第四章关系系统及其查询优化 本章内容提要 ·支持关系模型的数据库系统是关系系统。 由于支持关系模型的程度不同,实际的数据库系统可以分 为表式系统、(最小)关系系统、关系完备的和全关系的四 类系统。 ·查询处理是数据库管理系统的核心,而查询优化技术又是 査询处理的关键技术。查询优化一般可分为代数优化和物理 优化。代数优化是指关系代数表达式的优化,物理优化则是 指存取路样和低层操作算法指示变量的选择
本章内容提要 • 支持关系模型的数据库系统是关系系统。 • 由于支持关系模型的程度不同，实际的数据库系统可以分 为表式系统、（最小）关系系统、关系完备的和全关系的四 类系统。 • 查询处理是数据库管理系统的核心，而查询优化技术又是 查询处理的关键技术。查询优化一般可分为代数优化和物理 优化。代数优化是指关系代数表达式的优化，物理优化则是 指存取路样和低层操作算法指示变量的选择。 第四章 关系系统及其查询优化
第四章关系系统及其查询优化 本章量点 关系系统中查询优化的概念、基本原理和技术; 查询优化的一般准则; 查询优化的一般步骤。 本章难点: 查询优化的一般准则; 查询优化的一般步骤
本章重点： 关系系统中查询优化的概念、基本原理和技术； 查询优化的一般准则； 查询优化的一般步骤。 本章难点： 查询优化的一般准则； 查询优化的一般步骤。 第四章 关系系统及其查询优化
第四章系系统及其查询优化 4头系系统 ·关系模型的三要素:关系数据结构 关系操作 关系的完整性 ·关系系统和关系模型是两个密切相关而又不 同的概念。支持关系模型的数据库管理系统 称为关系系统。但是关系模型中并非每一部 分都是同等重要的,所以我们不苛求完全支 持关系模型的系统才能称为关系系统。因此, 我们给出一个关系系统的最小要求以及分类 的定义
• 关系模型的三要素：关系数据结构 关系操作 关系的完整性 • 关系系统和关系模型是两个密切相关而又不 同的概念。支持关系模型的数据库管理系统 称为关系系统。但是关系模型中并非每一部 分都是同等重要的，所以我们不苛求完全支 持关系模型的系统才能称为关系系统。因此， 我们给出一个关系系统的最小要求以及分类 的定义。 第四章 关系系统及其查询优化 4.1 关系系统
第四章系系统及其查询优化 41关系系统 4,7关系系统的定义 个系统可定义为关系系统,当且仅当它 7支持关系关系数据库(关系数据结构) 2支持选择、投影和(自然)连接运算,对这些运算不 必要求定义任何物理存取路径。 ·系统要进行査询优化,以获得较好的性能。这正是关 系系统实施的关键技术
• 4.1.1 关系系统的定义 一个系统可定义为关系系统，当且仅当它： 1.支持关系关系数据库（关系数据结构）； 2.支持选择、投影和（自然）连接运算，对这些运算不 必要求定义任何物理存取路径。 • 系统要进行查询优化，以获得较好的性能。这正是关 系系统实施的关键技术。 第四章 关系系统及其查询优化 4.1 关系系统
第四章关系系統及其查询优化1 关系系统 172关系系统的分类 /定义的关系系统是关系系统的最小要求,许 多实际系统都不同程度地超过了这些要求。 按照EFC的思想,可以把关系系统分类分为四类: 兀表式系统 2{最小)关系系统 3关系完备的系统 1全关系系统
4.1.2 关系系统的分类 4.1.1定义的关系系统是关系系统的最小要求，许 多实际系统都不同程度地超过了这些要求。 按照E.F.Codd的思想，可以把关系系统分类分为四类： 1. 表式系统 2. (最小）关系系统 3. 关系完备的系统 4. 全关系系统 第四章 关系系统及其查询优化4.1 关系系统
第四章关系系统及其查询优化1 关系系统 173全关系系统的十二条基本准则 准则o一个关系型的DBM3必须能完全通过它的关系能 力来管理数据库。一准则o是下面十二条准则的基础 准则z信息准则。 ·准则z保证访问准则。依靠表名、主码和列名的组合 保证能以逻辑方式访问关系数据库中的每个数据项 分量值 准则3空值的系统化处理。 准则4基于关系模型的动态的联机数据字典 准则5统一的数据子语言准则
4.1.3 全关系系统的十二条基本准则 • 准则0 一个关系型的DBMS必须能完全通过它的关系能 力来管理数据库。——准则0是下面十二条准则的基础。 • 准则1 信息准则。 • 准则2 保证访问准则。依靠表名、主码和列名的组合， 保证能以逻辑方式访问关系数据库中的每个数据项 (分量值)。 • 准则3 空值的系统化处理。 • 准则4 基于关系模型的动态的联机数据字典。 • 准则5 统一的数据子语言准则。 第四章 关系系统及其查询优化4.1 关系系统
第四章系系统及其查询优化 1头系系统 173全关系系统的十二条基本准则 准则6视图更新准则 准则z高级的插入、修改和删除操作。 准则8数据物理独立性 准则9数据逻辑独立性 准则如数据完整性的独立性。 准则〃分布独立性 ·准则z无破坏准则
第四章 关系系统及其查询优化 4.1 关系系统 4.1.3 全关系系统的十二条基本准则 • 准则6 视图更新准则。 • 准则7 高级的插入、修改和删除操作。 • 准则8 数据物理独立性。 • 准则9 数据逻辑独立性。 • 准则l0 数据完整性的独立性。 • 准则11 分布独立性。 • 准则12 无破坏准则
第四章头系系统及其查询优化f2 关系数据库系统的查询优化 427关系系统及其查询优化 查询优化在关系数据库中有非常重要的地位。 ·关系数据库系统和非过程化的3语言能够成功,关键 是得益于查询优化的发展。 ·关系系统的查询优化既是RD6实现的关键技术又是 关系系统的优点所在。它减轻了用户选择存取路径的 负担。用户只要提出‘千什么’,不必指出‘怎么 ·查询优化的优点不仅在于用户不必考虑如何最好地表 达查询以获得较好的效率,而且在于系统可以比用户 程序的“优化”做得更好
• 4.2.1 关系系统及其查询优化 • 查询优化在关系数据库中有非常重要的地位。 • 关系数据库系统和非过程化的SQL语言能够成功，关键 是得益于查询优化的发展。 • 关系系统的查询优化既是RDBMS实现的关键技术又是 关系系统的优点所在。它减轻了用户选择存取路径的 负担。用户只要提出‘干什么’，不必指出‘怎么 干’。 • 查询优化的优点不仅在于用户不必考虑如何最好地表 达查询以获得较好的效率，而且在于系统可以比用户 程序的“优化”做得更好。 第四章 关系系统及其查询优化 4.2 关系数据库系统的查询优化
第四章系系统及其查询优化 42为系数据库系统的查询优化 ·关系数据库査询优化的总目标是:选择有效的策略, 求得给定关系表达式的值 实际系统对查询优化的具体实现一般可以归纳为四个 步骤: 7、将查询转换成某种内部表示,通常是语法树。 2、根据一定的等价变换规则把语法树转换成标准 (优化)形式。 选择低层的操作算法 生成查询计划(查询执行方案)
• 关系数据库查询优化的总目标是：选择有效的策略， 求得给定关系表达式的值。 • 实际系统对查询优化的具体实现一般可以归纳为四个 步骤： 1、将查询转换成某种内部表示，通常是语法树。 2、根据一定的等价变换规则把语法树转换成标准 （优化）形式。 3、选择低层的操作算法。 4、生成查询计划（查询执行方案 ）。 第四章 关系系统及其查询优化 4.2 关系数据库系统的查询优化
第四章系系统及其查询优化 42关系数据库系统的查询优化 査询优化有两种基本策略:基于语法的査询优化(结构优化) 基于代价的查询优化 基于代价的优化算法: 在集中式数据库中,查询的执行开销主要包括: 总代价=/0代价+0P代价 在多用户环境下: 总代价=/0代价+CP代价+内存代价 122一个实例(759167) 个简单的例子,说明为什么要进行查询优化 例求选修了2号课程的学生姓名。用语言表达 SELECT Student, Same FR0M Student, sC WHEpE Sddert, o =SC So AND. cno= 2
• 查询优化有两种基本策略：基于语法的查询优化（结构优化） 基于代价的查询优化。 基于代价的优化算法： 在集中式数据库中，查询的执行开销主要包括： 总代价 = I/O代价 + CPU代价 在多用户环境下： 总代价 = I/O代价 + CPU代价 + 内存代价 4.2.2 一个实例 （P159-161） 一个简单的例子，说明为什么要进行查询优化。 例 求选修了2号课程的学生姓名。用SQL语言表达： SELECT Student.Sname FROM Student，SC WHERE Student.Sno = SC.Sno AND SC.Cno = '2'； 第四章 关系系统及其查询优化 4.2 关系数据库系统的查询优化