第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本理論(參考版)
2025-07-23 09:53本頁面
【正文】 優(yōu)化的語法樹及其分組 C π σ π π π σ ， SNAME σ σ S TEACHER=‘LIU’ SC , 。39。 見圖 過程中的語法樹 (3)把投影和選擇進(jìn)行交換，并在 σ 前增加一個(gè)投影操作。39。39。39。39。39。39。 優(yōu)化算法 (3) 例 對(duì)于如下關(guān)系數(shù)據(jù)庫： S（ S， SNAME， AGE， SEX） SC（ S， C， GRADE） C（ C， CNAME， TEACHER） 現(xiàn)有一個(gè)查詢語句：檢索至少學(xué)習(xí) LIU老師所授一門課程的女生的學(xué)號(hào)和姓名。 ⑸ 將上述步驟得到的語法樹的內(nèi)結(jié)點(diǎn)分組。 說明：過程中可能使某些投影操作消失；也可能把一個(gè)投影分成兩個(gè)，其中一個(gè)將 靠近葉端；也可能消去該投影操作。 輸入：一個(gè)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的語法樹 輸出：計(jì)算表達(dá)式的一個(gè)優(yōu)化序列 方法： ⑴ 把 ) . . . )(( . . . )(1 . ..21 E ：EFnF FnFF ??? 形式的選擇變成選擇串接的???⑵ 對(duì)每個(gè)選擇，盡可能地將選擇向樹的葉端移動(dòng)。 ? 優(yōu)先應(yīng)用單項(xiàng)的選擇和投影； ? 優(yōu)先應(yīng)用一般選擇和投影； ? 對(duì)笛卡兒積、并運(yùn)算、差運(yùn)算，若它們前面加有選擇和投影，則先做選擇和投影。 雖然不能保證最優(yōu) ， 但在多數(shù)情況下能使表達(dá)式更好些 。 ※ 連接和笛卡兒積的交換律 E1 E2≡E2 E1 E1 E2≡ E2 E1 E1 E2 ≡ E1 E2 ※ 連接和笛卡兒積的結(jié)合律 (E1 E2） E3≡E1 (E2 E3) (E1 E2) E3≡E1 (E2 E3) (E1 E2) E3 ≡ E1 (E2 E3) ※ 投影的串接 設(shè) L1,設(shè) L2,?,Ln 為屬性集，并且 ,那么下式也成立 . ※ 選擇的串接 代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)變換規(guī)則 (1) LnLL ??? . . .21)() ) . . . )(( . . . (( 121 EE LLnLL ???? ?））（（（成立：，因此選擇的交換律也由于E))E(F1F2F2F1)())((F1F2F2F12121???????????? ? EE FFFF ? 選擇和投影操作的交換 代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)變換規(guī)則 (2) )))((（ ))((1))(())((1 L EE：，LLF，LFEELLFFLLFFL????????????那么有下式成立中的屬性集還涉及到不在如果條件中的屬性只涉及到這里要求? 選擇對(duì)笛卡兒積的分配律 2)1()21( EEEE FF ??? ?? 這里要求 F只涉及到 E1中的屬性。如果公共子表達(dá)式的結(jié)果不是很大，并且從外存讀入比起計(jì)算它要節(jié)省許多時(shí)間，那么，預(yù)先計(jì)算一下這個(gè)公共子表達(dá)式是有好處的。 ※ ⑶ 同時(shí)計(jì)算一串選擇和一串投影運(yùn)算，以免分開運(yùn)算造成多次掃描文件，從而節(jié)省了操作時(shí)間。當(dāng)對(duì)笛卡兒積 R S的結(jié)果再做選擇時(shí)，并且這個(gè)選擇是對(duì) R和 S的屬性進(jìn)行比較，在這樣的條件下，這個(gè)笛卡兒積和選擇運(yùn)算等價(jià)于一個(gè)連接。使之成為一個(gè)連接運(yùn)算。在查詢中這種變換最為重要，因?yàn)樗梢砸栽M為單位減小中間結(jié)果，從而使執(zhí)行時(shí)間成數(shù)量級(jí)地減少。 ※ 在關(guān)系代數(shù)運(yùn)算中，笛卡兒積和連接運(yùn)算是最費(fèi)時(shí)間的。那么，系統(tǒng)應(yīng)該以什么樣的操作順序，才能做到既省時(shí)間，又省空間，而且效率也比較高呢？這個(gè)問題稱為查詢優(yōu)化問題。此例還可以看出，如何安排選擇、投影和連接的順序是個(gè)很重要的問題。顯然，求 El， E2， E3的大部分時(shí)間是花在連接操作上的。9939。 查詢優(yōu)化 主要內(nèi)容 ※ 查詢優(yōu)化的一般策略 ※ 代數(shù)表達(dá)式的等價(jià)變換規(guī)則 ※ 優(yōu)化算法 ※ 例 設(shè)關(guān)系 R和 S都是二元關(guān)系，屬性名分別為 A， B和 C， D。 πCNO(C))形式。用下列表達(dá)式表示： 要用 πSNO,CNO(SC)247。C239。C239。 π C(σ S=‘S3’(SC)) S(S,SNAME,AGE,SEX) SC(S,C,GRADE) C(C,CNAME,TEACHER) 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的應(yīng)用實(shí)例 (2) 關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的應(yīng)用實(shí)例 (3) 一般地有下列規(guī)律： (1) 對(duì)于只涉及到選擇、投影、連接的查詢 可用下列表達(dá)式表示： π(σ(R S)) 或者 π(σ(R S)) (2) 對(duì)于否定的操作 ，一般要用差操作表示，例如“檢索不學(xué) C2課的學(xué)生姓名”。 ② 學(xué)生 S3所學(xué)課程可用操作 π C(σ S=‘S3’(SC))表示 。 πC (C)) (8)檢索所學(xué)課程包含學(xué)生 S3所學(xué)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)。 πS,C (SC) 247。 ② 全部課程可用操作 π C(C)表示 。 π SNAME,AGE ( S)π SNAME,AGE (σ C=‘C2’ (S ? SC)) (7) 檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生姓名。 π S(σ C=‘C2’ ∨ C=‘C4’(SC)) (5) 檢索至少選修課程號(hào)為 C2和 C4的學(xué)生學(xué)號(hào)。 πS,SNAME(σC=‘C2’ (S ? SC)) (3) 檢索選修課程名為 MATHS的學(xué)生學(xué)號(hào)與姓名。 (1) 檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為 C2的學(xué)生學(xué)號(hào)與成績。這種表達(dá)式的運(yùn)算結(jié)果仍是一個(gè)關(guān)系 。 ※ R247。（ R247。 專門的關(guān)系運(yùn)算 A B C E a1 a1 a2 a2 a2 NULL b1 b2 b3 b3 b4 b5 5 6 8 8 12 NULL 3 7 10 2 NULL 2 A B C E a1 a1 a2 a2 a2 b1 b2 b3 b3 b4 5 6 8 8 12 3 7 10 2 NULL A B C E a1 a1 a2 a2 NULL b1 b2 b3 b3 b5 5 6 8 8 NULL 3 7 10 2 2 A B C a1a1a2a2 b1b2b3b4 5 6 8 12 B E b1b2b3b3b5 3 7 102 2 關(guān)系 R 關(guān)系 S 外連接 左外連接 右外連接 外連接的例子 除法（ division） ※ 設(shè)關(guān)系 R和 S的元數(shù)分別為 r和 s（設(shè) rs0），那么 R247。 ※ 如果把舍棄的元組也保存在結(jié)果關(guān)系中，而在其他屬性上填空值（ Null），那么這種連接就叫做外連
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