chapter two database translated

فصل دوم دیتابس

Chapter 2: Relational Model

فصل 2: ​​مدل ارتباطی

Chapter 2:  Relational Model
Structure of Relational Databases n ساختار دیتابیسهای ارتباطی. Fundamental Relational-Algebra-Operations اساسات روابط-الجبری عملیات. Additional Relational-Algebra-Operations اضافی الجبری-عملیاتی Extended Relational-Algebra-Operations گسترش رابطه الجبری-عملیات Null Values امقدارهای Null

Modification of the Database

اصلاح دیتابیس.

Example of a Relation

Attribute Types

انواع صفت
Each attribute of a relation has a name هر ویژگی یک رابطه نام دارد. The set of allowed values for each attribute is called the domain of the attribute مجموعه ای از مقادیر مجاز برای هر ویژگی، دامنه ویژگی است. Attribute values are (normally) required to be atomic; that is, indivisible مقدار صفت(به طور معمول) مورد نیاز هسته اتمی است؛ این است، تقسیم نشده است.

the value of an attribute can be an account number, but cannot be a set of account numbers
مقدار یک ویژگی می تواند یک شماره حساب باشد. اما نمی تواند مجموعه ای از شماره های حساب باشد Domain is said to be atomic if all its members are atomic اگر تمام اعضای آن اتمی باشند، گفته می شود که دامنه به صورت اتمی است. The special value null  is a member of every domain null مقدار خاص عضو هر دامنه است. The null value causes complications in the definition of many operations مقدار ارزش ناخوشایندی را در تعریف بسیاری از عملیات ایجاد می کند. We shall ignore the effect of null values in our main presentation and consider their effect later

ما باید اثر ارزش صفر را در ارائه اصلی ما نادیده بگیریم و بعدا آن را در نظر بگیریم.

Relation Schema

طرح ارتباطی
Formally, given domains D1, D2, …. Dn a relation r is a subset of         D1 x  D2  x … x Dn Thus, a relation is a set of n-tuples (a1, a2, …, an) where each ai  Î Di Schema of a relation consists of

attribute definitions

4  name

4  type/domain

integrity constraints

Relation Instance

مثال ارتباط
The current values (relation instance) of a relation are specified by a table n مقادیر جاری (مثال رابطه) یک رابطه با یک جدول مشخص می شود An element t of r is a tuple, represented by a row in a table یک عنصر t از r یک دسته است که توسط یک ردیف در یک جدول نشان داده شده است Order of tuples is irrelevant (tuples may be stored in an arbitrary order)

منظور از tuples بی اهمیت است (tuples ممکن است در یک نظم دلخواه ذخیره شود).

Database

دیتابیس
A database consists of multiple relations یک دیتابیس شامل چندین رابطه است Information about an enterprise is broken up into parts, with  each relation storing one part of the information اطلاعات در مورد یک شرکت به قسمت های مختلف تقسیم می شود، و هر ارتباطی یک بخش از اطلاعات را ذخیره می کند

                        Account :    information about accounts         depositor :   which customer owns which account         customer :   information about customers

 مثال حساب: اطلاعات مربوط به حساب ها         سپرده گذار: کدام مشتری کدام حساب را دارد         مشتری: اطلاعات در مورد مشتریان

The customer Relation

ارتباط مشتری

The depositor Relation

رابطه امانتگذار

Why Split Information Across Relations?

چرا تقسیم اطلاعات در سراسر رابطه؟

o   Storing all information as a single relation such as    bank(account_number, balance, customer_name, ..) results in

ذخیره تمام اطلاعات به عنوان یک رابطه واحد مانند    بانک (account_number، تعادل، نام مشتری، ..)

o   repetition of information

تکرار اطلاعات

Example:if two customers own an account (What gets repeated?)

مثلا اگر دو مشتری یک حساب داشته باشند (چه چیزی تکرار می شود؟)

o   the need for null values 

نیاز به ارزش صفر دارد

Example:to represent a customer without an account

به عنوان مثال، برای نشان دادن یک مشتری بدون یک حساب کاربری

o   Normalization theory (Chapter 7) deals with how to design relational schemas

تئوری عادی سازی (فصل 7) به نحوه طراحی طرح های ارتباطی می پردازد.

Keys

کلید
Let K Í R K is a superkey of R if values for K are sufficient to identify a unique tuple of each possible relation r(R)

K یک سوپرکل از R است اگر مقادیر K برای شناسایی یک مرتبۀ منحصر به فرد از هر رابطه احتمالی R کافی باشند،

l          by “possible r ” we mean a relation r that could exist in the enterprise we are modeling.

با "احتمال R" ما معنی رابطه r است که می تواند در سازمانی که ما مدل سازی وجود دارد.
Example:  {customer_name, customer_street} and                  {customer_name} are both superkeys of Customer, if no two customers can possibly have the same name

هر دو سوپیرکی مشتری هستند، در صورتی که دو مشتری نتوانند نام یکسان داشته باشند.

In real life, an attribute such as customer_id would be used instead of customer_name to uniquely identify customers, but we omit it to keep our examples small, and instead assume customer names are unique.

در زندگی واقعی، یک ویژگی مانند customer_id، به جای نام customer_name به منظور شناسایی مشتری ها به کار برده می شود، اما ما آن را حذف می کنیم تا مثال های ما را کوچک نگه داریم، و در عوض فرض می کنیم که نامهای مشتری منحصر به فرد هستند.

Keys (Cont.)

کلید (ادامه)
K is a candidate key if K is minimal

K یک کلید نامزد است اگر K حداقل باشد.

Example:  {customer_name} is a candidate key for Customer, since it is a superkey and no subset of it is a superkey.

به عنوان مثال: {customer_name} یک کلید نامزد برای مشتری است، زیرا این یک کلید سوپر است و هیچ زیر مجموعه ای از آن سوپر کلید نیست.

Primary key: a candidate key chosen as the principal means of identifying tuples within a relation

کلید اصلی:یک کلید نامزد انتخاب شده به عنوان وسیله اصلی برای شناسایی گره ها در یک رابطه
Should choose an attribute whose value never, or very rarely, changes.

باید ویژگیی را که ارزش آن هرگز و یا به ندرت تغییر می کند را انتخاب کنید.

Email address is unique, but may change

آدرس ایمیل منحصر به فرد است اما ممکن است تغییر کند.

Foreign Keys

کلید های خارجی

A relation schema may have an attribute that corresponds to the primary key of another relation.  The attribute is called a foreign key.

یک طرح ارتباطی ممکن است یک ویژگی داشته باشد که مربوط به کلید اولیه یک رابطه دیگر است. این ویژگی یک کلید خارجی است.

o   customer_name and account_number attributes of depositor are foreign keys to customer and account respectively.

صفات customer_name و account_number از سپرده گذاران به ترتیب به مشتری و حسابهای خارجی می باشند.

o   Only values occurring in the primary key attribute of the referenced relation may occur in the foreign key attribute of the referencing relation.

فقط مقادیر رخ می دهد در ویژگی کلید اولیه ارتباط اشاره شده ممکن است در ویژگی کلید خارجی نسبت ارجاع رخ دهد.

Schema Diagram

Query Languages

زبانهای درخواستی
Language in which user requests information from the database.

زبان که در آن کاربر اطلاعات را از دیتابیسدرخواست می کند.
Categories of languages     

دسته های زبان ها
Procedural رويه‌اى‌ Non-procedural, or declarative

غیر رویه ای و یا اعلامیه ای
“Pure” languages:

"زبان خالص":
Relational algebra

جبر رابطه ای
Tuple relational calculus Tuple حساب کاربری رابطه ای   Domain relational calculus

محاسبات ارتباطی دامنه

Pure languages form underlying basis of query languages that people use.

زبان های خالص پایه ای از زبان های پرس و جو که مردم استفاده می کنند، شکل می گیرد.

Relational Algebra

الجبر وابسته
Procedural language

پرونده زبان
Six basic operators

شش اپراتور اصلی
select: s project: Õ union: È set difference: – Cartesian product: x rename: r

انتخاب کنید: s پروژه: Õ اتحادیه: È مجموعه تفاوت: - محصول دكارتي: x تغییر نام دهید:
The operators take one or  two relations as inputs and produce a new relation as a result.

اپراتورها یک یا دو روابط را به عنوان ورودی ها در نظر می گیرند و یک نتیجه جدید را ایجاد می کنند.

Select Operation – Example

Rename Operation

تغییر نام عملیات
Allows us to name, and therefore to refer to, the results of relational-algebra expressions.

به ما اجازه می دهد نام و به همین ترتیب نتایج حاصل از اصطلاحات مرتبط الجبری را به آن اشاره کنیم.
Allows us to refer to a relation by more than one name.

n به ما اجازه می دهد تا با یک نام بیشتر ارتباط برقرار کنیم.
Example:

                                                r x (E)

            returns the expression E under the name X
If a relational-algebra expression E has arity n, then

returns the result of expression E under the name X, and with the

            attributes renamed to A1 , A2 , …., An .

مثال:

علامت E را با نام X باز می گرداند n اگر یک بیان رابطه جبری E دارا باشد، آنگاه                                            نتیجه نتیجه E را با نام X به دست می آورد و با صفات به A1، A2، ...، An تغییر نام داده شده است.

Composition of Operations

ترکیب عملیات
Can build expressions using multiple operations

می توان عبارات را با استفاده از عملیات چندگانه ساخت.
Example:  sA=C(r x s) r x s sA=C(r x s)

Banking Example

مثال بانکداری

branch (branch_name, branch_city, assets)

customer (customer_name, customer_street, customer_city)

account (account_number, branch_name, balance)

loan (loan_number, branch_name, amount)

depositor (customer_name, account_number)

borrower (customer_name, loan_number)

Example Queries

Example Queries
Find the names of all customers who have a loan at the Perryridge branch.

پیدا کردن نام تمام مشتریانی که قرض در شعبه Perryridge دارند.

                          Additional Operations

عملیات اضافی
Additional Operations

عملیات اضافی
Set intersection Natural join Aggregation Outer Join Division

تقاطع را تنظیم کنید پیوستگی طبیعی جمع آوری تاریخ عضویت تقسیم
All above, other than aggregation, can be expressed using basic operations we have seen earlier

تمام موارد فوق، غیر از جمع آوری، می تواند با استفاده از عملیات اساسی که پیشتر دیده می شود بیان شود

Natural-Join Operation

عملیات ارتباطی طبیعی
    Notation:  r     s
Let r and s be relations on schemas R and S respectively.

اجازه دهید r و s به ترتیب در طرح های R و S باشند.

Then,  r     s  is a relation on schema R È S obtained as follows:

سپس، r s یک رابطه در طرح R È S به دست آمده به شرح زیر است:
Consider each pair of tuples tr from r and ts from

هر جفت trup را از r و ts از s در نظر بگیرید.
If tr and ts have the same value on each of the attributes in R Ç S, add a tuple t  to the result, where

اگر tr و ts برای هر یک از صفات در R Ç S یکسان باشند، یک tuple t را به نتیجه اضافه کنید، جایی که

t has the same value as tr on r

t مقدار همان مقدار tr در r است

t has the same value as ts on s

t دارای مقدار مشابه ts در s است
Example:

R = (A, B, C, D)

S = (E, B, D)

Result schema = (A, B, C, D, E)

r     s is defined as:       Õr.A, r.B, r.C, r.D, s.E (sr.B = s.B Ù r.D = s.D (r  x  s))

Bank Example Queries

درخواست نمونه بانک
Find the largest account balance

بزرگترین حساب را پیدا کنید

Strategy:

استراتژی: 

Find those balances that are not the largest

پیدا کردن آن تعادل که بزرگترین نیستند.
Rename account relation as d so that we can compare each account balance with all others

تغییر حساب حساب به عنوان د، بنابراین ما می توانیم هر حساب مانده با همه دیگر مقایسه کنید
Use set difference to find those account balances that were not found in the earlier step. 

استفاده از تفاوت تنظیم برای پیدا کردن آن تعادل حساب که در مرحله قبل یافت نشد.

The query is:

     پرس و جو:

Aggregate Functions and Operations

توابع و عملکردهای کلیدی

Aggregation function: takes a collection of values and returns a single value as a result.

تابع تقسیم بندی: یک مجموعه ای از مقادیر را می گیرد و یک مقدار واحد را راپس میدهد..

                        avg:  average value             min:  minimum value             max:  maximum value             sum:  sum of values             count:  number of values
Aggregate operation in relational algebra

                        عملیات جمع در جبر رابطه ای                                        E is any relational-algebra expression

E بیان هر رابطه جبری است.

G1, G2 …, Gn is a list of attributes on which to group (can be empty)

Each Fi is an aggregate function

Each Ai is an attribute name

Aggregate Operation – Example

عملیات کامل - به عنوان مثال                                                       

Question: Which aggregate operations cannot be expressed using basic relational operations?

سوال: کدام عملیات مجموع را نمی توان با استفاده از عملیات پایه ی ارتباطی بیان کرد؟

Aggregate Operation – Example

عملیات کامل - به عنوان مثال

Relation account grouped by branch-name:

حساب مربوط به گروه بندی بر اساس نام شاخه:

Aggregate Functions (Cont.)

توابع جمع (ادامه)
Result of aggregation does not have a name

نتیجه تجمع اسم ندارد

Can use rename operation to give it a name

من می توانم عملیات نامگذاری را نام ببرم

For convenience, we permit renaming as part of aggregate operation

برای راحتی، ما اجازه می دهیم نامگذاری به عنوان بخشی از عملیات جمع آوری شده باشد.

branch_name g sum(balance) as sum_balance (account)

Outer Join
An extension of the join operation that avoids loss of information.

گسترش یک عملیات پیوستن که از دست دادن اطلاعات جلوگیری می کند
Computes the join and then adds tuples form one relation that does not match tuples in the other relation to the result of the join.

محاسبه پیوستن و سپس اضافه کردن روابط یک رابطه را تشکیل می دهد که با روابط دیگر با نتیجه ی پیوست مطابقت ندارد.
Uses null values:

استفاده از مقادیر null:

null signifies that the value is unknown or does not exist

L null نشان می دهد که مقدار ناشناخته است یا وجود ندارد

All comparisons involving null are (roughly speaking) false by definition.

همه مقایسه هایی که شامل null هستند (تقریبا بطور کلی) با تعریف نادرست است.

We shall study precise meaning of comparisons with nulls later

ما بعد معنایی دقیق مقایسه را با nulls بررسی خواهیم کرد

Outer Join – Example

                               Outer Join – Example

Outer Join – Example

Null Values                                              

ارزشهای نزولی                  
It is possible for tuples to have a null value, denoted by null, for some of their attributes

برای برخی از ویژگی های آنها ممکن است برای tuples یک مقدار صفر، نشان داده شده با null باشد
null signifies an unknown value or that a value does not exist.

null یک مقدار ناشناس است یا یک مقدار وجود ندارد.
The result of any arithmetic expression involving null is null.

نتیجه هر علامت محاسباتی که شامل null است null است.
Aggregate functions simply ignore null values (as in SQL)

توابع به طور ساده صرفه جویی در ارزش های صفر (مانند در SQL)
For duplicate elimination and grouping, null is treated like any other value, and two nulls are assumed to be  the same (as in SQL)

برای حذف تکراری و گروه بندی، صفر به مانند هر مقدار دیگر رفتار می شود و دو صفر فرض می شوند همانند (مانند SQL)

Null Values

ارزشهای نزولی
Comparisons with null values return the special truth value: unknown

مقادیر صف مقدار ارزش حقیقی را مشخص می کند: ناشناخته است
If false was used instead of unknown, then    not (A                would not be equivalent to               A >= 5 Three-valued logic using the truth value unknown:

OR: (unknown or true)         = true,        (unknown or false)        = unknown        (unknown or unknown) = unknown
AND:   (true and unknown)         = unknown,              (false and unknown)        = false,            (unknown and unknown) = unknown NOT:  (not unknown) = unknown In SQL “P is unknown” evaluates to true if predicate P evaluates to unknown Result of select  predicate is treated as false if it evaluates to unknown

نتیجه ی انتخابی به صورت نامعلوم به عنوان غلط محسوب می شود

Division Operation

تقسیم عملیات                                                                     

Notation:

Suited to queries that include the phrase “for all”.

مناسب برای پرس و جو که شامل عبارت "برای همه" است

Let r and s be relations on schemas R and S respectively where.

l          R = (A1, …, Am , B1, …, Bn )

l          S = (B1, …, Bn)

The result of  r ¸ s is a relation on schema

R – S = (A1, …, Am)

                                                                        r ¸ s = { t  |  t Î Õ R-S (r) Ù " u Î s ( tu Î r ) }

Where tu means the concatenation of tuples t and u to produce a single tuple

                                                           Another Division Example

   Division Operation (Cont.) 
Property

l          Let q = r  ¸ s

l          Then q is the largest relation satisfying q x s  Í r
Definition in terms of the basic algebra operation Let r(R) and s(S) be relations, and let S  Í R

                                                                        r ¸ s = ÕR-S (r ) – ÕR-S ( ( ÕR-S (r ) x s ) – ÕR-S,S(r ))

                                                                  To see why

o   ÕR-S,S (r) simply reorders attributes of r

o   ÕR-S (ÕR-S (r ) x s ) – ÕR-S,S(r) ) gives those tuples t in  ÕR-S (r ) such that for some tuple u Î s, tu Ï r.

Bank Example Queries

درخواست نمونه بانک
Find the names of all customers who have a loan and an account at bank.

پیدا کردن نام تمام مشتریانی که قرض و یک حساب کاربری در بانک دارند.
Õcustomer_name (borrower) Ç Õcustomer_name (depositor) Find the name of all customers who have a loan at the bank and the loan amount Õcustomer_name, loan_number, amount (borrower     loan)

Bank Example Queries

Find all customers who have an account from at least the “Downtown” and the Uptown” branches.

همه مشتریانی را پیدا کنید که دارای حساب کاربری حداقل از شاخه های "مرکز شهر" و "Uptown" هستند.

Query 1

Õcustomer_name (sbranch_name = “Downtown” (depositor      account )) Ç

        Õcustomer_name (sbranch_name = “Uptown” (depositor     account))

l          Query 2

                                                                   Õcustomer_name, branch_name (depositor      account)                                                                           ¸ rtemp(branch_name) ({(“Downtown” ), (“Uptown” )})

Note that Query 2 uses a constant relation.

Bank Example Queries

Ø  Find all customers who have an account at all branches located in Brooklyn city.

پیدا کردن همه مشتریانی که دارای حساب کاربری در تمام شاخه های واقع در شهر بروکلین هستند.

Ø  Õcustomer_name, branch_name (depositor     account)                                                       ¸ Õbranch_name (sbranch_city = “Brooklyn” (branch))

Formal Definition
A basic expression in the relational algebra consists of either one of the following:

یک عبارت اولیه در جبر رابطه ای شامل یکی از موارد زیر است:
A relation in the database A constant relation Let E1 and E2  be relational-algebra expressions; the following are all relational-algebra expressions: E1 È E2 E1 – E2 E1 x E2 sp (E1), P is a predicate on attributes in E1

Õs(E1), S is a list consisting of some of the attributes in E1

r x (E1), x is the new name for the result of E1

Select Operation

n        Notation:  s p(r)

n        p is called the selection predicate

n        Defined as:                                                        sp(r) = {t | t Î r and p(t)}

                                                                  Where p is a formula in propositional calculus consisting of terms connected by : Ù (and), Ú (or), Ø (not) Each term is one of:

                                                                              op        or

     where op is one of:  =, ¹, >, ³. £

Example of selection:                                                             s branch_name=“Perryridge”(account)

Project Operation

عملیات پروژه

Notation:                                                            

                                                                  where A1, A2 are attribute names and r is a relation name.

The result is defined as the relation of k columns obtained by erasing the columns that are not listed

نتیجه به عنوان رابطه k ستون ها به دست آمده توسط پاک کردن ستون هایی که در فهرست ذکر نشده تعریف نمی شود

n        Duplicate rows removed from result, since relations are sets

ردیف های تکراری از نتیجه حذف شده، از آنجا که روابط مجموعه هستند

n        Example: To eliminate the branch_name attribute of account                                                        Õaccount_number, balance (account)

Union Operation

n        Notation:  r È s

n        Defined as:

                                                                        r  È s = {t | t Î r or t Î s}

n        For r È s to be valid.

                                                                  1.  r, s must have the same arity (same number of attributes)

                                                                  2.  The attribute domains must be compatible (example: 2nd column                                                                   of r deals with the same type of values as does the 2nd      column of s)

n        Example: to find all customers with either an account or a loan     Õcustomer_name (depositor)   È  Õcustomer_name (borrower)

Set Difference Operation

تنظیم عمل تفاوت

n        Notation r – s

n        Defined as:

                                                                         r – s  = {t | t Î r and t Ï s}

n        Set differences must be taken between compatible relations.

r and s must have the same arity

attribute domains of r and s must be compatible

Cartesian-Product Operation

Notation r x s

Defined as:

                                                                        r x s = {t q | t Î r and q Î s}

Assume that attributes of r(R) and s(S) are disjoint. (That is, R Ç S = Æ).

If attributes of r and s are not disjoint, then renaming must be used.

Set-Intersection Operation

عملیات تنظیم تقاطع

n        Notation: r Ç s

n        Defined as:

n        r Ç s = { t | t Î r and t Î s }

n        Assume:

l          r, s have the same arity

l          attributes of r and s are compatible

n        Note: r Ç s = r – (r – s)

Assignment Operation

عملیات تخصصی                                                                      

The assignment operation (¬) provides a convenient way to express complex queries.

عملیات تخصیص (¬) یک راه مناسب برای بیان سوالات پیچیده فراهم می کند

 Write query as a sequential program consisting of

a series of assignments

followed by an expression whose value is displayed as a result of the query.

l          Assignment must always be made to a temporary relation variable.

n        Example:  Write r ¸ s as

                                                                                                      temp1 ¬ ÕR-S (r )                                                                                           temp2 ¬ ÕR-S ((temp1 x s ) – ÕR-S,S (r ))                                                                                           result = temp1 – temp2

The result to the right of the ¬ is assigned to the relation variable on the left of the ¬.

May use variable in subsequent expressions.

Extended Relational-Algebra-Operations

مرتبط با جبر عملیاتی گسترش یافته است

Generalized Projection

پروژۀ عمومی

Aggregate Functions

وظایف تجمعی

Outer Join

Generalized Projection

پروژۀ عمومی

Extends the projection operation by allowing arithmetic functions to be used in the projection list.

عملیات پیش بینی را با اجازه دادن به توابع محاسباتی در لیست پروژکتور گسترش می دهد.      

n        E is any relational-algebra expression

n        Each of F1, F2, …, Fn  are are arithmetic expressions involving constants and attributes in the schema of E.

n        Given relation credit_info(customer_name, limit, credit_balance), find how much more each person can spend:

                                                                        Õcustomer_name, limit – credit_balance (credit_info)

Modification of the Database

اصلاح دیتابیس

n        The content of the database may be modified using the following operations:

محتوای پایگاه داده ممکن است با استفاده از عملیات زیر اصلاح شود:

l          Deletion

l          Insertion

l          Updating

n        All these operations are expressed using the assignment operator.

همه این عملیات با استفاده از اپراتور تخصیص بیان شده است.

Deletion

n        A delete request is expressed similarly to a query, except instead of displaying tuples to the user, the selected tuples are removed from the database.

درخواست حذف به طور مشابه به یک پرس و جو بیان می شود، به جز به جای نمایش داده ها به کاربر، تپه های انتخاب شده از پایگاه داده حذف می شوند.

n        Can delete only whole tuples; cannot delete values on only particular attributes

تنها می تواند تمام tuple ها را حذف کند؛نه می تواند مقادیر تنها در خصوص ویژگی ها را حذف کند

n        A deletion is expressed in relational algebra by:

                                                                        r ¬ r – E

where r is a relation and E is a relational algebra query.

نکته:شمامیتوانیداین فایل راازاین ویبلاک نیزبدست بیاورید:

http://www.sayedbaqirhashemi11.blogfa.com