Chapter 6 Query Processing

2014-1-9
集合与包的操作:
关系代数: 集合_没有重复的元组 SQL中： 包——允许有重复的元组
广义笛卡尔积 R×S={t|t=<tr,ts>∧trR∧tsS} r×s元元组的集合 (无重复元组) 与SQL中的FROM子句中的关系 列表对应
水平分割（不消除重复元 素）与SQL中的WHERE子句相
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R
A B C
a 1 10 b 1 20 c 2 10 d 2 35
A =„c‟ I1
S C I2
C D E
10 x 2 20 y 2 30 z 2 40 x 1
<c,2,10> <10,x,2>
check=2? output: <2,x> next tuple: <c,7,15>
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Chapter 6
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扩展操作符
消除重复
将包转换为集合操作符 与SQL中的DISTINCT相对应
(R) －－－DISTINCT
L (R) 表示分组和聚集的结果。
分组和聚集 L
下标 L为： ①关系的一个属性（分组属性）； ②关系上的聚集操作符。
分组：GROUP BY 聚集：AVG，SUM，COUNT，
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表扫描
• 关系R的元组存放在硬盘上，放在多个数据块中。RDBMS知道哪些块包 含R的元组。 • 将包含关系R元组的数据块依次读入内存的操作称作表扫描 （Table-Scan）。
索引扫描
• 如果R的某个属性上有索引，可以利用该索引得到R的所有元组。可以不 知道哪些数据块包含R。通过索引间接地得到R的所有块，称作索引扫描 （Index-Scan） • 索引扫描的最重要的用途是：进行范围查询或特定值查询。
差: R-S={t|tR∧tS} 交: R∩S={t|tR∧tS}
R - S = {d}
R - S = {a, c, d}
元组t必须在R与S中同时出现。 元组t的出现是在R与S中出现的次数的最小 值。 例： R∩S= = {a, b, c} R∩S= = {a, a, b, c}
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选择:
σc(R）={t|tR∧c(t)=‘T’}
水平分割
对应；
与SQL中的SELECT子句相对应
投影:
L(R）
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垂直分割并消除重复元素
①R的属性列
②X→Y：属性X可重命名为Y
③e→z：表达式e重命名为z
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包上的选择操作符:
a 0 2 4 2
(R)
b 1 3 5 3
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3
R A
a
B
1
C
10
S C
10
D
x
E
2
b
c
1
2
20
10
20
30
y
z
2
2
d
e
SQL query ：
2
3
35
45
40
50
x
y
1
3
Select B,D From R,S Where R.A = „c‟ AND S.E = 2 AND R.C=S.C
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Chapter 6
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二、扫描表时的排序
需要排序的原因:
（1）SQL语句带ORDER BY子句
（2）关系代数的许多算法要求一个或所有的操作对象是排序的关系， 例如：
sort- merge join
Unique(消除重复) B树的建立 实现排序扫描的方法
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Chapter 6
e 3 45
50 y 3
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Chapter 6
11
Overview of Query Optimization
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Chapter 6
12
SQL query parse parse tree
convert
logical query plan apply laws “improved” l.q.p estimate result sizes l.q.p. +sizes consider physical plans
Chapter 6 Query Processing
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Chapter 6
1
Query Processing
Q Query Plan
Focus: Relational System
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Chapter 6
2
Example
Select B,D From R,S Where R.A = „c‟ And S.E = 2 And R.C=S.C;
statistics
answer execute
Pi
pick best
{(P1,C1),(P2,C2)...}
estimate costs
{P1,P2,…..}
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查询处理器：
第七章
查询 查询编译
查询计划 元数据
第六章
查询执行
数据
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Chapter 6
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• 实现排序扫描的方法，有多种
1. 利用排序属性上的索引扫描（如果有可利用索引）;
2. 关系R可以装入内存，先利用表扫描或索引扫描将所有元组读入内
存，然后利用内存排序算法进行排序;
3. 关系R不能装入内存，利用多路归并算法进行排序.
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三、物理操作符计算模型
Chapter 6 7
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Another idea: Plan II
B,D
sR.A = “c”
R
sS.E = 2
S
natural join
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B,D ( sR.A=„c‟(R) ⋈ sS.E=2 (S) )
R
A B C a 1 10 b 1 20 c 2 10
Answer
B 2
D x
4
• How do we execute query?
- Do Cartesian product - Select tuples - Do projection
One idea
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RS
R.A R.B R.C S.C S.D S.E a a . . C . . 1 1 10 10 10 20 x y 2 2
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查询编译器：
SQL查询 分析查询
查询优化
查询表达式树
逻辑优化
逻辑查询计划树
物理优化
物理查询计划树
执行计划
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第六章
15
第六章 查询执行
一种查询代数 物理查询计划操作符介绍 数据库操作的一趟算法 嵌套循环连接 基于排序的两趟算法


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MIN，MAX
HAVING：通过在 后附 加选择来表示。
排序： L(R)
下标 L为： 与SQL中的ORDER BY 子句 相对应
排序
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L：关系R中的排序属性列表
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例：假设影片关系:
StarsIn( title, year, starname )
检索至少演过三部电影的影星、其中最早的年份： SELECT starName, MIN(year) AS minYear FROM StarIn GROUP BY starName HAVING COUNT(title)>=3; 表示为：
不仅涉及行而且涉及列
算术比较符 辅助专门的关系运算符进行操作 逻辑运算符 辅助专门的关系运算符进行操作
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集合与包的操作:
关系代数: 集合_没有重复的元组 并: R∪S={t|tR∨tS} 消除重复元素 属于R或属于S的元组集合 例：R={a, SQL中: 包_允许有重复元素 不消除重复元素 元组t在R与S中出现次数的和。 例：R={a,
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1.关系代数
一种抽象的查询语言
用对关系的运算来表达查询
2．关系代数运算的三个要素
运算对象：关系 运算结果：关系 运算符：四类
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Chapter 6
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3. 关系代数运算的分类
集合运算符 将关系看成元组的集合 从关系的“水平”方向即行的角度来进行运算 专门的关系运算符
或仅读满足谓词条件的元组。
扫描表(增加的物理操作符) 扫描表时的排序 物理操作符计算模型 衡量代价cost的参数 扫描操作符的I/O代价 物理操作符的实现 迭代器 iteraor
Chapter 6 28
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一、 Scanning tables（扫描表） 扫描表的常用方法： 表扫描：一次一块的读数据 索引扫描：按索引键读数据
基于散列的两趟算法
基于索引的算法 物理操作符选择与缓冲区管理的关系 使用超过两趟的算法
Chapter 6 16
§6.1一种查询代数 基于集合的关系代数 基于包的关系代数 一、包与集合的区别 在集合中，没有重复的元组 在包中，元组可以重复出现 SQL中的关系实际是包（多重集），而不是集合 二、集合与包的操作