Ключевые различия между реляционной алгеброй и реляционным исчислением

Вопросы к контрольной работе

 

1. Основные этапы (поколения) развития систем баз данных и систем управления базами данных.

2. Как формулируется минимальное определение реляционной модели данных (РМД)?

3. Чем отличается таблица от отношения РМД?

4. Что такое модель данных?

5. Назначение и общая характеристика языка описания данных (ЯОД).

6. Схема данных и ее описание в СУБД Access.

7. Назначение и общая характеристика языка манипулирования данными (ЯМД).

8. Типы языков запросов к базе данных.

9. Что такое ограничения целостности данных?

10. В чем выражается замкнутость реляционной алгебры Кодда?

11. Какие операции включает в себя минимальная алгебра Кодда?

12. Какие реляционные операции реализованы в языке SQL?

13. В чем выражается сходство и различие между реляционной алгеброй и реляционным исчислением?

1. Основные этапы (поколения) развития систем баз данных и систем управления базами данных.

Первый этап — базы данных на больших ЭВМ. Первый этап развития СУБД связан с организацией баз данных на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и мини-ЭВМ типа PDP11 (фирмы Digital Equipment Corporation — DEC), разных моделях HP (фирмы Hewlett Packard). Базы данных хранились во внешней памяти центральной ЭВМ, пользователями этих баз данных были задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме. Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ.

Второй этап - эпоха персональных компьютеров. Появляется множество программ, предназначенных для работы неподготовленных пользователей. Эти программы просты в использовании и интуитивно понятны: это, прежде всего, различные редакторы текстов, электронные таблицы и другие. Каждый пользователь может автоматизировать многие аспекты деятельности. И, конечно, это сказалось и на работе с базами данных. Появились программы, которые назывались системами управления базами данных и позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный интерфейс для заполнения данных, встроенные средства для генерации различных отчетов. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Компьютеры стали инструментом для ведения документации и собственных учетных функций. Это все сыграло как положительную, так и отрицательную роль в области развития баз данных.

Третий этап - распределенные базы данных. Хорошо известно, что история развивается по спирали, поэтому после процесса «персонализации» начался обратный процесс — интеграция. Множится количество локальных сетей, все больше информации передастся между компьютерами, остро встает задача согласованности данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных местах, но логически друг с другом связанных, возникают задачи, связанные с параллельной обработкой транзакций — последовательностей операций над БД, переводящих ее из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивое состояние. Успешное решение этих задач приводит к появлению распределенных баз данных, сохраняющих все преимущества настольных СУБД и в то же время позволяющих организовать параллельную обработку информации и поддержку целостности БД.

Четвертый этап - перспективы развития систем управления базами данных. Этот этап характеризуется появлением новой технологии доступа к данным— интранет. Основное отличие этого подхода от технологии клиент-сервер состоит в том, что отпадает необходимость использования специализированного клиентского программного обеспечения. Для работы с удаленной базой данных используется стандартный броузер Internet, например Microsoft InternetExplorer, и для конечного пользователя процесс обращения к данным происходит аналогично использованию Internet. При этом встроенный в загружаемые пользователем HTML-страницы код, написанный обычно на языках Java, Java-script, Perl и других, отслеживает все действия пользователя и транслирует их в низкоуровневые SQL-запросы к базе данных, выполняя, таким образом, ту работу, которой в технологии клиент-сервер занимается клиентская программа.

2. Как формулируется минимальное определение реляционной модели данных (РМД)?

 

Реляционная модель - совокупность данных, состоящая из набора двумерных таблиц.

3. Чем отличается таблица от отношения РМД?

Таблица - это структура, которая хранит (в некотором виде) данные, а отношение - или тип связи - это связь между таблицами.

4. Что такое модель данных?

Модель данных - это совокупность структур данных и операций их обработки.

модель данных (МД) имеет три составных части:

Ø множество допустимых структур данных, или просто – структуры;

Ø множество правил, ограничивающих допустимые значения данных, или просто – ограничения целостности;

Ø множество допустимых операций над данными, или просто – операции.

5. Назначение и общая характеристика языка описания данных (ЯОД).

Язык описания данных - это язык высокого уровня, предназначенный для задания схемы базы данных. С его помощью описываются типы данных, подлежащих хранению в базе или выборке из БД, их структура и связи между собой. Это язык декларативного типа, не процедурный. Исходные тексты (описания данных), написанные на этом языке, после трансляции отображаются в управляющие таблицы: адресных констант, указывающих на размещение в памяти ЭВМ и на связи между собой рассматриваемых данных; констант, характеризующих размерность данного и код, в котором оно представлено; другую информацию, необходимую для работы с данными программ СУБД.

6. Схема данных и ее описание в СУБД Access.

В СУБД Access процесс создания реляционной базы данных включает создание схемы данных. Схема данных наглядно отображает логическую структуру базы данных: таблицы и связи между ними, а также обеспечивает использование установленных в ней связей при обработке данных.

7. Назначение и общая характеристика языка манипулирования данными (ЯМД). И 8. Типы языков запросов к базе данных.

 

Язык манипулирования данными содержит набор операторов манипулирования данными, т. е. операторов, позволяющих заносить данные в БД, удалять, модифицировать или выбирать существующие данные.

Языки манипулирования данными делятся на два типа. Это разделение обусловлено коренным различием в подходах к работе с данными, а следовательно, различием в базовых конструкциях в работе с данными.

Первый тип — это процедурный ЯМД.

Второй тип — это декларативный (непроцедурный) ЯМД.

К процедурным языкам манипулирования данными относятся и языки, поддерживающие операции реляционной алгебры, которую основоположник теории реляционных баз данных Э. Ф. Кодд ввел для управления реляционной базой данных. Реляционная алгебра — это процедурный язык обработки реляционных таблиц, где в качестве операндов выступают таблицы в целом.

Декларативные языки предоставляют пользователю средства, позволяющие указать лишь то, какие данные требуются. Решение вопроса о том, как их следует извлекать, берет на себя процессор данного языка, работающий с целыми наборами записей.

Реляционные СУБД обычно включают поддержку непроцедурных языков манипулирования данными — чаще всего это бывает язык структурированных запросов SQL или язык запросов по образцу QBE.

9. Что такое ограничения целостности данных?

множество правил, ограничивающих допустимые значения данных, или просто

10.В чем выражается замкнутость реляционной алгебры Кодда?

Реляционная алгебра является замкнутой, т.к. в качестве аргументов в реляционные операторы можно подставлять другие реляционные операторы, подходящие по типу:

11.Какие реляционные операции реализованы в языке SQL?

 

Объединение

SELECT * FROM А UNION

SELECT * FROM В

 

Пересечение

SELECT * FROM А INTERSECT SELECT * FROM В

 

Вычитание

SELECT * FROM А

EXCEPT

SELECT * FROM В

 

разность

SELECT DISTINCT Author

FROM Book

WHERE Author NOT IN

Декартово произведение

SELECT * FROM A CROSS JOIN В Альтернативный вариант записи:

SELECT * FROM А, В

θ-выборки

SELECT * FROM A WHERE X θ Y

 

операции проекции

SELECT DISTINCT V,W,Z FROM A

 

θ-соедипепие

SELECT * FROM А, В WHERE X θ Y

 

естественное соединение

SELECT А.Х, A.Y, B.Z

FROM A INNER JOIN В ON A. Y=B. Υ

 

составным атрибут

SELECT А.Х, A.Y1, A.Y2, В. Z

FROM A INNER JOIN В ON (A.Y1=B.Y1 AND A.Y2=B.Y2)

 

Деления

SELECT DISTINCT А.Х FROM А

WHERE NOT EXISTS

(SELECT * FROM В WHERE NOT EXISTS

(SELECT * FROM A as A1

WHERE Al.X = A. X AND Al.Y = В. Y) )

12.В чем выражается сходство и различие между реляционной алгеброй и реляционным исчислением?

Реляционная алгебра и реляционное исчисление являются официальными языками запросов для реляционной модели. Оба формируют основу для языка SQL, который используется в большинстве реляционных СУБД. Реляционная алгебра - это процедурный язык. С другой стороны, реляционное исчисление является декларативным языком. Реляционная алгебра и реляционное исчисление могут быть дополнительно дифференцированы по многим аспектам, которые я обсудил ниже с помощью сравнительной таблицы.

Основа для сравнения	Реляционная алгебра	Реляционное исчисление
основной	Реляционная алгебра - это процедурный язык.	Реляционный Клакулус является декларативным языком.
состояния	Реляционная алгебра утверждает, как получить результат.	Реляционное исчисление утверждает, какой результат мы должны получить.
порядок	Реляционная алгебра описывает порядок, в котором должны выполняться операции.	Реляционное исчисление не определяет порядок операций.
Домен	Реляционная алгебра не зависит от предметной области.	Отношение Claculus может зависеть от предметной области.
связанные с	Это близко к языку программирования.	Это близко к естественному языку.

Ключевые различия между реляционной алгеброй и реляционным исчислением

Основное различие между реляционной алгеброй и реляционным исчислением состоит в том, что реляционная алгебра является процедурным языком, тогда как реляционное исчисление является непроцедурным, а не декларативным языком.

Реляционная алгебра определяет, как получить результат, тогда как Реляционное исчисление определяет, какую информацию должен содержать результат.

Реляционная алгебра определяет последовательность, в которой операции должны выполняться в запросе. С другой стороны, в реляционном исчислении не указана последовательность операций, выполняемых в запросе.

Реляционная алгебра не зависит от предметной области, тогда как реляционное исчисление может зависеть от предметной области, поскольку у нас есть предметное реляционное исчисление.

Язык запросов реляционной алгебры тесно связан с языком программирования, тогда как реляционное исчисление тесно связано с естественным языком.

Заключение:

Реляционная алгебра и Реляционное исчисление имеют одинаковую выразительную силу. Основное различие между ними заключается лишь в том, что в реляционной алгебре указывается, как извлекать данные, а в реляционном исчислении определяется, какие данные следует извлекать.