Algebra Relacional. Bases de Datos 2 - Tecnologo de Informatica. BD2 - Algebra Relacoinal
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- Juan Manuel Farías Suárez
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1 Algebra Relacional Bases de Datos 2 - Tecnologo de Informatica
2 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
3 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
4 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
5 Visión general Conjunto de operadores para consultar BD- Rs. Define conjunto de ops estándar en BD- Rs. Operadores que reciben relaciones y devuelven relaciones: Sobre conjuntos de tuplas: Unión, Diferencia, Producto Cartesiano. Específicos para BDs Rel. Selección, Proyección, Join.
6 El Algebra Relacional Sintaxis Qué símbolos se utilizan para cada operador y qué parámetros recibe. Semántica Cuál es el esquema del resultado?. Cuál es la instancia del resultado?. Qué condiciones se deben cumplir para que se pueda aplicar el operador?.
7 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
8 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
9 Selección Descripción general Permite obtener las tuplas que cumplen una cierta condición. Sintaxis: σ <condicion> (< relacion >) donde: condicion es una condición lógica sobre valores de los atributos de las tuplas resultado. relacion es una relación o expresión relacional
10 Selección Descripción general Sea R una relación y θ una condición. σ θ (R) da como resultado otra relación con esquema igual que el de R con instancia el conjunto de tuplas de las instancias de R que cumplen con θ
11 Selección Ejemplos Figura : Esq. base de datos relacional Empresa
12 Selección Ejemplos σ APELLIDO1=GONZALEZ (EMPLEADO) σ SUELDO>3000 (EMPLEADO) σ APELLIDO1=GONZALEZ and SUELDO>3000 (EMPLEADO) σ not (APELLIDO1=GONZALEZ and SUELDO>3000) (EMPLEADO) σ APELLIDO1=APELLIDO2 (EMPLEADO)
13 Selección Ejemplos σ APELLIDO1=GONZALEZ (EMPLEADO) σ SUELDO>3000 (EMPLEADO) σ APELLIDO1=GONZALEZ and SUELDO>3000 (EMPLEADO) σ not (APELLIDO1=GONZALEZ and SUELDO>3000) (EMPLEADO) σ APELLIDO1=APELLIDO2 (EMPLEADO)
14 Proyección Descripción general Permite obtener las tuplas con un cierto conjunto de atributos. Sintaxis: π <lista_atributos> (< relacion >) donde: lista_atributos es una lista de atributos a aparecer en la relación resultado. relacion es una relación o expresión relacional
15 Proyección Descripción general Sea R una relación. π A1,...,A n (R) da como resultado otra relación con esquema (A 1,..., A n ) con tuplas formadas a partir de las de R tomando los valores para los atributos A 1,..., A n Observación: Como no se admiten tuplas repetidas, al realizar una proyección, podrían quedar menos tuplas que en la relación de partida.
16 Proyección Ejemplos π SEXO,SUELDO (EMPLEADO)
17 Secuencia de operaciones Descripción general Podemos escribir las operaciones como una única expresión de álgebra relacional anidando dichas operaciones, o aplicar una sola expresión una única vez y crear relaciones intermedias. Única expresión: π NOMBRE,APELLIDO1,SUELDO (σ Dno=5 (EMPLEADO)) Relación intermedia: DEP5_EMPS (NOMBRE, APELLIDO,..., SALARIO,... ) σ Dno=5 (EMPLEADO) RESULTADO π NOMBRE,APELLIDO,SALARIO (DEP5_EMPS)
18 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
19 Unión Descripción general Permite obtener la Unión de dos relaciones tomadas como conjuntos de tuplas. Sintaxis: (< relacion >) (< relacion >) donde: relacion es una relación o expresión relacional
20 Unión Descripción general Sean R y S dos relaciones con igual esquema (o compatible). La operación: (R S) da como resultado otra relación cuyo esquema es igual al de R (y S) y tiene como conjunto de tuplas a la unión de las de R y las de S.
21 Intersección Descripción general Permite obtener la Intersección de dos relaciones tomadas como conjuntos de tuplas. Sintaxis: (< relacion >) (< relacion >) donde: relacion es una relación o expresión relacional
22 Intersección Descripción general Sean R y S dos relaciones con igual esquema (o compatible). La operación: (R S) da como resultado otra relación cuyo esquema es igual al de R (y S) y tiene como conjunto de tuplas a la intersección de las de R y las de S.
23 Diferencia Descripción general Permite obtener la Diferencia de dos relaciones tomadas como conjuntos de tuplas. Sintaxis: (< relacion >) (< relacion >) donde: relacion es una relación o expresión relacional
24 Diferencia Descripción general Sean R y S dos relaciones con igual esquema (o compatible). La operación: (R S) da como resultado otra relación cuyo esquema es igual al de R (y S) y tiene como conjunto de tuplas a la resta de las de R menos las de S.
25 Cuestionario Unión, Intersección, Resta (R (S T )) = ((R S) T )? La Intersección ( ) también es una operación asociativa? La Union e Intersección son conmutativas La resta también lo es?
26 Producto Cartesiano Descripción general Permite obtener el Producto Cartesiano de dos relaciones tomadas como conjuntos de tuplas. Sintaxis: (< relacion >) (< relacion >) donde: relacion es una relación o expresión relacional
27 Producto Cartesiano Descripción general Sean R y S dos relaciones con esquemas (A 1,..., A n ) y (B 1,..., B m ) respectivamente. La operación: (R S) da como resultado otra relación cuyo esquema es (A 1,..., A n, B 1,..., B m ) y cuyas tuplas son generadas por todas las combinaciones posibles de las de R con las de S.
28 Producto Cartesiano Ejemplos FABS #f Nombre Direcc 1 Juan d1 2 Pedro d2 4 Maria d3 5 Ana d2 6 Pedro d4 9 Pepe d5 10 Laura d4 13 Maria d3 15 Pedro d1 16 Oscar d3 19 Juan d4 PRODS #p Desc 1 t1 2 t2 3 t3 5 t2 6 t3 7 t4 9 t2 10 t1 11 t3 12 t2 15 t3 VENTAS #f #p Precio
29 Producto Cartesiano Ejemplos σ #p<3 (PRODS) σ #p<3 (VENTAS) da como resultado: #p Desc #f #p Precio 1 t t t t Este operador permite combinar las tuplas de dos tablas
30 Producto Cartesiano Ejemplos π $2,$3,$4,$5 (σ $1<3 (PRODS) σ $2<3 (VENTAS)) da como resultado: Desc #f #p Precio t t t t La notación de atributos numerados también puede ser usada en la selección.
31 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
32 Operadores Derivados Operaciones relacionales binarias Los operadores presentados antes son los básicos del Álgebra Relacional (conjunto completo de operaciones). Se definen otros que se pueden expresar en función de los básicos, pero que expresan operaciones importantes dado que se usan habitualmente. Estos operadores son: Join: Permite expresar la combinación de tablas. División: Permite obtener los datos que se relacionan con todos los elementos de otro conjunto.
33 Join Descripción general Permite combinar tuplas de dos relaciones a través de una condición sobre los atributos. Corresponde a una Selección sobre el Producto Cartesiano de las relaciones Sintaxis: (< relacion >) <condicion> (< relacion >)
34 Join Descripción general Cómo se ejecuta el Join? Cuando se realiza un Join entre dos relaciones (R y S), cada vez que una tupla de R y otra de S cumplen la condición del join, se genera una tupla en el resultado. Para que se genere una tupla en el resultado alcanza con que exista una tupla en R y otra en S que se conecten por la condición del Join.
35 Θ-Join Descripción general Sean R y S dos relaciones y θ una condición, la operación: R θ S es equivalente a realizar: σ θ (R S) Cuál es el esquema resultado?
36 Join Natural Descripción general Sean R y S dos relaciones, la operación: R S es equivalente a realizar: Θ-Join con la condición de igualdad entre los atributos de igual nombre y luego proyectar eliminando columndas con nombre repetido
37 Join Natural Ejemplos 1 Dar los nombres de fabricantes y la descripción de los productos que vende π Nombre,Desc ((FABS VENTAS) PRODS) 2 Dar descripción y precio de productos vendidos por Juan. π Desc,Precio ((σ Nombre=Juan (FABS) VENTAS) PRODS)
38 División Descripción general Sean R y S dos relaciones con esquemas (A 1,..., A n, B 1,..., B m ) y (B 1,..., B m ) respectivamente. La operación: (R S) da como resultado otra relación cuyo esquema es (A 1,..., A n ) y su contenido son las tuplas tomadas a partir de las de r (R) tales que su valor (a 1,..., a n ) está asociado en r (R) con TODOS los valores (b 1,..., b m ) que están en s (S)
39 División Ejemplos Sean R y S, y Q = R S R( A, B ) S( B ) Q( A ) a 1 b 1 b 1 a 2 a 1 b 2 b 2 = a 2 b 1 b 3 a 2 b 2 a 2 b 3 a 2 b 4 a 3 b 1 a 3 b 3
40 División Ejemplos Observación: Las tuplas solución deben estar relacionadas con todos los valores de S, pero NO se exige que lo este solo con esos valores. Pueden estar relacionadas con otros valores Ejemplo: Dar los #p vendidos por todos los fabricantes Resultado: π #p,#f (VENTAS) π #f (FABS)
41 División Ejemplos 1 Dar los #p vendidos por todos los fabricantes que venden algún producto. π #p,#f (VENTAS) π #f (VENTAS) 2 Dar los #f que venden todos los productos vendidos por algún fabricante. π #f,#p (VENTAS) π #p (VENTAS)
42 División Ejemplos 3 Dar los #f que venden todos los productos con descripción "t1". VEND_T 1 π #f,#p (VENTAS) π #f (σ Desc=t1 (PRODS)) 4 Dar nombre y dirección de fabricantes que venden todos los productos con descripción "t1". π Nombre,Direc (FABS VEND_T 1)
43 División En función de operadores base La división se puede expresar en función de operadores base. T (X) R(X, Y ) S(Y ) T 1 π X (R) Valores base a incluir en el resultado. T 2 π X ((T 1 S) R) Tuplas de R a las que les falta relacionarse en R con algún elemento de S. Lo que NO se quiere en el resultado. T T 1 T 2
44 División En función de operadores base La división se puede expresar en función de operadores base. T (X) R(X, Y ) S(Y ) T 1 π X (R) Valores base a incluir en el resultado. T 2 π X ((T 1 S) R) Tuplas de R a las que les falta relacionarse en R con algún elemento de S. Lo que NO se quiere en el resultado. T T 1 T 2
45 División En función de operadores base La división se puede expresar en función de operadores base. T (X) R(X, Y ) S(Y ) T 1 π X (R) Valores base a incluir en el resultado. T 2 π X ((T 1 S) R) Tuplas de R a las que les falta relacionarse en R con algún elemento de S. Lo que NO se quiere en el resultado. T T 1 T 2
46 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
47 Árbol de consultas Representación de consultas Notación usada habitualmente en sistemas relacionales para representar consultas internamente. Recibe el nombre de árbol de consulta, o también árbol de evaluación de consulta o árbol de ejecución de consulta. Es una estructura de datos en árbol que se corresponde con una expresión de álgebra relacional. Representa: Las relaciones de entrada de la consulta como los nodos hoja del árbol. Las operaciones como nodos internos.
48 Árbol de consultas Ejecución Ejecución: 1 Se ejecuta la operación de un nodo interno, siempre que estén disponibles sus operandos. 2 Reemplazar ese nodo interno por la relación que resulta de la ejecución de la operación. El proceso concluye cuando se ejecuta el nodo raíz y se obtiene la relación resultante de la consulta.
49 Árbol de consultas Ejemplo π NumProyecto,NumDptoProyecto,Apellido1,Direccion,FechaNac (((σ UbicacionProyecto= Gijon (PROYECTO)) NumDptoProyecto=NumeroDpto (DEPARTAMENTO)) DniDirector=Dni (EMPLEADO)) Qué árbol representa esta consulta? Cuál es su orden de ejecución?
50 Árbol de consulta Ejemplo π NumProyecto,NumDptoProyecto,Apellido1,Direccion,FechaNac D.DniDirector=E.Dni P.NumDptoProyecto=D.NumeroDpto E EMPLEADO σ P.UbicacionProyecto= Gijon D DEPARTAMENTO P PROYECTO
51 Outline 1 Introducción Vision general 2 Operadores Operaciones relacionales unarias Operaciones de la teoría de conjuntos Operadores derivados 3 Árbol de consulta 4 Operadores relacionales adicionales
52 Operadores relacionales adicionales Projección generalizada: π F 1,F 2,Fn (R) Funciones de agregación: SUM, AVERAGE, MAXIMUM, MINIMUM, COUNT Función de agrupamiento: <atributos_agrupacion>i <lista_funciones> (R) Operaciones de recursión: Cierre recursivo Concatenación Externa (Outer Join) Union Externa (Outer Union)
53 Recursión Cierre Recursivo El cierre recursivo es una operación que se aplica a una relación recursiva entre las tuplas del mismo tipo. No puede especificarse en el álgebra relacional básico. El álgebra relacional resuelve la recursión si se limitan los niveles de recursividad.
54 Recursión Cierre Recursivo Figura : Supervisados por Ochoa directamente Figura : Los supervisados por los que supervisa Ochoa
55 Concatenación Externa Outer Join Permiten preservar como resultado del Join todas las tuplas en R, o en S, o aquellas en ambas relaciones idependientemente de si tienen tuplas conectadas en la otra relación.
56 Concatenación Externa Outer Join Concatenación externa izquierda: R <condicion> S Concatenación externa derecha: R <condicion> S Concatenación externa completa (Full Outer Join)
57 Unión Externa Permite obtener la unión de tuplas de dos relaciones en el caso de que esas relaciones no sean compatibles con la unión. Sean R(X,Y) y S(X,Z) dos relaciones que son parcialmente compatibles, la unión externa da como resultado una relación de la forma T(X,Y,Z)
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