Databases I Domeincalculus Martin Caminada / Wiebren de Jonge Vrije Universiteit, Amsterdam definitieve versie 2002.

Presentatie over: "Databases I Domeincalculus Martin Caminada / Wiebren de Jonge Vrije Universiteit, Amsterdam definitieve versie 2002."— Transcript van de presentatie:

1 Databases I Domeincalculus Martin Caminada / Wiebren de Jonge Vrije Universiteit, Amsterdam definitieve versie 2002

2 Te behandelen querietalen u relationele algebra u domeincalculus u tupelcalculus u SQL

3 Voorbeeld Database DEPARTMENT D#NAMEBUDGET D1engineering500,000 D2sales200,000 DEPENDENT EMPLOYEEE#NAME REL E#NAME BDATE D# E3Mary daughter E1John 28-08-1964 D1 E3Sue wife E2Joe 04-04-1968 D1 E4Suzie daughter E3Jack 03-09-1969 D1 E4Tom son E4Will 21-03-1971 D2 E4Mary wife E5Bridget 22-01-1972 D2

4 Domeincalculus “Geef de naam en geboortedatum van de employees die in D2 werken” { (n, b) | EMPLOYEE( name: n, bdate: b, D#: “D2” ) } notatie boek: { n, b | EMPLOYEE( e, n, b, “D2” ) } soms ook in boek: { n, b |  e  d EMPLOYEE( e, n, b, d ) AND e=“E5” } Onze notatie: u geef namen van attributen expliciet weer u laat attributen die je niet nodig hebt gewoon weg u constanten toegestaan als specificatie attribuutwaarden

5 Domeincalculus Algemene vorm: { (v 1, v 2, …, v n ) | CONDITIE(v 1, v 2, …, v n ) } CONDITIE is een formule in predicaatlogica (met v 1, v 2, …, v n als vrije variabelen), opgebouwd uit de volgende atomen: –REL(A 1 : a 1, A 2 : a 2, …, A n : a n ) met a 1, a 2, …, a n variabelen of constanten –v i op v j met v i en v j variabelen en op  { , , , , ,  } –v i op c (of: c op v i ) met v i variabele, c constante en op  { , , , , ,  }

6 Voorbeeld query (  /  ) “Geef de namen en E#’s van employees die voor 1970 zijn geboren” { (n, e) |  b (EMPLOYEE( E#: e, name: n, bdate: b )  b < “01-01-1970” ) } ne JohnE1 JoeE2 JackE3

7 Voorbeeld query (  ) “Geef de namen van de dependents van Will” { (n) |  e (EMPLOYEE(E#: e, name: “Will”)  DEPENDENT(E#: e, name: n)) } n Suzie Tom Mary

8 Voorbeeld Database SECRETARY NAME E# BDATE ADDRESS TSPEED Sue E1 21-08-1971 Singel 30 80 Mary E2 18-12-1968 Damrak 18 90 SALESMAN NAME E# BDATE ADDRESS LIMIT John E3 08-08-1969 Rokin 21 50 000 Joe E4 09-10-1970 Nes 87 75 000 ENGINEER NAME E# BDATE ADDRESS SPECIAL Jack E5 02-02-1972 NZVBW 13 electronics Jill E6 01-01-1971 NZABW 15 software

9 Voorbeeld query (  ) “Geef voor iedere employee (= secretary, salesman of engineer) z’n E# en naam” { (e, n) | SECRETARY(E#: e, name: n)  SALESMAN(E#: e, name: n)  ENGINEER(E#: e, name: n) } en E1Sue E2Mary E3John E4Joe E5Jack E6Jill

10 Voorbeeld query (  ) “Geef de E#’s en namen van de ongehuwde engineering- employees” { (e, n) |  d (EMPLOYEE(E#: e, name: n, D#: d)  DEPARTMENT(D#: d, name: “engineering”)   DEPENDENT(E#: e, REL: “husband”)   DEPENDENT(E#: e, REL: “wife”) ) } en E1John E2Joe in feite maak je hier gebruik van de Closed World Assumption

11 Voorbeeld query (  ) (alternatief) “Geef de E#’s en namen van de ongehuwde engineering- employees” { (e, n) |  d (EMPLOYEE(E#: e, name: n, D#: d)  DEPARTMENT(D#: d, name: “engineering”)   r (DEPENDENT(E#: e, REL: r)  (r=“husband”  r=“wife”)) }

12 Voorbeeld query (  ) “Geef de E#’s van de employees die werken aan alle projecten” { (e) |  j (PROJECT(J#: j)  EMP_PROJ(E#: e, J#: j)) } e E3

13 Voorbeeld Database PROJECT J#NAME J1build-intranet J2market-research EMP_PROJ EMPLOYEEE#J# E#NAME BDATE D# E2J1 E1John 28-08-1964 D1 E3J1 E2Joe 04-04-1968 D1 E3J2 E3Jack 03-09-1969 D1 E4J2 E4Will 21-03-1971 D2 E5J2 E5Bridget 22-01-1972 D2

14 Voorbeeld query (  ) “Geef alle paren (naam + adres) van mannen en vrouwen, ongeacht of ze in elkaars gewenste leeftijdscategorie vallen” { (mn, ma, vn, va) | M_ZOEKENDE(m_naam: mn, m_adres: ma)  V_ZOEKENDE(v_naam: vn, v_adres: va) }

15 Voorbeeld Database M_ZOEKENDE M_NAAM M_ADRESM_GJAAR M_MINJ M_MAXJ TeunNes 30 1950 19501960 WimSingel 23 1955 19501960 SjonDamstr 9 1975 19751980 V_ZOEKENDE V_NAAM V_ADRES V_GJAARV_MINJ V_MAXJ Truus Amstel 80 1953 19501960 Bep Rokin 42 1959 19501960 Anita NZVBW 18 1980 19751980

16 Resultaat query mn mavn va Teun Nes 30Truus Amstel 80 Teun Nes 30Bep Rokin 42 Teun Nes 30Anita NZVBW 18 Wim Singel 23Truus Amstel 80 Wim Singel 23Bep Rokin 42 Wim Singel 23Anita NZVBW 18 Sjon Damstr 9Truus Amstel 80 Sjon Damstr 9Bep Rokin 42 Sjon Damstr 9Anita NZVBW 18

17 Resultaat query (alternatief) PAAR m_naamm_adresv_naamv_adres TeunNes 30Truus Amstel 80 Teun Nes 30Bep Rokin 42 Teun Nes 30Anita NZVBW 18 Wim Singel 23Truus Amstel 80 Wim Singel 23Bep Rokin 42 Wim Singel 23Anita NZVBW 18 Sjon Damstr 9Truus Amstel 80 Sjon Damstr 9Bep Rokin 42 Sjon Damstr 9Anita NZVBW 18

18 Voorbeeld query (alternatief) “Geef alle paren (naam + adres) van mannen en vrouwen, ongeacht of ze in elkaars gewenste leeftijdscategorie vallen” { PAAR(m_naam: mn, m_adres: ma, v_naam: vn, v_adres: va) | M_ZOEKENDE(m_naam: mn, m_adres: ma)  V_ZOEKENDE(v_naam: vn, v_adres: va) }

19 Relationeel compleet u domeincalculus is relationeel compleet; je kunt er dezelfde queries mee opstellen als met de operaties { , , , ,  } in relationele algebra u queries met de operaties outer join, outer union of aggregate functions kunnen niet noodzakelijkerwijs in domeincalculus worden uitgedrukt

20 Voorbeeld complexe queries (I) ZOEKENDE NAAM ADRES GESL GJAARMINJ MAXJ Teun Nes 30 M 19501950 1960 Wim Singel 23 M 19551950 1960 Sjon Damstr 9 M 19751975 1980 Truus Amstel 80 V 19531950 1960 Bep Rokin 42 V 19591950 1960 Anita NZVBW 18 V 19801975 1980 “Geef de namen en adressen van alle eventuele paren (d.w.z. personen van tegenovergesteld geslacht die binnen elkaars gewenste leeftijdscategorie vallen)”

21 Voorbeeld query (I) “Geef de namen en adressen van alle eventuele paren (d.w.z. personen van tegenovergesteld geslacht die binnen elkaars gewenste leeftijdscategorie vallen)” { (mn, ma, vn, va) |  m_gjaar  m_minj  m_maxj  v_gjaar  v_minj  v_maxj (ZOEKENDE(naam: mn, adres: ma, gesl: ‘M’, gjaar: m_gjaar, minj: m_minj, maxj: m_maxj)  ZOEKENDE(naam: vn, adres: va, gesl: ‘V’, gjaar: v_gjaar, minj: v_minj, maxj: v_maxj)  v_minj  m_gjaar  m_gjaar  v_maxj  m_minj  v_gjaar  v_gjaar  m_maxj)

22 Voorbeeld complexe queries (I) mn ma vn va Teun Nes 30 Truus Amstel 80 Teun Nes 30 Bep Rokin 42 Wim Singel 23 Truus Amstel 80 Wim Singel 23 Bep Rokin 42 Sjon Damstr 9 Anita NZVBW 18

23 Voorbeeld complexe queries (II) CAN_SUPPLY SUPPLIERPART PRICE s1 p1 3 s1 p2 3NEEDED s2 p1 2PART s2 p2 3 p1 s2 p3 4 p2 s3 p1 4 p3 s3 p2 3 s3 p3 3 “Geef voor iedere supplier die s3 p4 8 alles kan leveren wat we nodig hebben z’n totaalprijs” (kan niet in domeincalculus)

24 Voorbeeld complexe queries (algebra) “Geef voor iedere supplier die alles kan leveren wat we nodig hebben z’n totaalprijs” TOTAL_SUPPLIERS  (  SUPPLIER, PART CAN_SUPPLY)  NEEDED CAN_SUPPLY_RELEVANT  CAN_SUPPLY  TOTAL_SUPPLIERS  NEEDED RESULT  SUPPLIER F SUM PRICE CAN_SUPPLY_RELEVANT

25 Voorbeeld complexe queries (II) CAN_SUPPLY SUPPLIERPART PRICE s1 p1 3 s1 p2 3NEEDED s2 p1 2PART s2 p2 3 p1 s2 p3 4 p2 s3 p1 4 p3 s3 p2 3 s3 p3 3“Geef de suppliers die s3 p4 8alles kunnen leveren wat we nodig hebben”

26 Voorbeeld complexe queries (II) “Geef de suppliers die alles kunnen leveren wat we nodig hebben” { (s) |  p (NEEDED(part: p)  SUPPLIES(supplier: s, part: p)) } s s2 s3

27 Voorbeeld complexe queries (III) DRAAITFAN_VAN STATIONARTIESTPERSOONARTIEST CountryCarpenters JanOP CountryParton PietMeeuwis NoordzeeHazes JoostBorsato NoordzeeBorsato JoostCarpenters NoordzeeMeeuwis Radio10MeeuwisLUISTERT_NAAR Radio10ElvisPERSOONSTATION Radio10Abba JanRadio10 PietNoordzee JoostRadio10 JoostNoordzee

28 Voorbeeld complexe queries (III) “Geef de artiesten die gedraaid worden op de stations waar Joost naar luistert” { (a) |  s (DRAAIT(station: s, artiest: a)  LUISTERT_NAAR(persoon: “Joost”, station: s) } a Hazes Borsato Meeuwis Elvis Abba

29 Voorbeeld complexe queries (III) “Geef de personen die tenminste naar ieder radiostation luisteren waar Piet ook naar luistert (eventueel ook nog naar andere stations)” { (p) |  s (LUISTERT_NAAR(persoon: “Piet”, station: s)  LUISTERT_NAAR(persoon: p, station: s)) } p Piet Joost

30 Voorbeeld complexe queries (III) “Geef de fans van artiesten die nergens gedraaid worden” { (p) |  a (FAN_VAN(persoon: p, artiest: a)   s DRAAIT(station: s, artiest: a)) } p Jan

31 Herschrijven queries: PNF “Geef de fans van artiesten die nergens gedraaid worden” { (p) |  a (FAN_VAN(persoon: p, artiest: a)   s DRAAIT(station: s, artiest: a)) }  a (FAN_VAN(p, a)   s DRAAIT(s, a))   a (FAN_VAN(p, a)   s  DRAAIT(s, a))(    )   a (  s  DRAAIT(s, a)  FAN_VAN(p, a))(f  d  d  f)   a  s (  DRAAIT(s, a)  FAN_VAN(p, a))(uitbreiden scope  )

32 Prenex Normal Form u Een formule is in Prenex Normal Form (PNF) als alle kwantoren aan het begin van de formule staan: Q 1 x 1 Q 2 x 2 … Q n x n f’ met Q i  { ,  } en f’ formule zonder kwantoren u waarom herschrijven? –vergelijken of twee queries equivalent zijn –herschrijven query soms noodzakelijk wegens beperkingen querytaal –PNF levert in SQL veelal beter leesbare queries op

33 Herschrijfregels PNF (1/2) u  f  f u f  g   f  g u f  g  g  f f  g  g  f u  (f  g)   f   g  (f  g)   f   g u f  (g  h)  (f  g)  (f  h) f  (g  h)  (f  g)  (f  h) u  x f(x)   x  f(x)  x f(x)   x  f(x)

34 Herschrijfregels PNF (2/2) u Qx f(x)  Qy f(y)(d.w.z. vervang alle vrije voorkomens van x in f door y) u Qx f(x)  g  Qx (f(x)  g) Qx f(x)  g  Qx (f(x)  g) u Q 1 x f(x)  Q 2 x g(x)  Q 1 x Q 2 y (f(x)  g(y)) Q 1 x f(x)  Q 2 x g(x)  Q 1 x Q 2 y (f(x)  g(y)) u  x f(x)   y g(y)   x (f(x)  g(x))  x f(x)   y g(y)   x (f(x)  g(x)) u let op:  x f(x)   y g(y)   x (f(x)  g(x))  x f(x)   y g(y)   x (f(x)  g(x))

35 Thuis u nalezen: 9.4 + aanvullingen hoofdstuk 9 u voorbereiden: 9.3 u huiswerk: –opgave 19 (nieuw) –opgave 20 (nieuw) –opgave 4