Bazy danych. Plan wykładu. Zależności funkcyjne. Wykład 2: Relacyjny model danych - zależności funkcyjne. Podstawy SQL.

Transkrypt

1 Plan wykładu Bazy danych Wykład 2: Relacyjny model danych - zależności funkcyjne. Podstawy SQL. Deficja zależności funkcyjnych Klucze relacji Reguły dotyczące zależności funkcyjnych Domknięcie zbioru atrybutów Podstawy SQL Małgorzata Krętowska Wydział Informatyki Politechnika Białostocka 2 Definicja zależności funkcyjnych Zależności funkcyjne Zależność funkcyjna: A 1 A 2...A n B Interpretacja: jeśli dwie krotki relacji R są zgodne dla atrybutów A 1, A 2,.., A n (tzn. obie krotki mają takie same wartości składowych dla wymienionych atrybutów), to muszą być również zgodne w pewnym innym atrybucie B. Odczyt zapisu: A 1, A 2,..., A n określają funkcyjnie B Jeśli zbiór atrybutów A 1, A 2,..., A n określa funkcyjnie więcej niż jeden atrybut tzn. x y A A B B A 1 A 2...A n B 1 A 1 A 2...A n B 2 A 1 A 2...A n B 3 To taki zbiór zależności skrótowo przedstawiamy jako: A 1 A 2...A n B 1 B 2 B 3 Jeśli x i y są zgodne dla atrybutów A To muszą być zgodne również dla atrybutów B 3 4

2 Relacja Film Tytuł Rok Czas Rodzaj nazwastudia nazwiskoaktora Żurek Kolor Studio1 Katarzyna Kingsajz Kolor Studio1 Jerzy Stuhr Kingsajz Kolor Studio1 Katarzyna Seksmisja Kolor Studio2 Jerzy Stuhr Jakie zależności funkcyjne wyróżniamy w relacji Film? tytuł rok czas tytuł rok rodzaj tytuł rok nazwastudia tytuł rok czas rodzaj nazwastudia Klucze relacji Atrybut lub zbiór atrybutów {A 1, A 2,..., A n } tworzy klucz relacji, jeśli: wszystkie pozostałe atrybuty relacji są funkcyjnie zależne od tych atrybutów => nie może być sytuacji, w której dwie różne krotki relacji R były zgodne dla wszystkich atrybutów A 1, A 2,..., A n. Nie istnieje taki podzbiór właściwy zbioru {A 1, A 2,..., A n }, od którego pozostałe atrybuty relacji R są zależne funkcyjnie, tzn. klucz musi być minimalny 5 6 Tytuł Rok Czas Rodzaj nazwastudia nazwiskoaktora Żurek Kolor Studio1 Katarzyna Kingsajz Kolor Studio1 Jerzy Stuhr Kingsajz Kolor Studio1 Katarzyna Seksmisja Kolor Studio2 Jerzy Stuhr Nadklucze Nadklucz - zbiór atrybutów, który zawiera klucz Każdy klucz jest nadkluczem y nadkluczy w relacji Film: (tytuł, rok, nazwisko Aktora, czas) (tytuł, rok, nazwisko Aktora, rodzaj) Co jest kluczem relacji? Klucz: (tytuł, rok, nazwiskoaktora) Czy mogą istnieć dwie różne krotki zgodne dla powyższych atrybutów? Czy klucz jest minimalny? 7 8

3 Reguły dotyczące zależności funkcyjnych Zasady, które pozwalają na zastępowanie zbioru zależności funkcyjnych zbiorami równoważnymi lub na dołączanie do zbioru tych zależności, które wynikają ze zbioru początkowego. Reguła podziału Zasady podziału i łączenia Zależność funkcyjną A 1 A 2...A n B 1 B 2... B m możemy zastąpić zbiorem zależności funkcyjnych A 1 A 2...A n B i, gdzie i=1,2,...,m Wyróżniamy następujące reguły: reguła łączenia reguła podziału reguła przechodniości Reguła łączenia Zbiór zależności funkcyjnych A 1 A 2...A n B i, gdzie i=1,2,...,m możemy zastąpić pojedynczą zależnością funkcyjną A 1 A 2...A n B 1 B 2... B m 9 10 Zależności trywialne Zależność funkcyjna A 1 A 2...A n B jest trywialna, jeśli B jest równe któremuś z A tytuł rok tytuł Mówimy, że zależność A 1 A 2...A n B 1 B 2... B m jest: trywialna - jeśli zbiór złożony z atrybutów typu B jest podzbiorem zbioru atrybutów typu A nietrywialna - jeśli co najmniej jeden z atrybutów typu B znajduje się pośród atrybutów A całkowicie nietrywialna - jeśli żaden z atrybutów typu B nie znajduje się pośród atrybutów typu A Atrybuty, które występują równocześnie z prawej i lewej strony zawsze można pominąć po prawej tronie, stąd prawdziwe jest twierdzenie (reguła zależności trywialnych) Zależność funkcyjna A 1 A 2...A n B 1 B 2... B m jest równoważna zależności A 1 A 2...A n C 1 C 2... C K, gdzie C są tymi elementami z B, które nie są równe A. 11 Założenia: Domknięcie zbioru atrybutów {A 1, A 2,..., A n } - zbiór atrybutów S - zbiór zależności funkcyjnych Domknięciem zbioru {A 1, A 2,..., A n } nad zbiorem zależności S nazywamy taki zbiór atrybutów B, że jeśli pewna relacja R spełnia wszystkie zależności ze zbioru S, to spełnia także zależność A 1 A 2... A n B, a zatem zależność A 1 A 2... A n B wynika z S. Domknięcie zbioru atrybutów {A 1, A 2,..., A n } oznaczamy przez {A 1, A 2,..., A n } +. 12

4 Algorytm obliczania domknięcia zbioru atrybutów {A 1, A 2,..., A n } Niech X oznacza nazwę zbioru domknięcia. Na początku X= {A 1, A 2,..., A n }. Znajdujemy wszystkie zależności funkcyjne postaci B 1B 2...B m C gdzie B 1 B 2...B m należą do zbioru X, a C nie należy. Wówczas dołączamy C do zbioru X. X + Y B Nowy X + Powtarzamy krok 2 tak długo, jak długo nie będzie można dołączyć do X żadnego nowego atrybutu. Jeśli już żadnego atrybutu nie można dołączyć do X, to znaczy, że otrzymaliśmy domknięcie zbioru {A 1, A 2,..., A n } Atrybuty: A, B, C, D, E, F Zależności: AB C, BC AD, D E, CF B Wyznaczyć: {A,B} +. Kolejne kroki wyznaczania domknięcia: X={A, B} X={A, B, C} X={A,B,C,D} X={A,B,C,D,E} Cel Mając dane domknięcie zbioru atrybutów {A 1, A 2,..., A n } możemy sprawdzić, czy dana zależność funkcyjna wynika ze zbioru zależności S. Jeśli B należy do {A 1, A 2,..., A n } + to oznacza, że wynika z S. A 1 A 2...A n B stąd {A,B} + ={A,B,C,D,E} 15 16

5 Domknięcie i klucze Zbiór {A 1, A 2,..., A n } + zawiera wszystkie atrybuty relacji R wtedy i tylko wtedy, gdy elementy A 1, A 2,..., A n są nadkluczem w R. Stwierdzenie, czy atrybuty A 1, A 2,..., A n stanowią klucz relacji, może polegać na sprawdzeniu: czy wszystkie atrybuty R należą do zbioru {A 1, A 2,..., A n } + czy X + otrzymane z dowolnego X, który utworzymy przez usunięcie choćby jednego elementu spośród A 1, A 2,..., A n, nie zawiera wszystkich atrybutów R Reguła przechodniości Reguła przechodniości umożliwia kaskadowe łączenie zależności: jeśli w relacji R zachodzą zależności A 1 A 2...A n B 1 B 2... B m oraz B 1 B 2... B m C 1 C 2...C k, to w relacji R zachodzi także zależność A 1 A 2...A n C 1 C 2...C k. Uzasadnienienie powyższej reguły => wyliczenie domknięcia {A 1, A 2,..., A n } +. : Relacja Filmy(tytuł, rok, czas, rodzaj, nazwastudia, adresstudia) Uzasadnić, że kluczem jest zbiór (tytuł, rok) tytuł rok nazwastudia nazwastudia adresstudia Baza ćwiczeniowa Zapytania proste SELECT [ALL DISTINCT] wyrażenie [[AS] alias],... FROM nazwa_tabeli,... [WHERE warunek] [ORDER BY wyrażenie ASC DESC],...]; 19 20

6 Zapytania proste SELECT [ALL DISTINCT] wyrażenie [[AS] alias],... FROM nazwa_tabeli,... ALL- pokazuje wszystkie wiersze (domyślny) DISTINCT - eliminuje powtarzające się wiersze wyrażenie - nazwa kolumny lub wyrażenie zawierające nazwy kolumn, zamiast wyrażenia może wystąpić znak '* oznaczający wszystkie kolumny alias - nazwa nadana wyrażeniu na liście SELECT, może mieć postać identyfikatora prostego (napis złożony z liter, cyfr i znaków podkreślenia) lub złożonego (dowolny napis ograniczony podwójnymi cudzysłowami, np. zawierający spacje), 21 Operatory logiczne: =; <; >; >=; <= Operatory SQL: Zapytania proste [WHERE warunek] BETWEEN... AND... - między dwiema wartościami (włącznie z nimi) IN (lista) - zgodnie z jednym elementów listy LIKE - zgodnie z zadanym wzorcem (interpretacja znaków typu "wildcard": % zastępuje ciąg znaków, _ zastępuje jeden znak) IS NULL - jest wartością NULL Operator negacji: NOT (NOT nazwa_kolumny =...; NOT BETWEEN; NOT IN; NOT LIKE; IS NOT NULL) Kryteria złożone: AND (i) OR (lub) 22 Złączenia tabel Wypisać nazwiska i nazwy departamentów pracowników. SELECT [ALL DISTINCT] wyrażenie [[AS] alias],... FROM tabela_1, tabela_2,..., tabela_n WHERE warunki_łączące_tabele minimalna liczba łączących warunków = liczba tabel -1 SELECT nazwisko, nazwa, p.nr_departamentu as nr_z_pr, d.nr_departamentu as nr_z_dep FROM pracownik p, departament d; NAZWISKO NAZWA NR_Z_PR NR_Z_DEP Nazwisko1 Departament Nazwisko2 Departament Nazwisko3 Departament Nazwisko4 Departament Nazwisko5 Departament Nazwisko6 Departament Nazwisko7 Departament

7 Wypisać nazwiska i nazwy departamentów pracowników. SELECT nazwisko, nazwa, p.nr_departamentu as nr_z_pr, d.nr_departamentu as nr_z_dep FROM pracownik p, departament d; NAZWISKO NAZWA NR_Z_PR NR_Z_DEP Nazwisko1 Departament Nazwisko2 Departament Nazwisko3 Departament Nazwisko4 Departament Nazwisko5 Departament Nazwisko6 Departament Nazwisko7 Departament SELECT nazwisko, nazwa, p.nr_departamentu as nr_z_pr, d.nr_departamentu as nr_z_dep FROM pracownik p, departament d WHERE p.nr_departamentu=d.nr_departamentu; NAZWISKO NAZWA NR_Z_PR NR_Z_DEP Nazwisko1 Departament Nazwisko9 Departament Nazwisko8 Departament Nazwisko14 Departament Nazwisko2 Departament Nazwisko13 Departament Nazwisko4 Departament Nazwisko3 Departament Nazwisko11 Departament Wypisać poziomy płac poszczególnych pracowników wraz z ich zarobkami SELECT nazwisko, pensja, nr_przedzialu FROM pracownik, poziom_zarobkow WHERE pensja between dolna_granica and gorna_granica; Wynik działania zapytania: NAZWISKO PENSJA NR_PRZEDZIALU Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Nazwisko Tabela poziom_zarobkow: NR_PRZEDZIALU DOLNA_GRANICA GORNA_GRANICA