Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Бази даних відповіді екзамен
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
УІ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2014
Тип роботи:
Екзаменаційні відповіді
Предмет:
Бази даних в інформаційно-комп'ютерних технологіях
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Що таке БД та які її основні характеристики ?
База даних (БД) – сукупність взаємопов’язаних (зазвичай, складно структурованих) даних, які можна спільно використовувати та керування якими здійснюється централізовано.
Основні особливості БД:
Допущення для даних такої мінімальної надлишковості, яка сприяє їхньому оптимальному використанню в кількох програмних застосуваннях
Незалежність даних від програми
Наявність засобів для підтримки цілісності БД та захисту від неавторизованого доступу
Дайте визначення СУБД та перелічіть її основні функції ?
Система керування БД (СКБД) – це програмне забезпечення для ефективного, зручного та безпечного зберігання даних у БД, а також організації пошуку в ній та виведення потрібних даних на вимогу користувачів. Для того, щоб підтримувати БД у стані ефективності, вона також повинна надати засоби визначення та маніпулювання даними, зробивши дані незалежними від прикладних програм, що їх використовують.
До основних функцій СКБД можна віднести:
Забезпечення мовних засобів опису та маніпуляції даними
Забезпечення підтримки логічної моделі даних
Забезпечення взаємодії логічної та фізичної структур даних
Забезпечення захисту та цілісності даних
Забезпечення підтримки бази даних в актуальному стані
Дайте визначення банку даних?
Банк даних – це система, що складається з БД, СКБД та прикладного програмного забезпечення і призначена для інформаційного обслуговування користувачів.
Дайте розгорнуту характеристику мінімізації відношень.
В чому полягає цілісність та захист від не авторитарного доступу БД ?
Цілісність та захист від неавторизованого доступу. Під цілісністю БД розуміють несуперечливість (відповідність певним умовам даних що зберігаються). Для уникнення суперечливих ситуацій при модифікації БД співвідношення між даними контролюється спеціальними засобами підтримки цілісності БД. Умови, що накладаються на дані та яких дотримуються за будь-який оновлень розробляються службою, що має назву «адміністратори БД» (АБД), а СКБД надають певні інструментальні засоби. Оскільки БД орієнтована на велику кількість застосувань, тому потрібні засоби захисту від неавторизованого доступу (навмисного чи ненавмисного) користувачів. Це система паролів та ідентифікацій користувачів а також розподіл даних та користувачів на групи з різними правами.
Переваги БД над фс
Існують ще наступні переваги БД над ФС:
Інтегроване зберігання – сукупність даних розглядається як єдине ціле незалежно від характеру використання БД та способів використання. Тобто БД є інформаційною моделлю усієї предметної області
Централізоване керування – передбачає адміністрування БД та дає можливість забезпечити ефективне зберігання даних, усунення їх розбіжностей, підтримку єдиної політики у використанні даних та необхідного рівня їх безпеки і забезпечення збалансування суперечливих вимог різних користувачів.
Забезпечення ефективного доступу. СКБД надає ефективні механізми керування доступу до даних, незважаючи на складність структур, в яких вони зберігаються.
Скорочення часу розробки програмних систем – за наявності засобів створення та обробки даних, що надаються СКБД, усі зусилля розробників програм та систем концентруються на розв’язання прикладних задач.
Спільне використання даних, що передбачає одночасний доступ до інформації багатьох користувачів та ефективний розподіл ресурсів.
Відновлення БД – жодна непередбачувана ситуація не повинна вивести БД з ладу.
Дотриманні стандартів – формати зберігання даних, технологія їх обробки, вхідні та вихідні форми повинні бути розроблені з врахуванням єдиних стандартів підприємства або інших нормативних документів.
Які Функції адміністратора БД ?
Функції адміністратора БД:
Проектування та розробка описів даних на різних рівнях та їх узгодження
Розробка структур зберігання та стратегій доступу до даних згідно з вимогами ефективного чи економічного зберігання швидкої обробки та виведення даних за бажанням користувача
Реструктуризація та реорганізація БД у випадку зміни вимог до характеристик зберігання та обробки даних
Проектування та застосування механізмів захисту даних.
Реєстрація користувачів (імен, паролів), визначення їх прав доступу та повноваження.
Розробка та використання механізмів резервного копіювання даних та їх відновлення під час перебоїв
Налаштування роботи БД (підвищення продуктивності) механізмів ефективної обробки даних, підтримка планової надлишковості, забезпечення ефективності їх зберігання
Систематичне наглядання за використанням БД
Які основні вимоги до СКБД?
Основні вимоги до СКБД:
Простота та гнучкість створення застосувань – СКБД повинно значно полегшувати процес створення та супроводу застосувань, що працюють із БД
Багаторазове та багатоаспектне використання БД – користувачі, які інакше розуміють одні і ті самі дані мають змогу використовувати їх по-різному
Простота, легкість та гнучкість у використанні – користувачі повинні легко дізнаватися, які дані є в їх розпорядженні та отримувати простий доступ до даних. Усі складнощі бере на себе СКБД.
Простота і гнучкість зміни, розширення та налаштування БД – будь-які зміни у БД, додавання до неї інформації чи її розширення повинні виконуватися незалежно від застосувань, що вже існують та використовують БД. Також ці операції повинні виконуватися максимально просто та ефективно.
Ефективність та гнучкість зберігання та обробки даних – СКБД повинна забезпечувати можливість простого та ефективного збільшення обсягів даних без порушення наявних способів їх використання, а також легкого виконання реорганізації та реструктуризації даних. СКБД повинно підтримувати заплановану надлишковість даних, або надавати можливість її зниження. Запити на отримання даних повинні виконуватися із швидкістю, потрібною для їх ефективного використання
Низька вартість виконання та використання даних – СКБД повинні забезпечувати нижчу вартість зберігання та використання даних ніж будь-які інші інформаційні системи
Захист від несанкціонованого доступу, викривлення та знищення – система повинна забезпечувати необхідний рівень захисту даних, інформація повинна бути захищена від перебоїв, впливу форс-мажорних обставин, а також від некомпетентного чи зловмисного звертання до даних осіб, що можуть оновити, спотворити чи видалити їх
Підтримання необхідного рівня незалежності даних – як правило, від СКБД вимагається наявність механізмів підтримання фізичної та логічної незалежності даних
Підтримання необхідного рівня цілісності даних – засоби опису та підтримання обмежень цілісності повинні бути достатніми для опису правил, законів та обмежень, що діють в предметній області. Якщо ті чи інші обмеження не підтримуються безпосередньо, то СКБД повинно надавати можливості для їх опису та підтримання через відповідні засоби програмування
Розвинені засоби адміністрування – передбачається, що СКБД надає усі необхідні інструменти для підтримання функцій адміністрування БД.
Дайте характеристику специфікації архітектури БД ?
Термін архітектура може мати різні тлумачення. Наприклад, коли вказується функціональні модулі системи та способи їх взаємодії, то йдеться про функціональну архітектуру. Способи реалізації функції системи, її компоненти, та взаємозв’язки між ними реалізує та фіксує архітектура реалізації систем и. в цьому ж контексті можна згадати про архітектура технічних засобів системи.
Говорячи про архітектуру баз даних ми матимемо на увазі архітектуру інформаційного забезпечення. Архітектура баз даних вперше була специфікована дослідницькою групою ANSI/X3/SPARC (Study of Data Base System)(ANSI – американський національний інститут стандартів, X3 – комітет обчислювальної техніки та обробки інформації, SPARC – його підкомітет з планування стандартів). Метою дослідницької групи було вивчення та визначення галузей та технологій баз даних, в яких доречно було б проводити стандартизацію. А також вироблення рекомендацій для роботи в кожній з таких галузей.
Група дійшла висновку, що єдиним аспектом систем баз даних, які можна стандартизувати, є інтерфейси. Даною групою було докладено чимало зусиль для визначення загальної архітектури систем баз даних. Запропонована цією групою архітектура стала класичною та є актуальною дотепер. Основною ідеєю специфікації ANSI/SPARC є виділення трьох архітектурних рівнів бази даних: зовнішнього, концептуального, внутрішнього.
Дайте характеристику концептуального рівня архітектури БД ?
Концептуальний рівень
На концептуальному рівні здійснюється інтегрований опис предметної області для якої розробляється база даних. Незалежно від її сприйняття окремими користувачами та способів реалізації комп’ютерної системи. Основними поняттями, що використовуються на концептуальному рівні є:
Предметна область (ПО) – це частина реального світу, для якої здійснюється концептуальне моделювання.
Концептуальна модель ПО – це формальне зображення сукупності думок, які характеризують можливі стани ПО, а також переходи з одного стану в інший включно із класифікацією наявних у ПО сутностей, чинних правил, законів, обмежень тощо.
Концептуальне моделювання ПО – це процес побудови концептуальної моделі ПО, яка б відображала ПО із врахуванням вимог висунутих до цього процесу.
Концептуальна схема – це фіксація концептуальної моделі ПО засобами конкретних мов моделей даних. У СКБД концептуальна модель подається у вигляді концептуальної схеми.
Основними властивостями концептуальної моделі (схеми) та характерними особливостями концептуального моделювання є:
Спільне та однозначне тлумачення предметної області всіма зацікавленими областями. До розробки БД залучається великий колектив, експерти, системні аналітики, проектувальники, розробники а також ті, хто займається впровадженням та супроводом. Усі вони повинні однозначно розуміти чим є ПО, в чому зміст використаних понять, як вони взаємопов’язані між собою, які обмеження висуваються до моделі ПО тощо. Спільність понять повинна забезпечувати концептуальна модель.
Концептуальна схеми відображає лише концептуально важливі аспекти ПО включаючи будь-які аспекти зовнішнього або внутрішнього відображення даних. Ця модель не повинна відображати конкретні потреби окремих користувачів або застосувань. Вона повинна фіксувати чим є ПО в цілому, а не з точки зору інтересів чи потреб користувачів. Для отримання цілісного уявлення про ПО її модель повинна інтегрувати думки, погляди та інтереси окремих користувачів, а не виражати їх конкретні побажання.
Визначення допустимих меж еволюції баз даних. У процесі експлуатації база даних може розвиватися, проте цей розвиток може відбуватися лише в межах, допустимих для концептуальної схеми.
Відображення зовнішніх схем на внутрішні. Саме через концептуальну схему зовнішні дані відображуються на внутрішні та навпаки. В такий спосіб створюється єдина основа для опису даних та підтримки цих відображень.
Забезпечення незалежності даних. Наявність відображень концептуальний-зовнішній та концептуальний-внутрішній дає змогу вирішувати проблему фізичної та логічної незалежності даних. Будь-які зміни у тій чи іншій зовнішній моделі не повинні спричиняти зміни у концептуальній або внутрішній моделях. В цьому випадку повинно змінитись лише відповідне відображення концептуальний-зовнішній. Аналогічно будь які зміни у внутрішній моделі не зачіпають концептуальну модель та моделі зовнішнього рівня, а лише приводять до змін відображення концептуальної1внутрішньої.
Централізоване адміністрування. Саме через концептуальну схему здійснюється адміністрування баз даних.
Стійкість. Концептуальна схема не повинна підлаштовуватись до вимог тих чи інших користувачів (зовнішній рівень) або до вимог зберігання даних (внутрішній рівень), будучи моделлю ПО вона повинна змінюватись лише тоді, коли входить у суперечність із нею.
Дайте характеристику зовнішнього рівня архітектури БД ?
Кожна зовнішня модель подається у СКБД у вигляді зовнішньої схеми. Зовнішній рівень виконує такі функції:
Забезпечує зображення даних зручним для людини чи застосування способом, ступінь незалежності зовнішнього моделі від концептуального рівня визначається потужністю засобів опису відображення концептуальний-зовнішній
Сприяє вирішенню проблеми безпеки (захисту) даних, надаючи користувачу лише ті дані, що його цікавлять та залишаючи поза межами його доступу решту даних.
Сприяє вирішенню проблеми логічної незалежності даних. Це досягається завдяки відображенню концептуальних-зовнішніх, що встановлює відповідність між концептуальною схемою та конкретною зовнішньою схему. Потужність його засобів визначає степінь логічної незалежності застосувань від даних
Дайте характеристику внутрішнього рівня архітектури БД ?
Внутрішній рівень
Внутрішня модель є відображення концептуальної моделі даних із врахуванням способів врахування даних та методів доступу до них . внутрішня модель відображається у СКБД у вигляді внутрішньої схеми.
Внутрішня модель це не модель фізичної пам’яті з характеристиками конкретних пристроїв зберігання даних. Вона описується у вигляді нескінченної абстрактної лінійки пам’яті, яка може структуруватися за допомогою інших абстрактних понять на зразок блоків, кластері, індексів тощо. Доступ до фізичної пам’яті надається за допомогою відображень внутрішньої моделі на фізичну пам’ять операційної системи.
Загалом внутрішній рівень виконую наступні функції:
Забезпечує налаштування БД для підвищення продуктивності, обробки даних, опису та підтримки планової надлишковості.
Дає змогу описувати та підтримувати структури зберігання та методи доступу.
Сприяє вирішенню проблеми фізичної незалежності даних, а саме зміни у внутрішній схемі не повинні призводити до змін у зовнішній схемі.
Сприяє вирішенню проблеми безпеки (захисту) даних.
Вирішує проблему відображення даних на структури ОС, в яких дані зберігаються (файли)
Для яких операцій надає засоби СКБД ?
СКБД надає засоби для здійснення керування такими засобами:
Визначення схеми даних (зовнішня, внутрішня та концептуальна схеми) та відображень даних у певний формальний спосіб, та реалізація цих визначень у вигляді відповідних об’єктів. Повинна обробляти вказівки функції мови опису даних (МОД) для опису концептуальної схеми; підмови опису даних (ПМОД) для опису зовнішніх схем, та мови опису збереження даних (МОЗД) для опису внутрішньої схеми.
Маніпулювання даними. СКБД повинна сприймати, інтерпретувати та обробляти запити користувачів на вибірку, оновлення та видалення наявних даних або на додавання нових даних до БД. Ці запити повинні бути сформульовані мовою запитів (МЗ) або мовою маніпулювання даними (ММД).
Дайте характеристику моделі даних та моделювання ?
Моделювання даних
Подання інформації за допомогою даних вимагає уніфікованого підходу до поняття даних як незалежного об’єкта моделювання. Тому для розробника інформаційної системи вибір відповідною моделі є однією з найважливіших проблем.
Вибір моделі даних спричиняє вибір засобів обробки ПО, як обрості реального світу, що підлягаю вибірці та обробці. Об’єкт даних обмежує можливість вибору СКБД, тому що окремо взята модель підтримує певну модель даних. Таким чином поняття моделі даних є одним із основних понять інформатики, від якого багато чого залежить. Механізми реалізації ЄС як програма апаратного коду.
Модель даних (data model) є логічна структура даних, що представляє притаманні цим даним властивості, незалежні від апаратного та програмного забезпечення, та не пов’язані із функціонуванням ПК. Існує багато типів моделей: фізичні, математичні, економічні тощо, які відображають різні аспекти реального світу. Проте важливо щоб область знань та семантика даних, відтворених в моделі були адекватні способу використання даних.
Також можна вважати що модель даних (МД) – це сукупність структури даних, операцій над ними (операції маніпулювання даними) та обмежень цінності. Іншими словами, МД визначає яким способом відбувається об’єднання даних у структури різної складності, які існують обмеження назначена даних та як здійснюється оперування даними.
Дайте характеристику сильно та слабо типізованих моделей ?
У сильно типізованих моделях усі дані повинні належати до певної категорії, або типу. Якщо дані не підпадають під жодну з категорій, їх потрібно типізувати штучно. Деякі моделі будуються в такий спосіб, що категорії визначаються наперед та не можуть змінюватися динамічно. Наприклад, категорія службовець є строго фіксована та усі її об’єкти повинні мати одинакові властивості та структури. Сильно типізовані моделі мають значні переваги, бо дають змогу побудувати абстракції властивості даних та дослідити їх у термінах категорій.
Більшість моделей, що використовуються в АС, зокрема і БД, належать до сильно типізованих моделей.
Для слабко типізованих моделей належність даних до тієї чи іншої категорії не має жодного значення. Категорії використовуються на стільки, наскільки це доцільно у кожному конкретному випадку. Окремі дані можуть існувати як незалежні, так і у зв’язку з іншими. Інформація про категорії, якщо вони використовуються, розглядається як додаткова. На відміну від сильно типізованих моделей, слабо типізовані забезпечують інтеграцію даних та категорій. Наявність у СКБД певної структури даних призводить до поняття баз структурованих даних, тобто дані у таких БД повинні бути представлені як сукупність взаємозалежних елементів. Варто зауважити, що для кожного типу БД використовуються відповідні моделі даних.
Які основні типи моделей ви знаєте ?
В даних час для баз структурованих даних розрізняють 3 основні типи логічних моделей даних. Залежно від характеру підтримуваних ними зв’язків маж елементами даних, а саме: мережну, ієрархічну та реляційну.
Ознаками класифікацій у цих моделях є ступінь твердості (фіксації) зв’язку, математичне подання структури моделі та припустимих типів даних
Таблиця 1.
Загальна характеристика моделі даних
Модель даних
Характер зв’язків між об’єктами
Формальне подання
Мережна
Напівтверді зв’язки
Довільний граф
Ієрархічна
Тверді зв’язки
Деревоподібна структура
Реляційна
Мінливі зв’язки
Плоский файл
/
Які характеристики ієрархічної моделі та структури ?
Ієрархічна модель (ІМ)
ІМ вперше було задіяна IMS (information Manegment System) в інформаційній керуючій системі при висадці на місяць. В першій ІМ були повністю реалізовані функції СКБД: опис та підтримка обмеження цілісності, паралелізнг, відновлення, а також механізми ефективної обробки запитів. Ієрархічна структура даних визначається ієрархічною впорядкованістю своїх компонентів. Тобто кожен вузол має не більше одного «батька» - старшого за ієрархією вузла. Структура складається із схем елементів даних (описова інформація) та їхніх екземплярів. Тобто схема задає логічну структуру елемента даних. А екземпляри – його значення. Елементарним значенням структури є поіменоване поле даних, а його екземпляр – елементарне значення.
Основні характеристики ієрархічної схеми даних?
Ієрархічна БД – це ієрархічно впорядкована сукупність даних, що має певні особливості:
На найвищому рівні ієрархії розташований єдиний сегмент, що називається кореневим
Кожен інший сегмент окрім кореневого зв’язаний лише з одним сегментом вищого рівня, який є для цього сегмента батьківським (початковим)
Сегмент може бути зв’язаний з одним або кількома сегментами нижчого рівня, які називаються дочірніми (породженими)
Сегменти, що підпорядковані одному батьківському сегменту називаються близнюками
Сегменти, що не мають дочірніх називаються листковими або листками.
Що таке ієрархічний шлях ?
Ієрархічний шлях – це послідовність сегментів, де кожен попередній є батьком наступному. Рівень сегмента визначається як кількість сегментів, що містяться на шляху, який веде від кореня до даного сегмента. Для ієрархічної системи використовується графічна нотація – це набір символів, що використовуються для візуального моделювання чого-небудь (переважно системи, структури чи процесу): спершу кожен сегмент зображується у вигляді поіменованого прямокутника, в середині якого записуються імена полів. Друге – ієрархічний зв’язок між сегментами позначається лініями зі стрілками, що проведені від батьківського до дочірнього сегмента. Батьківські сегменти переважно розміщуються над дочірніми.
Дайте характеристику екземпляра ієрархічної суми даних та зв’язків між екземплярами
сегментів.
Екземпляр ІСД складається з одного екземпляра кореневого сегмента та екземплярів дочірніх сегментів для кожного екземпляра батьківського сегмента.
Припускається існування таких зв’язків між екземплярами сегментів:
Кожен екземпляр будь-якого сегмента підпорядкований одному екземпляру батьківського сегменту
Екземпляр будь-якого сегмента окрім кореневого не може існувати без відповідного батьківського сегмента.
Кожен екземпляр сегмента зв’язаний (підпорядковує собі) з усіма екземплярами дочірніх сегментів.
Екземпляри одного сегмента зв’язані з одним екземпляром батьківського сегмента можуть бути зв’язані між собою в ланцюжок, що дає змогу виконувати їх послідовне перебирання в межах усіх сегментів, породжених з одного початкового
Що таке ієрархічна структура даних ?
Ієрархічна структура даних – це сукупність ієрархічної схеми даних та усіх можливих екземплярів цієї системи. Сукупність ієрархічних структур даних називається ієрархічною базою даних.
Переваги та недоліки ІМД:
До переваг:
Розвинені низько рівневі засоби керування даними у зовнішній панелі
Можливість побудови ефективних прикладних систем
Економне використання пам’яті
Недоліки:
Асиметрія пошуку за симетричними запитами – програми пошуку викладачів за кафедрами та кафедри за викладачами принципово відрізняються. В першому випадку структура ієрархії збігається із структурою пошуку, а в другому – ні.
Залежність між пошуком та відповідністю ієрархічної структури наявними зв’язками в ПО – якщо ієрархічна структура відповідає структурі зв’язків ПО, то записувати пошукові вирази набагато легше
Низький рівень МОВИ ЗАПИТІВ ТА МАНІПУЛЮВАННЯ даними – оскільки маємо справу з мовою програмування процедурного типу, то результатом однієї пошукової операції є один екземпляр сегмента даних, або ж один екземпляр ієрархічного шляху до заданого екземпляра сегмента. Це вказує на низьку селективність мови
Аномалії додавання, видалення та оновлення даних – не можна здійснити додавання сегмента «викладач» без зазначення сегмента «кафедра»; не можна видалити сегмент «кафедра» не видаляючи сегмента «викладач»; після оновлення даних один і той самий екземпляр сутності зображується у вигляді багатьох екземплярів об’єктів БД.
Дублювання даних – якщо об’єкти ПО мають зв’язки один-до-одного або однин-да багатьох, то ієрархічна структура дає змогу зображувати дані без дублювання, проте якщо є зв’язки типу «багато-до багатьох», тож дублювання даних під час відображення в ієрархічній моделі є неминуча.
Дайте характеристику мережної моделі та структури даних ?
Мережна модель даних (ММД)
ММД є розширенням ІЄД та призначена для адекватного моделювання зв’язків між сутностями типу «багато-до багатьох». Значний вплив на розвиток мережної моделі даних та побудованих на її основі систем БД мали пропозиції групи CODASYL BDTG. Ця асоціація, що створила мову програмування COBOL в 1967 році організувала робочу групу з питань БД, яка узагальнила мовні специфікації систем баз даних, які були б відображені за найменування робочої групи та відповідних років у DBTG 69 та DBTG 71.
Окрім формальної нотації для ММД (мова опису даних (МОД)) та пов’язаних з нею концепцій. DBTG запропонувала МОД під схеми для означення зовнішнього відображення концептуальної моделі БД та мови опису збережених даних (МОЗД) для означення способів зберігання даних на носіях. Сама концептуальна модель описується за допомогою МОД. Також була запропонована мова маніпулювання даними (ММД) для написання прикладних програм, що взаємодіють із БД у термінах зовнішньої схеми
Дайте характеристику реляційної моделі даних ?
Реляційна модель даних
В БД є небезпека перетворитися на громіздкі системи. Адже наявність сотень типів записів, пов’язаних сотнями типів наборів, зробили схему БД заплутаною, а її використання – неймовірно складним завданням.
Уникнути складної ієрархічної та мережної моделей вдалося в реляційній моделі даних, що в певному розумінні була поверненою до файлових структур. Структура даних в реляційній моделі може бути проінтерпретована, як звичайна двовимірна таблиця, що складається із стовпців і рядків. Проте порівняно із ієрархічною і мережною структурами, рівень мови маніпулювання цією структурою значно вищий. Це дало змогу більш глибоко та різнобічно вирішувати багато проблем, пов’язаних із БД, а саме вибирання даних, їх незалежність, цілісність та захист.
Реляційна структура даних вперше дала можливість залучити до дослідження практично усіх питань, пов’язаних із БД, формальні математичні дисципліни (теорію множин, теорію відношень і т.д.), що перетворило науко про БД, яка раніше багато в чому мала описовий характер, на точну математичну дисципліну.
Реляційні системи набули широкого розповсюдження не одразу, незважаючи на те, що основні теоретичні результати у цій галузі з’явилися ще у 70-х рр. і саме тоді з’явилися перші прототипи реляційних СКБД. Проте тривалий час реалізація таких систем вважалася неможливою. Проте поступове накопичення методів організації БД, а також алгоритмів керування ними сприяли тому, що уже в середині 70-х рр. реляційні системи майже повністю витіснили із світового ринку СКБД мережевого та ієрархічного типів.
На даний час основним предметом критики реляційних СКБД є не їх недостатня ефективність, а властива цим системам певна обмеженість під час використання так званих нетрадиційних галузях, де потрібні гранично складні структури даних.
26. Дайте характеристику однорідності
27-28. Що таке відношення і чим визначається формат. ім’я атрибутів та домени
Номер
Пункт відправлення
Пункт прибуття
Час вильоту
Час прибуття
83
Київ
Харків
08:30
10:45
84
Харків
Київ
12:00
14:15
101
Київ
Івано-Франківськ
14:00
17:33
111
Київ
Львів
09:15
10:17
112
Львів
Київ
16:28
17:40
Кожен політ поданий сукупністю значень, взятими по одному із кожного стовпчика таблиці. Є обмеження, що може з’явитися у визначеному стовпчику. Стовпчик з ім’ям «пункт відправлення» містить назви аеропортів, стовпчик «час прибуття» та «час вильоту» містить моменти часу доби. Інформаційні значення окремого рядка не залежить від порядку стовпчиків. Деякі стовпці можна переставити місцями без зміни змісту. Оскільки кожен рейс має окремий номер, тому кожен рейс представлений одним рядком. Розклад, поданий у даній таблиці, являє собою приклад відношення типу «Рейс». Формат відношення визначається множиною імен (міток) стовпчиків: (номер; пункт відправлення;…; час прибуття). Ці мітки називаються іменами атрибутів. Кожному імені атрибута ставиться у відповідність множина припустимих для відповідного стовпчика значень. Ця множина називається доменом даного імені атрибута. Рядки відношення називаються кортежами. Кортежі відношення утворюють множину, тому що рядки не дублюються.
29.
Схема реляційного відношення має такі властивості:
Реляційне відношення має ім’я
Імена атрибутів в межах схеми одного реляційного відношення має бути унікальними
Порядок атрибутів у схемі реляційного відношення не є суттєвими, оскільки звернення до атрибута здійснюється за його іменем а не за номером
30. Схемою відношення R називається кінцева множина атрибутів, кожному імені атрибута Аі ставиться у відповідність множина Di що називається доменом атрибута Аі де і=[1, n]. Домен атрибута Аі також буде позначати наступним чином dom(Ai). Імена атрибутів у літературі називають символами атрибутів чи атрибутами. Домени є довільними непустими кінцевими або перечислювальними множинами.
Нехай D=D1UD2U….UDn тоді відношення r зі схемою R – це кінцева множина відображень {t1, t2, … , tr} з R у D, причому кожне відображення tєr і повинно задовольняти обмеження t{Ai}єDi. Ці відображення називаються кортежами.
31. Нехай D=D1UD2U….UDn тоді відношення r зі схемою R – це кінцева множина відображень {t1, t2, … , tr} з R у D, причому кожне відображення tєr і повинно задовольняти обмеження t{Ai}єDi. Ці відображення називаються кортежами.
32. У будь-якому реляційному відношенні можна виділити таку множину атрибутів, що набори відповідних їм значень однозначно ідентифікуватимуть кортежі відношення. Це випливає з того, що відношення є різновидом множини, а, отже, не може містити кортежі, що повторюються. Тобто уся множина атрибутів реляційного відношення унікально ідентифікує кортежі. Множина атрибутів, що однозначно ідентифікують кортежі РВ називається ключем. Ключ відношення r зі схемою R є підмножиною k={B1, B2,…, Bm}(R з наступною властивістю: для будь-яких 2-х різноманітних кортежів t1 і t2 r існує таке BєK при якому t1(B)не=t2(B). Іншими словами, не існує 2-х кортежів, що мають однакове значення на усіх атрибутах із К. це можна записати як t1(K)не=t2(K) тобто достатньо знати К-значення кортежу, щоб ідентифікувати кортеж однозначно.
33-34. Також ключ може бути включений в схему відношення. Будь-яке відношення r(R) має АС в якості ключа. Відношення може мати кілька різних ключів. Ключ називається простим, якщо складається з одного атрибута і складеним – якщо з кількою атрибутів. Ключ називається надлишковим якщо певна його підмножина також є ключем. Ключ, що не є надлишковим називають мінімальним. Іноді надлишковий ключ називають супер ключем, а мінімальний – можливим ключем. Реляційне відношення може мати багато можливих ключів, але лише один з них є первинний. Ключі, що явно перераховані реляційною схемою називаються виділеними ключами. Також можуть бути ключі відмінні від виділених. Вони називаються неявними ключами.
35. Первинний ключ має наступні властивості:
кожне реляційне відношення має 1 і лише 1 первинний ключ.
Значення усіх атрибутів первинного ключа не можуть бути невизначеними, оскільки він однозначно повинен ідентифікувати усі кортежі будь-якого екземпляра реляційного відношення.
Значення первинного ключа не можуть повторюватися, але допускається повторення значень частини складеного первинного ключа.
Апріорі значення первинного ключа не впливають на порядок кортежів у табличному зображенні реляційного відношення. хоча інколи таблиці впорядковують за ключем.
Первинний ключ не впливає на доступ до кортежів, який може бути здійснено за значенням будь-якого атрибути чи набору атрибутів, незалежно від того, чи є він первинним ключем.
36. Зовнішні ключі мають такі властивості:
Значення зовнішнього ключа завжди посилається на відповідне значення первинного ключа. Тобто будь-яке значення зовнішнього ключа має бути значенням первинного ключа іншого відношення.
Значення зовнішнього ключа на відміну від значення первинного ключа можуть бути невизначеними та повторюватися в межах реляційного відношення.
37. Реляційна алгебра є алгеброю в строгому класичному розумінні її визначення. Елементами основної множини є реляційні відношення. у зв’язку з цим операції алгебри можуть вкладатись одна в одну, тобто аргументом певної операції може бути результат виконання іншої операції. Це дає можливість записувати запити різного рівня складності у вигляді виразів, що містять вкладені одна в одну операції.
Реляційні оператори – це оператори, що містять в собі ціле відношення.
38. Нехай dom(R) множина над атрибутами R та їх доменів доповнення r(R) можна визначити як наступну різницю r(=dom(R)-r. Проте якщо якийсь атрибут має нескінченним dom то r буде також нескінченним і не буде відношенням.
Модифікована версія доповнення, що називається активним доповненням завжди дає відношення. якщо r(A1, A2, …,An) – це відношення і Di=dom(Ai), то активним доменом Аі називається множина adom(Ai, r)={dєDi та існує tєr із t(Ai)=d}. Нехай adom(R, r) це множина усіх атрибутів та їх активних атрибутів відносно r. Активним доповненням r-=adom(R, r)-r. Варто зазначити, що r- завжди відношення.
39. Універсум – це множина усіх можливих кортежів з цією схемою. До таких відношень можуть бути застосовані булеві операції.
40. Оператор вибору
Вибір – це унарна операція над відношеннями. Результатом її застосування до відношення r є інше відношення, що являє собою підмножину кортежів r, що мають визначені значення у виді атрибутів. Нехай r це відношення зі схемою R, А – це атрибут, і а – елемент з dom(a). Операція вибору позначається як (А=а(r) та означає вибрати в n кортежі, в яких а=А. якщо розглядати кортежі як відображення, тоді можна записати r’(R)={tєr|t(A)=a}. Оператори вибору комутують щодо їх композиції. Нехай r(R) – це відношення, А та В – атрибути R, нехай має місце аєdom(A) та bєdom(B), тоді завжди є можливою наступна тотожність (А=a((B=b(r))= (B=b((A=a(r)). Оператор є дистрибутивним щодо бінарних булевих операцій. Тобто можна записати, що (A=a(r(s)= (A=a(r)((A=a(s) де ( - це (((.
41.Оператор проекції
Також є унарним оператор на відношеннях, але якщо оператор вибору вибирає підмножину рядків у відношенні, то оператор проекції вибирає множину стовпців. Нехай r це відношення зі схемою R, Х – це підмножина з R, тоді проекція позначається ПХ(r) є відношення r’(Х) яке отримане викреслюванням стовпців, що відповідають атрибутам R-X. Розглядаючи кортежі як відображення, оператор проекцій можна записати в наступному вигляді: r’={t(X)|tєr}. Якщо 2 проекції виконуються послідовно і 2-га з них власна, то вона поглинає першу. Якщо ПY застосовувати до ПХ, то результат буде таким самим як застосування ПY до r, якщо початкове застосування ПY було власним. Це можна записати наступним чином: якщо для даного r(R) Y(X(R, тоді ПY(ПХ(r))= ПY(r). Аналогічне твердження є справедливим для послідовності проекцій, тобто якщо Х1(Х2(…(Xm(R тоді ПХ1(ПХ2(…Пm(r)))= ПХ1(r) проекція комутує в вибором, коли атрибут знаходиться серед атрибутів множини на яких здійснювалася проекція.
42. З’єднання – це бінарний оператор для комбінування 2-х відношень. Проілюструємо його роботу на прикладі. В загальному випадку оператор з’єднання комбінує 2 відношення по усіх їх загальних атрибутах. Розглянемо 2 відношення: r(R) та s(S). Вважатимемо, що RS=T(RS=R(S) (з’єднанням відношень), що записується наступним чином |><|ва є відношення q(T), що містить усі t кортежі, такі, що існують trєr та tsєs, R(S є підмножиною обох, і отже можна записати, що tr(R(S)=ts(R(S). Таким чином кожен кортеж у q є комбінацією кортежу з r і кортежу з s із рівними R(S значеннями.
43. Оператор поділу
Нехай r(R) та s(S) це відношення, причому S(R. Визначимо R’=R-S. Тоді r/S – це відношення r’(R’)={t| при якому для кожного кортежу tєS існує кортеж trєr такий, що tr(R’)=r, а tr(S)=s}. Відношення r є часткою від ділення і позначається r:-s. Існує інший спосіб визначення: r:-s – це максимальна підмножина r’ множини (R(r) такої, що r’|><|s. З’єднання в цьому випадку є декартовим добутком.
44. Перейменування атрибутів
Щоб формально ввести нове відношення, визначимо оператор перейменування δ. Нехай r – це відношення зі схемою R. А – атрибут, що належить R, а B - це атрибут, що не належить R-A. Припустимо, що R’=(R-A)B. Тоді R-Aперейменоване в В, що позначається δА<-B(r) є відношенням r’(R’)={t’|t’(R-A), що рівне t(R-A) і t’(B)=t(A)}. Потрібно, щоб А та В мали той самий домен.
Варто зазначити, що одночасне перейменування іноді не може бути записане у вигляді послідовності перейменувань окремих атрибутів без введення додаткового атрибутного символу.
45. Оператор екві-з’єднання
У визначенні оператора з’єднання, поданого вище, відношення можуть комбінуватися лише по однойменних стовпцях та повинні комбінуватися по усіх таких стовпцях. Раніше було показано, як провести з’єднання по підмножині таких стовпців. Відношення також можуть з’єднуватись по стовпцях із різними іменами атрибутів, але рівними доменами. Може існувати атрибут А такий, що АєR і AєS. В еквіз’єднані r та s бажано, щоб кожен стовпець існував при появі А. для цього потрібно ввести умову R(S=(не пуста множина). Якщо R та S мають не пустий перетин, тоді можна перейменувати атрибути r та s так, щоб перетин став пустим. Щоб підкреслити різницю між з’єднанням та еквіз’єднанням, з’єднання називатимемо природнім з’єднанням. Еквіз’єднання є зручнішим, оскільки може бути виражене через перейменування та природне з’єднання. Природне з’єднання також може мати вираз, який використовує еквіз’єднання.
46. Оператори об’єднання, перетину, різниці, активного доповнення, ділення та перейменування разом із постійними відношеннями та регулярними відношеннями відносяться до реляційної алгебри. Будь-який правильно побудований вираз за допомогою цих операторів та відношень називається алгебраїчним виразом. Для даного АВ Е та даних актуальних значень усіх відношень е, можна визначити е та отримати єдине відношення. Тобто Е є відображенням із сукупності відношень у відношення.
47. Алгебраїчні відношення як відображення
Оскільки результатом кожної реляційної операції є одне відношення, то кожне АВ визначає функцію, яка відображає множину відношень в одне відношення. Схема цього відношення залежить від схеми множини цього відношення, які складають алгебраїчний вираз Е. Дана схема позначається sch(E) та називається схемою АВЕ. sch(E) можна визначити рекурсивно згідно наступних правил:
, то sch є схемою відношення Ri
Якщо R – постійне відношення, то sch(E) є схемою постійного відношення
Якщо чи (т(Е), де т – деяка множина, тоді можна записати: sch(E)=sch(E1)
Якщо Е=Пх(Е1), тоді можна записати, що sch(E)=X
Якщо Е=Е1+Е2, тоді sch(E)=sch(E1)-sch(E2)
Якщо Е=Е1|><|E2 чи Е=Е1(С)Е2 для деякої множини умов С, тоді sch(E)-sch(E1)(sch(E2)
Якщо Е а1, а2, … , аn(b1, b2, …, bn (E1)тоді sch(E)=(sch(E1)-a1, a2, …, an)b1, b2, …, bn
48.Обмеження множини операторів
Як зазначалося, реляційні оператори не є незалежними. Існує звуження (обмеження) множини операторів, яка має таку ж потужність, що і нова множина.
Теорема: нехай Е-вираз над реляційною алгеброю R, що використовує
23.03.2015 14:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора