Глава 3. Физическая организация данных в субд 2

3.1. Списковые структуры 2

3.1.1. Последовательное распределение памяти 3

3.1.2. Связанное распределение памяти 5

3.2. Модель внешней памяти 9

3.3. Методы поиска и индексирования данных 12

3.3.1 Последовательный поиск 12

3.3.2. Бинарный поиск 14

3.3.3. Индекс - «бинарное дерево» 14

3.3.4. Неплотный индекс 15

3.3.5. Плотный индекс 18

3.3.6. Инвертированный файл 19

Глава 4. Математические основы манипулирования реляционными данными 21

4.1. Теоретические языки запросов 21

4.1.1. Реляционная алгебра 21

4.1.2. Реляционное исчисление кортежей 27

4.1.3. Реляционное исчисление доменов 32

4.1.4. Сравнение теоретических языков 33

4.2. Определение реляционной полноты 34

Глава 3. Физическая организация данных в субд

3.1. Списковые структуры

В системах обработки данных в качестве данных выступают описания (представления) фактов и понятий рассматриваемой предметной области на точном и формализованном входном языке системы - языке описания данных [17]. С помощью входного языка при описании фактов и понятий ПО между элементами данных конструируются логические структурные отношения. В качестве логических структур (см. гл.2) используют либо таблицы, представляющие собой двумерный или re-мерный массив данных, либо древовидные иерархически структуры, либо сетевые структуры, представляющие собой сложную многосвязную структуру с большим количеством взаимных соединений и т.п. Чтобы правильно использовать вычислительную машину, необходимо хорошо представлять себе структурные отношения между данными, знать способы представления таких структур в памяти машины и методы работы с ними. Структура данных и представление этой структуры в памяти ЭВМ – два важных, но Различных между собой понятия [17]. Так, например, некоторая логическая структура данных типа «дерево» может быть представлена в памяти ЭВМ несколькими различными способами.

Таким образом, любое представление структуры данных в памяти ЭВМ должно включать в себя как сами данные, так и задаваемые взаимосвязи, которые и определяют логическое структурирование.

Форма представления структур данных в памяти ЭВМ зависит от предполагаемого использования данных, поскольку для различных типов структур эффективность выполнения тех или иных операций обработки данных различна. Основное различие форм представления структур данных в памяти ЭВМ определяются в первую очередь тем, как адресуются элементы структуры данных в памяти машины – по месту или по содержимому. В первом случае указываются логические или физические адреса данных, определяющие местоположение данных в памяти машины. Во втором случае размещение данных и их выборка осуществляются по известному значению ключа, т.е. определяются содержимым самих данных [4].

Наиболее простой формой хранения данных в памяти ЭВМ является одномерный линейный список.

Линейный список – это множество n>0 объектов (узлов) Х[1], Х[2], ..., Х[п], структурные свойства которого связаны только с линейным (одномерным) относительным расположением узлов. Если п>0, то Х[1] является первым узлом; для 1<i<n узел Х[i-1] предшествует узлу X[i], а узел X[i+l] следует за ним, Х[п] является последним узлом, т.е. линейный список реализует структуру, которую можно определить как линейное упорядочение элементов данных [17].

Линейный список X рассматривают как последовательность Х[1], Х[2], ..., Х[i], ..., Х[п], компоненты которой идентифицированы порядковым номером, указывающим их относительное расположение в X.

Одномерный линейный список, используемый для хранения данных в памяти машины, называют еще вектором данных или физической структурой хранения данных. Использование линейного списка в качестве физической структуры хранения данных определяется свойствами памяти вычислительной машины. Так, оперативная память ЭВМ представляет вектор, в котором байты упорядочены по возрастанию их адресов от 0 до наивысшего, т.е. проидентифицирова-ны адресом.

Проблема представления логических структур данных в памяти ЭВМ заключается в нахождении эффективных методов отображения логической структуры данных на физическую структуру хранения. Такое отображение называют адресной функцией.

При реализации адресной функции используют два основных метода [17]:

• последовательное распределение памяти;

• в связанное распределение памяти.