Relacyjny model danych. Relacyjny model danych

Transkrypt

1 Pla rozdzału Relacyjy model daych Relacyjy model daych - pojęca podstawowe Ograczea w modelu relacyjym Algebra relacj - podstawowe operacje projekcja selekcja połączee operatory mogoścowe Algebra relacj - operacje rozszerzoe grupowae fukcje agregujące połączee zewętrze Relacyjy model daych 3 Domea 4 Hstora E.Codd, "A Relatoal Model for Large Shared Data Baks", 970 projekty badawcze: IBM System R, Berkeley Igres projekty komercyje: Igres, Oracle, DB, Sybase, Iformx Podstawowe cechy: relacyje struktury daych, dostępość operatorów algebry relacj umożlwających tworzee, wyszukwae modyfkowae daych, możlwość defowaa ograczeń tegraloścowych referecyjych Domea (ag. (ag. doma to to zbór zbór atomowych (epodzelych wartośc. Każda Każda domea posada typ typ daych oraz oraz format. Przykłady dome umer telefou stacjoarego: cąg 0 cyfr rozpoczyający sę od 0 umer PESEL: cąg cyfr wek pracowka: lczba z przedzału <8,70> azwa departametu: cąg zaków, p. Iformatyka, Fzyka Domea atrybutu A jest ozaczaa przez dom(a

2 Schemat relacj 5 Relacja 6 Schemat relacj R (ag. relato schema ozaczoy przez R(A,A składa sę z azwy relacj R oraz lsty atrybutów. Każdy atrybut A jest azwą rol pełoej przez pewą domeę D w schemace relacj R. Stopem relacj (ag. degree azywamy lczbę atrybutów w schemace relacj. Relacja (ag. (ag. relato r r schematu relacj relacj R(A R(A,A,A,, ozaczoa przez przez r(r, r(r, to to zbór zbór krotek krotekr={t r={t,t,t,...,t,...,t m }, }, gdze gdze każda każda krotka krotka t t jest jest uporządkowaą lstą lstą wartośc t=<v t=<v,v,v,...,v,...,v > każda każda wartość v jest jest elemetem domey dom(a lub lub specjalą wartoścą ull. ull. I-tą I-tą wartość w krotce krotce t t (wartość atrybutu A ozaczamy przez przez t[a t[a ] ] Alteratywa defcja relacj Relacja r(r jest matematyczą relacją stopa a domeach dom(a, dom(a,..., dom(a, która jest podzborem loczyu kartezjańskego dome, r(r dom(a dom(a... dom(a Przykład schematu relacj Przykład krotk PRACOWNIK(PESEL, Nazwsko, DataUr, Etat, Telefo, Pesja <708067, Kowalsk, , Adukt, 3490, 300> Cechy relacj (/ 7 Cechy relacj (/ 8 Porządek krotek w relacj relacja jest zborem krotek, w zwązku z czym porządek krotek jest estoty, relacja reprezetuje zae fakty a pozome logczym, a którym może steć wele alteratywych porządków mędzy krotkam Porządek wartośc w krotce krotka jest uporządkowaą lstą wartośc, stąd dwe krotk o tych samych wartoścach różym porządku atrybutów są róże porządek wartośc w krotce jest estoty o le moża zapewć jedozaczą odpowedość wartośc atrybutów Relacja r r schematu relacj relacj R(A R(A,A,A jest jest skończoym zborem odwzorowań r={t r={t,t,t,...,t,...,t m }, }, gdze gdze każde każde tt jest jest odwzorowaem schematu R a a zbór zbór D, D, gdze gdze D jest jest sumą sumą zborową dome atrybutów D=dom(A dom(a... dom(a.. Wartośc w krotkach wartośc atrybutów są epodzele z puktu wdzea modelu relacyjego, atrybuty złożoe welowartoścowe są edozwoloe specjala wartość ull jest wykorzystywaa do ozaczaa wartośc ezaych stejących lecz edostępych e stosujących sę do daej krotk Iterpretacja relacj schemat relacj jest asercją (deklaracją dotyczącą struktury pewej klasy obektów, każda krotka reprezetuje fakt (o ecj lub zwązku schemat relacj jest predykatem, każda krotka jest zborem wartośc spełających predykat

3 Nadklucze klucze 9 Klucze obce 0 Nadklucz relacj relacj R(A R(A,A,A (ag. superkey to to każdy każdy podzbór zboru zboru atrybutów SK={A m } tak, tak, że że żade żade dwe dwe róże róże krotk krotk tt tt ależące do do dowolego stau stau relacj relacj r(r r(r e e posadają tej tej samej samej kombacj wartośc atrybutów adklucza, tz. tz. t t,t,t r(r r(r tt [SK] [SK] tt [SK] [SK] zbór wszystkch atrybutów relacj jest adkluczem relacj atrybuty w adkluczu mogą być admarowe ukalość adklucza jest prawdzwa dla wszystkch staów relacj Klucz Kluczrelacj R(A R(A,A,A (ag. key key to to mmaly adklucz, tz. tz. tak tak zbór zbór atrybutów K={A K={A m }, }, że że usuęce dowolego atrybutu ze ze zboru zboru K pozostawa zbór zbór atrybutów e e będący adkluczem R. R. jeśl relacja posada wele kluczy, to każdy klucz jest kluczem kadydującym (ag. caddate key, a jede klucz jest wyberay jako klucz podstawowy relacj (ag. prmary key żade atrybut wchodzący w skład klucza e może być pusty Zbór Zbór atrybutów FK={A m } w relacj relacj R jest jest kluczem obcym obcym (ag. (ag. foreg foreg key key relacj relacj R wskazującym a a relację R jeśl jeśl atrybuty ze ze zboru zboru FK FK ależą ależądo do tych tych samych dome co co atrybuty w kluczu kluczu podstawowym PK PK relacj relacj R wartośc atrybutów ze ze zboru zboru FK FK w krotce krotce tt stau stau relacj relacj rr (R (R albo albo występują jako jako wartośc atrybutów ze ze zboru zboru PK PK w krotce krotce tt stau stau relacj relacj rr (R (R,, lub lub są sąpuste ograczee referecyje (ag. referetal tegrty costrats służą do zachowywaa spójośc mędzy weloma relacjam klucze obce reprezetują zwązk mędzy wystąpeam ecj klucz obcy może wązać relację z samą sobą, reprezetuje wówczas zwązek uary mędzy wystąpeam tej samej ecj Ograczea Przykład Węzy Węzy tegralośc (ag. (ag. tegrty tegrty costrats to to ograczea kojarzoe z obektam bazy bazy daych. PRACOWNICY ID_PRAC NAZWISKO ID_ZESP ID_SZEFA PLACA_POD PLACA_DOD ZATRUDNIONY Typy węzów tegralośc ukalość krotek relacj: klucz podstawowy, klucz ukaly ograczea referecyje: klucz obcy tegralość krotk: dzedza atrybutu, format wartośc, zwązk mędzy atrybutam w krotce ograczea zboru krotek ograczea statycze: atrybuty muszą spełać ograczea statycze w każdym możlwym stae relacj R ograczea dyamcze: zwązae z przejścem bazy daych z jedego stau w y sta ZESPOLY PROJEKTY PRACUJE_NAD ID_ZESP NAZWA ADRES ID_PROJEKTU NAZWA OPIS ID_PROJEKTU ID_PRAC ROLA LICZBA_GODZIN klucze podstawowe ozaczamy cągłym podkreśleem klucze obce ozaczamy przerywaym podkreśleem

4 Naruszae ograczeń 3 Algebra relacj 4 Wstawae owych krotek (INSERT możlwe aruszee klucza podstawowego, ukalego, obcego, aruszee ograczeń zwązaych z domeą atrybutu, formatem wartośc lub zwązkam mędzy wartoścam w krotce możlwe stratege: odrzucee wstawea, aprawa wstawea Usuwae krotek (DELETE możlwe aruszee klucza obcego (usuęce krotk która jest wskazywaa przez stejące klucze obce możlwe stratege: odrzucee usuęca, usuęce kaskadowe, zamaa wartośc w zależych krotkach (p. a wartość ull Modyfkowae stejących krotek (UPDATE traktowae jako sekwecja usuęca krotk wstawea owej Algebra relacj relacj (ag. (ag. relatoal algebra to to zbór zbór operacj zdefowaych w modelu relacyjym. Operacje dzałają a a relacjach wykem każdej każdej operacj jest jest owa owa relacja. Sekwecja operacj algebry relacj relacj to to wyrażee algebry relacj, którego wykem także także jest jest relacja. Podstawowe operacje algebry relacj: selekcja: wybór krotek relacj spełających określoe waruk, projekcja: zawężee relacj do podzboru atrybutów, połączee: łączee krotek ależących do różych relacj, operatory mogoścowe (suma, loczy, różca, loraz: mplemetacja klasyczych operatorów zborowych, operatory zaawasowae: agregacja, grupowae, połączea sumy zewętrze, domkęce relacj. Selekcja (/ 5 Selekcja (/ 6 Wykem operacj selekcj jest jest zbór zbór krotek krotek relacj relacj spełających określoy waruek, zway zway warukem selekcj. ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNIONY PLACA_POD PLACA_DOD NAZWA 00 WEGLARZ 68/0/ BLAZEWICZ 00 73/05/ SLOWINSKI 00 77/09/ BRZEZINSKI 00 68/07/ MORZY 30 75/09/ KROLIKOWSKI 30 77/09/ KOSZLAJDA 30 85/03/ JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ MAREK 00 85/0/ ZAKRZEWICZ 40 94/07/ BIALY 30 93/0/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ Cechy operatora selekcj wyrażee selekcj może składać sę z welu klauzul, klauzule mogą być łączoe za pomocą operatorów AND, OR, NOT σ PLACA_POD<000 AND (NAZWA='' OR NAZWA='' (PRACOWNICY operator selekcj stosoway jest do relacj, węc jego argumetem może być azwa relacj lub wyrażee algebry relacj σ ='' (σ PLACA_POD>500 (PRACOWNICY σ ='' (PRACOWNICY ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNIONY PLACA_POD PLACA_DOD NAZWA 70 JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ stopeń wyku selekcj jest tak sam jak stopeń orygalej relacj relacja wykowa zawera ewęcej krotek ż relacja źródłowa operacja selekcj jest komutatywa σ ZATRUDNIONY > (σ PLACA_POD<800 (PRACOWNICY = σ PLACA_POD<800 (σ ZATRUDNIONY > (PRACOWNICY

5 Projekcja (/ 7 Projekcja (/ 8 Wykem operacj projekcj jest jest zbór zbór krotek krotek relacj relacj ograczoy do do wybraego podzboru atrybutów. ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNIONY PLACA_POD PLACA_DOD NAZWA 00 WEGLARZ 68/0/ BLAZEWICZ 00 73/05/ SLOWINSKI 00 77/09/ BRZEZINSKI 00 68/07/ MORZY 30 75/09/ KROLIKOWSKI 30 77/09/ KOSZLAJDA 30 85/03/ JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ MAREK 00 85/0/ ZAKRZEWICZ 40 94/07/ BIALY 30 93/0/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ NA ZWISK ZATRUDNIONY WEGLARZ 68/0/0 BLAZEWIC 73/05/0 SLOWINSK 77/09/0 BRZEZINSK 68/07/0 MORZY 75/09/5 KROLIKOW 77/09/0 KOSZLAJDA 85/03/0 JEZIERSKI 9/0/0 π NAZWISKO,,ZATRUDNIONY (PRACOWNICY MATYSIAK 93/09/0 MAREK 85/0/0 ZAKRZEWI 94/07/5 BIALY 93/0/5 KONOPKA 93/0/0 HAPKE 9/09/0 Cechy operatora projekcj kolejość atrybutów w relacj wykowej jest taka sama, jak kolejość atrybutów w lśce projekcj operatora jeśl a lśce projekcj e ma atrybutów klucza podstawowego (czyl w relacj wykowej mogą sę pojawć duplkaty, to operator projekcj usuwa wszystke duplkaty lczba krotek w relacj wykowej jest ewększa ż lczba krotek w relacj źródłowej operacja projekcj e jest komutatywa π L (π L (R = π L (R, pod warukem że L L Przemaowae 9 Operatory mogoścowe (/ 0 ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNIONY PLACA_POD PLACA_DOD NAZWA 00 WEGLARZ 68/0/ BLAZEWICZ 00 73/05/ SLOWINSKI 00 77/09/ BRZEZINSKI 00 68/07/ MORZY 30 75/09/ KROLIKOWSKI 30 77/09/ KOSZLAJDA 30 85/03/ JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ MAREK 00 85/0/ ZAKRZEWICZ 40 94/07/ BIALY 30 93/0/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ π NAZWISKO (σ NAZWA='' (PRACOWNICY SE_PRAC σ NAZWA='' (PRACOWNICY RESULT(PRACOWNIK π NAZWISKO (SE_PRAC Relacje R(A R(A S(B S(B,...,B,...,B są są zborowo kompatyble (ag. (ag. uo uo compatble jeśl jeśl mają mają te te sam sam stopeń dom(a dom(a =dom(b dla dla.. ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNIONY PLACA_POD PLACA_DOD NAZWA 00 WEGLARZ 68/0/ BLAZEWICZ 00 73/05/ SLOWINSKI 00 77/09/ BRZEZINSKI 00 68/07/ MORZY 30 75/09/ KROLIKOWSKI 30 77/09/ KOSZLAJDA 30 85/03/ JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ MAREK 00 85/0/ ZAKRZEWICZ 40 94/07/ BIALY 30 93/0/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ PRACOWNIK SLOWINSKI ZAKRZEWICZ BIALY HAPKE ρ (PRACOWNIK (π NAZWISKO (σ NAZWA='' (PRACOWNICY R S R π (σ NAZWA='' (PRACOWNICY S π (σ NAZWA='' (PRACOWNICY

6 Operatory mogoścowe (/ Produkt kartezjańsk Typy operatorów suma (ag. uo: wykem sumy R S jest relacja zawerająca wszystke krotk z R S (duplkaty są elmowae loczy (ag. tersecto: wykem loczyu R S jest relacja zawerająca wszystke krotk ależące zarówo do R jak do S różca (ag. dfferece: wykem różcy R-S jest relacja zawerająca te krotk z R, które e ależą do S Cechy operatorów suma loczy są komutatywe: R S=S R, R S=S R suma loczy są łącze: R (S T=(R S T, R (S T=(R S T różca e jest komutatywa: R-S S-R X NA ZWA R π (PRACOWNICY π NAZWA (PRACOWNICY wykem loczyu kartezjańskego relacj R(A S(B,...,B m jest relacja Q(A,B,...,B m zawerająca jedą krotkę dla każdej kombacj krotek z R S, Q = R * S loczy kartezjańsk jako samodzela operacja ajczęścej pozbawoy jest sesu NAZWA R PRACOWNICY ZESPOLY S σ PID_ZESP=ZID_ZESP (R T π ID_PRAC,NAZWISKO,PID_ZESP,NAZWA (S U ρ (ID_PRAC,NAZWISKO,ID_ZESP,NAZWA (T Połączee (/ ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNIPLACA_PODPLACA_DODPID_ZESP 00 WEGLARZ 68/0/ BLAZEWICZ 00 73/05/ SLOWINSKI 00 77/09/ BRZEZINSKI 00 68/07/ MORZY 30 75/09/ KROLIKOWSKI 30 77/09/ KOSZLAJDA 30 85/03/ JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ MAREK SEKRETAR 00 85/0/ ZAKRZEWICZ 40 94/07/ BIALY 30 93/0/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ ZID_ZESP NA ZWA A DRES 0 PIOTROWO 3A 0 PIOTROWO 3A 30 STRZELECKA 4 40 WLODKOWICA 6 50 BADANIA OPERACYJNE MIELZYNSKIEGO 30 S PRACOWNICY ID_PRAC NAZWISKO ID_ZESP NAZWA 00 WEGLARZ 0 80 MAREK 0 60 KOSZLAJDA 0 0 KONOPKA 0 90 MATYSIAK 0 70 JEZIERSKI 0 50 KROLIKOWSKI 0 30 BRZEZINSKI 0 40 MORZY 0 30 HAPKE 30 0 BIALY ZAKRZEWICZ 30 PID_ZESP=ZID_ZESP ZESPOLY 0 SLOWINSKI 30 0 BLAZEWICZ 40 3 Połączee (/ wykem operacj połączea relacj R(A S(B,...,B m jest relacja Q(A,B,...,B m zawerająca jedą krotkę dla każdej kombacj krotek z R S spełających waruek połączea ogóla postać operatora połączea to R waruek S, gdze waruek to cąg wyrażeń A ΘB j, A jest atrybutem z R, B j jest atrybutem z S, dom(a =dom(b j Θ {=,<,>,,, } rodzaje operacj połączea połączee typu theta: dowoly waruek połączea połączee rówoścowe: waruek połączea tylko z operatorem = połączee aturale: połączee rówoścowe, w którym pary atrybutów w łączoych relacjach mają tę samą azwę R PRACOWNICY ZESPOLY relacja wykowa R S zawera mędzy 0 R * S krotek, stosuek lczby krotek do R * S azywa sę selektywoścą połączea 4

7 Fukcjoala pełość 5 Iloraz 6 Moża udowodć, że zbór operatorów algebry relacj {σ,π,,-, } jest zborem fukcjoale pełym, tz. dowole wyrażee algebry relacj może zostać przedstawoe w postac sekwecj operatorów z powyższego zboru loraz R S (R S-((R-S (S-R połączee R C S σ C (R S Operator lorazu zborowego (ag. (ag. dvso stosoway jest jest do do dwóch dwóch relacj relacj R(Z S(X, gdze gdze X Z. X Z. Nech Nech Y=Z-X. Wykem lorazu R(Z S(X jest jest relacja T(Y={ t[y]: t[y]: t R t R s S s S (t[y] s R } Przykład zajdź azwy zespołów w których występują wszystke etaty występujące w zespole "Systemy ekspercke" R NAZWA S R S R S Agregacja grupowae Fukcje agregujące są wylczae a podstawe grup wartośc, grupy są tworzoe a podstawe lsty atrybutów grupujących, gdze wszystke krotk w jedej grupe posadają te same wartośc atrybutów grupujących rodzaje fukcj: SUM, AVERAGE, MIN, MAX, COUNT ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNIONY PLACA_POD PLACA_DOD 50 KROLIKOWSKI 30 77/09/ KOSZLAJDA 30 85/03/ JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ WEGLARZ 68/0/ BLAZEWICZ 00 73/05/ SLOWINSKI 00 77/09/ BRZEZINSKI 00 68/07/ MORZY 30 75/09/ MAREK 00 85/0/ ZAKRZEWICZ 40 94/07/ BIALY 30 93/0/ COUNT(ID_PRAC AVG(PLACA_POD SUM(PLACA_DOD I COUNT(ID_PRAC AVG(PLACA_POD SUM(PLACA_POD Połączee zewętrze (/ ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNI PLACA_POD PLACA_DOD PID_ZESP 00 WEGLARZ 68/0/ BLAZEWICZ 00 73/05/ SLOWINSKI 00 77/09/ BRZEZINSKI 00 68/07/ MORZY 30 75/09/ KROLIKOWSKI 30 77/09/ KOSZLAJDA 30 85/03/ JEZIERSKI 30 9/0/ MATYSIAK 40 93/09/ MAREK 00 85/0/ ZAKRZEWICZ 40 94/07/ BIALY 30 93/0/ KONOPKA 0 93/0/ HAPKE 0 9/09/ ID_PRAC NAZWISKO ID_ZESP NAZWA 00 WEGLARZ 0 80 MAREK 0 60 KOSZLAJDA 0 0 KONOPKA ull ull 50 BADANIA OPERACYJNE??? S PRACOWNICY ZID_ZESP NAZWA ADRES 0 PIOTROWO 3A 0 PIOTROWO 3A 30 STRZELECKA 4 40 WLODKOWICA 6 50 BADANIA OPERACYJNE MIELZYNSKIEGO 30 PID_ZESP=ZID_ZESP ZESPOLY 8

8 Połączee zewętrze (/ 9 Pytaa 30 wykem tradycyjego połączea jest zbór tylko tych krotek z relacj R S, które spełają krytera połączea połączee zewętrze (ag. outer jo umożlwa pozostawee w wyku także tych krotek, dla których e zalezoo odpowedka w łączoej tabel Typy połączeń zewętrzych połączee lewostroe R S: zawera wszystke krotk z relacj R połączoe z odpowadającym m krotkam w relacj S (lub połączoe z pustą krotką, jeśl e zalezoo odpowedka w S połączee prawostroe R S: zawera wszystke krotk z relacj S połączoe z odpowadającym m krotkam w relacj R (lub połączoe z pustą krotką, jeśl e zalezoo odpowedka w R połączee obustroe R S: zawera wszystke krotk z obu łączoych relacj R S wraz z odpowadającym m krotkam z drugej relacj (lub połączoe z pustą krotką Zdefuj poższe pojęca: domea, atrybut, krotka, schemat relacj, sta relacj, stopeń relacj Odpowedz a pytaa: dlaczego porządek krotek w relacj jest estoty? jaka jest różca mędzy kluczem podstawowym a ukalym? jaka jest różca mędzy połączeem połączeem zewętrzym? Zadaa: podaj przykład połączea theta, rówoścowego aturalego podaj przykłady operacj INSERT, UPDATE DELETE które aruszyłyby spójość relacj PRACOWNICY podaj własy przykład zastosowaa operatorów mogoścowych Zadaa 3 PRACOWNICY ID_PRAC NAZWISKO ID_SZEFA ZATRUDNI PLACA_POD PLACA_DOD PID_ZESP ZES P OLY ZID_ZESP NAZWA ADRES Wykorzystując powyższy schemat apsz poższe zapytaa przy wykorzystau operatorów algebry relacj wyśwetl azwska aduktów asystetów zarabających pożej 500 wyśwetl azwska etaty pracowków pracujących w zespole o azwe "Admstracja" wyśwetl azwsko pracowka będącego szefem Morzego wyśwetl azwy zespołów zatrudających węcej ż pracowków wyśwetl azwsko ajlepej zarabającego pracowka dla każdego pracowka wyśwetl azwsko jego szefa