕ ИНДЕКСИРОВАНИЕ...........................................	30
	3.1.6 ВИРТУАЛЬНЫЙ МЕТОД ДОСТУПА (VSAM) .......................................			32
	3.1.7 ВКЛЮЧЕНИЕ И УДАЛЕНИЕ ЗАПИСЕЙ ................................................			33
4	ОРГАНИЗАЦИЯ ОБЛАСТИ ПЕРЕПОЛНЕНИЯ ...................................................			34
	4.1	РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СВОБОДНАЯ ПАМЯТЬ...............................................		38
	4.2	РАСЩЕПЛЕНИЕ ПАМЯТИ ..............................................................................		39
	4.2.1		РАЗМЕЩЕНИЕ ИНДЕКСОВ......................................................................	42
5	Алгоритмы перемешивания ......................................................................................			45

5.1ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ45


5.1.1		РАЗМЕР УЧАСТКА ЗАПИСЕЙ.................................................................	45
5.1.2		ПЛОТНОСТЬ ЗАПОЛНЕНИЯ....................................................................	48
5.2	АЛГОРИТМЫ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ................................................................		50
5.2.1		Метод квадратов...........................................................................................	51
5.2.2		Деление..........................................................................................................	51
5.2.3		.Сдвиг разрядов.............................................................................................	52
5.2.4		Складывание..................................................................................................	52
5.2.5 . Анализ отдельных разрядов ключа...........................................................			53
5.2.6 . Преобразование основания системы счисления......................................			53
5.2.7		. Метод Лина..................................................................................................	53
5.2.8		. Деление полиномов....................................................................................	53
5.3	ВЫБОР АЛГОРИТМА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ..................................................		54

5.4ЗАМЕЧАНИЯ ПО РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ.55


5.4.1 РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАПИСЕЙ В ОБЛАСТИ ПЕРЕПОЛНЕНИЯ................			55
5.4.2	ОПТИМИЗАЦИЯ..........................................................................................		56
6 .Физическое представление древовидных и сетевых структур.............................			56
6.1 Физическое представление древовидных структур.........................................			56
6.1.1	Усложненный двумерный файл..................................................................		57
6.1.2 ГЛАВНЫЙ И ДЕТАЛЬНЫЙ ФАЙЛЫ.......................................................			58
6.1.3	МНОГОУРОВНЕВЫЕ ДЕРЕВЬЯ...............................................................		59
6.1.4 Метод 1.		Физически последовательное размещение................................	59
6.1.5 Метод 2.		Левосписковые структуры с переполнениями..........................	61

6.1.6Метод 3. Левосписковые структуры с распределенной свободной


памятью .......................................................................................................................			62
6.1.7		ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ ФАЙЛЫ.............................................................	62
6.1.8		Метод 4. Множественные указатели на порожденные записи................	64
6.1.9		Метод 5. Указатели на подобные и порожденные записи .......................	65
6.1.10		УКАЗАТЕЛИ НА ИСХОДНЫЕ ЗАПИСИ.................................................	67
6.1.11		Метод 6. Кольцевые структуры...................................................................	67
6.1.12		ВКЛЮЧЕНИЕ И УДАЛЕНИЕ ЗАПИСЕЙ ................................................	67
6.1.13		Метод 7. Справочники деревьев .................................................................	68
6.1.14		Метод 8. Битовые отображения ..................................................................	69
6.1.15		СМЕШАННЫЕ МЕТОДЫ ..........................................................................	69
6.2	Физическое представление сетевых структур..................................................		70
6.2.1		ФИЗИЧЕСКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ.......................	72
6.2.2		ВСТРОЕННЫЕ УКАЗАТЕЛИ ....................................................................	74
6.2.3		СЛОЖНЫЕ СЕТЕВЫЕ СТРУКТУРЫ.......................................................	76
6.2.4		МНОГОУРОВНЕВЫЕ СЕТЕВЫЕ СТРУКТУРЫ.....................................	77
6.2.5		СПРАВОЧНИКИ..........................................................................................	78
6.2.6		БИТОВЫЕ ОТОБРАЖЕНИЯ......................................................................	79
7 . Построение индекса .................................................................................................			83
7.1	ОПЕРАЦИИ ПОИСКА .......................................................................................		83
7.2	ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФУНКЦИИ.......................................................		83
7.2.1		Адрес записи .................................................................................................	83
7.2.2		Относительный адрес записи ......................................................................	83
7.2.3		Символический адрес записи......................................................................	84
7.2.4		Адрес размещения участка записей............................................................	84
7.2.5		Адрес цепи.....................................................................................................	84
7.2.6		Значения атрибута........................................................................................	85
7.2.7		Несколько выходов.......................................................................................	85
7.3	ФУНКЦИИ С КОНЕЧНЫМ ЧИСЛОМ ЗНАЧЕНИЙ......................................		85
7.4	ИНДЕКС С НЕСКОЛЬКИМИ ФУНКЦИЯМИ................................................		85
7.4.1		АРГУМЕНТ...................................................................................................	86
7.5	КАКИЕ АТРИБУТЫ СЛЕДУЕТ ИНДЕКСИРОВАТЬ? ..................................		86
7.6	СЖАТИЕ КЛЮЧА ..............................................................................................		87
8 Поиск по нескольким ключам...................................................................................			88
8.1	Первичный и вторичный ключ...........................................................................		88
8.2	Пример БД с несколькими ключами .................................................................		88

8.3РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАПИСЕЙ НА ФИЗИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЯХ

ДАННЫХ........................................................................................................................		89
8.3.1	ЗАПИСИ, СВЯЗАННЫЕ В ЦЕПЬ..............................................................	90
8.3.2	ФАЙЛ С НЕСКОЛЬКИМИ ВТОРИЧНЫМИ КЛЮЧАМИ.....................	91
8.3.3	СЧЕТЧИК ДЛИНЫ ЦЕПИ..........................................................................	91
8.3.4	МУЛЬТИСПИСКОВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ................................................	94
8.3.5	ОРГАНИЗАЦИЯ ФАЙЛА И АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.............	94
8.3.6	СЕКЦИОННЫЕ ЦЕПИ................................................................................	94
8.3.7	ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ СЕКЦИОННЫЕ ЦЕПИ..............................................	97
8.3.8	ИНВЕРТИРОВАННЫЕ СПИСКИ..............................................................	98
8.3.9	КОСВЕННЫЙ ИНДЕКС..............................................................................	98
8.3.10	СЕКЦИОННЫЕ ИНВЕРТИРОВАННЫЕ СПИСКИ ................................	99
8.3.11	ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ СЕКЦИОННЫЕ ИНВЕРТИРОВАННЫЕ СПИСКИ
	99
8.3.12	ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ПОИСКА.............................................	102
8.3.13	ЦЕПИ В ИНДЕКСЕ....................................................................................	102
9 . Датологический уровень. Сетевая модель...........................................................		104
9.1 ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ СЕТЕВЫЕ СТРУКТУРЫ....................................		104
9.2 ДАННЫЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ..............................................................................		106
9.2.1	Связи ТИПА м:м............................................................................................	107
9.2.2	ЦИКЛЫ........................................................................................................	109
9.2.3	ПЕТЛИ.........................................................................................................	109

9.2.4ПРИВЕДЕНИЕ СЕТЕВЫХ СТРУКТУР К БОЛЕЕ ПРОСТОМУ ВИДУ

		111
	9.2.5	Категории схем ...........................................................................................	114
10	. Иерархическая модель данных .............................................................................		114
10.1		. ДЕРЕВЬЯ ......................................................................................................	115
	10.1.1	СБАЛАНСИРОВАННЫЕ И ДВОИЧНЫЕ ДЕРЕВЬЯ............................	116
	10.1.2	ПРОСТОЕ И СЛОЖНОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ............................................	118
	10.1.3	ИЕРАРХИЧЕСКИЕ ФАЙЛЫ....................................................................	119
	10.1.4	НАБОРЫ CODASYL..................................................................................	120
	10.1.5	ОДНОРОДНЫЕ СТРУКТУРЫ .................................................................	120
	10.1.6	ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ПУТИ......................................................................	121
11	.Реляционная модель данных. .................................................................................		123
11.1		. Элементы теории множеств........................................................................	123
	11.1.1	Множества...................................................................................................	123
11.2		. Операции над множествами........................................................................	124
	11.2.1	Декартово произведение множеств ..........................................................	124
11.3		. Отношение....................................................................................................	125
11.4		. Примеры отношений....................................................................................	126
	11.4.1	Бинарные отношения (отношения степени 2) .........................................	126
	11.4.2	Отношение эквивалентности.....................................................................	126
	11.4.3	Отношения порядка....................................................................................	127
	11.4.4	Функциональное отношение.....................................................................	128
	11.4.5	Еще пример бинарного отношения...........................................................	128
	11.4.6	n-арные отношения (отношения степени n).............................................	130

4
11.4.7	Транзитивное замыкание отношений.......................................................	132
11.5	. Выводы..........................................................................................................	133
12 . Базовые понятия реляционной модели данных ..................................................		134
12.1	. Общая характеристика реляционной модели данных..............................	134
12.2	. Типы данных.................................................................................................	134
12.2.1	Простые типы данных................................................................................	135
12.2.2	Структурированные типы данных............................................................	135
12.2.3	Ссылочные типы данных...........................................................................	136
12.3	. Типы данных, используемые в реляционной модели ..............................	136
12.3.1	Домены.........................................................................................................	137
12.4	. Отношения, атрибуты, кортежи отношения .............................................	138
12.4.1	Определения и примеры ............................................................................	138
12.4.2	Свойства отношений..................................................................................	140
12.5	. Первая нормальная форма...........................................................................	141
12.6	. Выводы..........................................................................................................	142
13 . Элементы модели "сущность-связь" ....................................................................		143
13.1	. Основные понятия ER-диаграмм................................................................	143
13.2	. Пример разработки простой ER-модели....................................................	146
13.3	. Концептуальные и физические ER-модели...............................................	149
13.4	. Выводы..........................................................................................................	150

1 / 481 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке БДЗиЭС

#
11.05.201578.6 Кб51Базы данных, знаний и экспертные системы 1–40 02 01 (кз).pdf
#
11.05.2015426.57 Кб58Базы данных, знаний и экспертные системы 1–40 02 01 (лб).pdf
#
11.05.20151.77 Mб64Базы данных, знаний и экспертные системы 1–40 02 01 (теория).pdf
#
11.05.2015198.14 Кб56Базы данных, знаний и экспертные системы. Часть 1 (кз).pdf
#
11.05.2015275.22 Кб59Базы данных, знаний и экспертные системы. Часть 1 (лб).pdf
#
11.05.20158.54 Mб162Базы данных, знаний и экспертные системы. Часть 1 (теория).pdf
#
11.05.2015199.59 Кб48Базы данных, знаний и экспертные системы. Часть 2 (кз).pdf
#
11.05.2015336.26 Кб59Базы данных, знаний и экспертные системы. Часть 2 (лб).pdf
#
11.05.20151.78 Mб108Базы данных, знаний и экспертные системы. Часть 2 (теория).pdf