Введение в оптимизацию запросов

Реляционные операции

Основные операторы реляционной алгебры были определены Э.Ф. Коддом, когда он опубликовал свою основополагающую работу по языкам манипулирования данными в реляционной модели в 1972 году. Операции, определенные в этой реляционной алгебре, формируют логические операторы, которые должны быть обработаны оптимизатором. Эти логические операторы являются неявными для синтаксиса команд SQL DML, но именно они и обрабатываются СУБД.

Операции реляционной алгебры имеют на входе одно или более отношений на входе и одно отношение на выходе. Отношением является просто таблица некоторой степени n, где n - число атрибутов (или колонок) в таблице. Эти операторы разделяются на два класса: теоретико-множественные операции (traditional set operations) и специальные реляционные операторы (special relational operators). В то время как использование теоретико-множественных операций обычно достаточно для обработки большинства реляционных запросов, специальные операторы определяют желаемый результат более эффективно. Этот последний класс будет изучен в этом разделе более подробно, в то время как теоретико-множественные операции будут определены в общих чертах (предполагается, что они хорошо известны после изучения предыдущих л екций этого курса).

Теоретико-множественные операции

Главное отличие теоретико-множественных операций (за исключением декартова произведения) от всех других, выполняемых СУБД, состоит в том, что отношения, используемые на входе этих операций, должны иметь одинаковое число колонок. При этом каждый соответствующий атрибут определяется на одном и том же домене. Это означает, что каждая таблица должна иметь одинаковое число колонок и каждая пара колонок для любой позиции таблицы должна быть определена с одинаковым типом и масштабом.

• Объединение (Union).

  Объединение двух отношений есть множество всех строк, принадлежащих либо каждому из них, либо обоим вместе. Оно может быть сформировано добавлением одной таблицы к другой и исключением дублированных строк.
• Пересечение (Intersection).
• Пересечение двух отношений состоит из строк, которые принадлежат обоим отношениям. Любая строка, которая находится только в одной таблице, но не находится в другой, не является членом пересечения.
• Разность (Difference).

  двух отношений есть все строки, которые принадлежат первому отношению, но не принадлежат второму. Заметим, что эта операция не коммутативна, т.е. А-В<>В-А.
• Декартово произведение (Cartesian product).

  Декартовым произведением двух отношений является таблица, получаемая конкатенацией каждой строки одной таблицы с каждой строкой другой таблицы. Таблица, получаемая в результате этой операции, содержит число строк, равное произведению числа строк исходных таблиц. Это означает, что если имеется две таблицы с 15 и 50 строками соответственно, то их декартово произведение есть таблица с 750 строками. Как указывалось выше, это единственная теоретико-множественная операция, которая допускает различный формат исходных таблиц.