补充查询处理和查询优化
第四章全局查询处理和优化
§4.4 查询优化的基础
2、查询树 在查询树中，叶子表 示关系，中间节点表 示运算，前序遍历关 系表示运算次序。 定义： ROOT：=T T：=R/（T） /TbT/UT U：=σF/ПA b： =∞/X/∪/∩//∝
§4.4 查询优化的基础
3、举例 例4.2.1 设有一供应关系数据库，有供应者和供应两关系，如下： 供应者：SUPPLIER{SNO，SNAME，AREA} 供应者编号 供应者姓名 供应者所属地域 供应：SUPPLY{SNO，PNO，QTY} 供应者编号 零件号 质量 查询要求：找出地域在″北方″供应100号零件的供应商的信息。 SQL查询语句：SELECT SNO，SNAME FROM SUPPLIER，SUPPLY WHERE AREA=″北方″AND PNO=100 AND SUPPLIER.SNO=SUPPLY.SNO
§4.4 查询优化的基础
（2）等价变换 重复律：UR ≡ UUR 交换律：U1U2R ≡ U2U1R 分配律：U（RbS）≡（UR）b（US） 结合律：Rb1（Sb2T）≡ （Rb1S）b2T 提取律：（UR）b（US） ≡ U（RbS） 其中：R、S、T为关系，U1、U2、U为一元运算符 ，b1、b2、 b为二元运算符。
§4.4 查询优化的基础
3、举例 等价的关系表达式： Q1：ПSNO，SNAMEσAREA=″北方″σPNO=100 （SUPPLIER∞SUPPLY） 查询树：
§4.2 Overview of Query Processing
通常用SQL语言操纵语言来表达全局查询。之后， 由系统将其转换成内部表示。实际上，在查询执 行过程时，最终涉及的是具体场地上的物理关系 的查询。影响查询处理效率的因素有：网络传输 代价（数据量和延迟等）、局部I/O代价及CPU 使用情况代价等，但主要由网络通信代价和局部 I/O代价来衡量。不同的分布式数据库系统可能对 评估查询处理的传输代价和I/O代价的侧重不同， 同时，为提高查询的效率，在查询处理过程中还 要进行优化处理，查询优化就是确定出一种执行 代价最小的查询执行策略或寻找相对较优的操作 执行步骤。一般可采用多级优化。本章介绍全局 查询的处理与优化。
非关系型数据库的查询处理与优化方法
非关系型数据库的查询处理与优化方法随着互联网的快速发展和大数据的持续增长，数据库的查询处理成为了一个重要的研究方向。
在传统的关系型数据库中，查询处理的性能问题逐渐凸显出来，尤其是面对大规模数据和高并发访问的情况。
为了解决这个问题，非关系型数据库（NoSQL）被广泛应用。
本文将介绍非关系型数据库的查询处理和优化方法。
一、非关系型数据库的查询处理方法1. 索引索引在非关系型数据库中同样起着重要的作用。
通过创建合适的索引，可以大大提高查询的效率。
一些常见的索引类型包括哈希索引、B树索引和位图索引等。
哈希索引适用于等值查询，通过哈希函数将键映射到存储位置；B树索引适用于范围查询，通过维护有序的B树数据结构实现快速查找；位图索引适用于具有大量重复值的列，通过位图标志的方式高效地进行查询。
2. 分布式查询非关系型数据库通常采用分布式架构，数据分布在多个节点上。
查询处理涉及到跨节点的数据访问和计算，在设计查询时需要考虑数据的分布和负载均衡。
常见的分布式查询方法包括并行查询、分片查询和全局统计等。
并行查询利用多个节点同时处理查询，提高了查询的并发度；分片查询将数据划分为若干片段，分布在不同的节点上进行查询，减少了单个节点的查询负载；全局统计则用于从全局数据中获取统计信息，辅助查询优化。
3. 缓存非关系型数据库通常具有高速的读取能力，通过缓存机制可以减少重复查询和加快查询响应时间。
缓存可以采用内存缓存或分布式缓存，将频繁访问的数据存储在缓存中，减少对数据库的访问压力。
在设计查询时，可以使用缓存机制预先计算和存储一些常用的查询结果，提高查询的响应速度。
二、非关系型数据库的查询优化方法1. 数据模型设计在非关系型数据库中，数据模型的设计对查询性能有着直接的影响。
根据具体的业务需求，选择合适的数据模型，避免冗余和复杂的关系结构，能够提高查询的效率。
一般来说，数据模型的设计应该尽量符合横向扩展的原则，充分利用分布式数据库的优势。
查找算法在实际应用中的选择与优化
查找算法在实际应用中的选择与优化在当今数字化的时代，数据的处理和检索变得日益重要。
无论是在庞大的数据库中寻找特定的信息，还是在程序中快速定位所需的元素，查找算法都扮演着关键的角色。
正确选择和优化查找算法，可以显著提高系统的性能和效率，为用户带来更好的体验。
查找算法的种类繁多，常见的有顺序查找、二分查找、哈希查找等。
每种算法都有其特点和适用场景。
顺序查找是最为简单直观的一种查找算法。
它依次遍历数据集合中的每个元素，直到找到目标元素或者遍历完整个集合。
这种算法的优点是实现简单，对于小型、无序的数据集合或者数据集合的元素分布没有明显规律的情况，是一种可行的选择。
然而，其缺点也很明显，当数据量较大时，查找效率会非常低。
二分查找则是一种在有序数据集合中进行高效查找的算法。
它通过不断将数据集合对半分割，逐步缩小查找范围，从而快速定位目标元素。
二分查找的效率很高，时间复杂度为 O(log n)。
但它的前提是数据集合必须是有序的，如果数据集合经常动态变化，维护其有序性可能会带来较大的开销。
哈希查找则是通过将关键码映射到一个固定的哈希表中，从而实现快速查找。
哈希查找的平均时间复杂度可以达到 O(1)，效率极高。
但哈希函数的设计至关重要，如果哈希函数设计不好，可能会导致大量的哈希冲突，从而影响查找效率。
在实际应用中，选择合适的查找算法需要综合考虑多个因素。
首先是数据量的大小。
如果数据量较小，顺序查找可能就足够了；而对于大规模的数据，二分查找或哈希查找可能更合适。
其次是数据的分布和有序性。
如果数据本身有序，二分查找会是很好的选择；如果数据无序且分布较为随机，哈希查找可能更能发挥优势。
此外，数据的动态变化情况也需要考虑。
如果数据经常插入、删除和修改，那么维护有序性可能会比较困难，此时哈希查找可能更适合。
而如果数据的更新操作相对较少，而查找操作频繁，那么可以在数据初始化时将其排序，然后使用二分查找。
除了选择合适的查找算法，对算法进行优化也是提高查找效率的重要手段。
Python技术在数据库优化与查询调优中的应用
Python技术在数据库优化与查询调优中的应用随着互联网的发展和数据的爆炸式增长，数据库的优化和查询调优变得越来越重要。
在这个过程中，Python技术发挥了巨大的作用。
Python作为一种强大的编程语言，提供了许多用于数据库操作和性能优化的库和工具。
本文将介绍一些常见的Python技术在数据库优化和查询调优中的应用。
一、连接数据库Python有许多用于连接各种类型数据库的库，如MySQL、PostgreSQL等。
通过这些库，我们可以用Python代码连接到数据库，并执行各种数据库操作。
Python的数据库连接库提供了高度抽象的接口，使得连接数据库变得更加简单和方便。
二、批量插入数据当需要向数据库中插入大量数据时，单条插入的效率很低，而且容易导致数据库性能下降。
这时可以使用Python的批量插入技术来提高插入的效率。
Python的数据库库提供了批量插入的接口，可以一次性插入多条数据。
通过将数据封装为一个列表或者一个二维数组，可以一次性将数据插入到数据库中，从而大大提高了插入的效率。
三、查询优化在数据库查询中，查询优化是非常重要的一环。
Python提供了一些工具和技术来优化查询效率。
例如，我们可以使用Python的装饰器来对查询函数进行缓存，避免重复查询。
通过缓存查询结果，可以减少数据库的访问次数，提高查询的效率。
另外，Python也提供了一些库和工具来帮助我们分析查询的性能，并进行相应的优化。
例如，可以使用Python的性能分析工具来分析查询的瓶颈，并找出需要进行优化的地方。
通过对查询进行性能测试和优化，可以提高数据库的查询效率。
四、并发访问在高并发的情况下，数据库的性能容易成为瓶颈。
Python技术可以帮助我们解决这个问题。
Python提供了一些库和技术来实现并发访问数据库。
例如，可以使用Python的多线程或异步编程技术，通过并发处理数据库访问请求，提高数据库的并发性能。
五、数据分析除了数据库的优化和查询调优，Python还可以用于数据库中的数据分析。
大数据量下的数据库查询与插入如何优化？（整理）
⼤数据量下的数据库查询与插⼊如何优化？（整理）数据库经常要做⼀些查询与插⼊，但是如果查询和插⼊的数据量过⼤的时候就会引发数据库性能问题，降低数据库⼯作效率。
因此性能调优是⼤家在⼯作中都能够预见的问题，⼤到世界五百强的核⼼系统，⼩到超市的库存系统，⼏乎都会有要调优的时候。
⾯对形形⾊⾊的系统，林林总总的需求，调优的⼿段也是丰富多彩。
1.尽量使语句符合查询优化器的规则避免全表扫描⽽使⽤索引查询2.避免频繁创建和删除临时表，以减少系统表资源的消耗。
3.尽量避免向客户端返回⼤数据量，若数据量过⼤，应该考虑相应需求是否合理。
4.建⽴⾼效的索引SQL语句的Select部分只写必要的列；尽量将In⼦查询重写为Exists⼦查询；去除在谓词列上编写的任何数学运算；尽可能不⽤Distinct；由于优化⼯具处理“或”逻辑可能有问题，所以尽量采⽤其他⽅式重写；确保所处理的表中数据分布和其他统计信息正确，并反映当前状况；尽可能⽤UNION ALL取代UNION；尽可能减少DB2的SQL请求；尽量将区间谓词重写为Between谓词；不要只是为了排序⽽选择某⼀列；我⽬前所在的系统就是这么⼀个有实时插⼊⼜需要⼤数据的查询的⼀个系统。
采⽤了如下⼿段：1，当天的记录会放在⼀个独⽴的表中.主要是针对实时的插⼊的记录，记录不要太多以免插⼊的时候维护索引的开销稳定在⼀个范围内。
2，历史的记录会按天分区的形式保存在历史表中。
这个表⼀天只会批量的插⼊⼀次数据(⽤的是分区交换的⽅法)。
3，分区的索引对我的业务性能不好，因为要跨天查询。
历史查询最长时间段是⼀个⽉的时间，如果按照⼀个⽉⼀个分区的话，⼀个分区差不多是⼀个亿的记录，就算是按⽉分区的话，再创建分区的本地索引，如果是时间段跨了⽉份的话估计分区的本地索引性能估计也不⾏。
4，后来采⽤⼀个⽅案，DB层上⾯再放了⼀个缓冲层，就是我最近在测试的Timesten关系型内存数据库，按照时间的⽼化策略缓冲⼀个⽉的数据。
第九章 sql 数据库 关系查询处理与查询优化 中央财经
• ［例1-C3］ 以C3为例，Sage>20，并且Sage 上有B+ 树索引
– 使用B+树索引找到Sage＝20的索引项，以此为入口点在 B+树的顺序集上得到Sage>20的所有元组指针 – 通过这些元组指针到student表中检索到所有年龄大于20的 学生。
连接操作的实现（续）
4. Hash Join方法
– 把连接属性作为hash码，用同一个hash函 数把R和S中的元组散列到同一个hash文件 中
– 步骤：
• 划分阶段(partitioning phase)：
– 对包含较少元组的表(比如R)进行一遍处理 – 把它的元组按hash函数分散到hash表的桶中
• 试探阶段(probing phase)：也称为连接阶段(join phase)
– 对另一个表(S)进行一遍处理 – 把S的元组散列到适当的hash桶中 – 把元组与桶中所有来自R并与之相匹配的元组连接起来
连接操作的实现（续）
• 上面hash join算法前提：假设两个表中 较小的表在第一阶段后可以完全放入内 存的hash桶中
• ［例2］ SELECT * FROM Student，SC
WHERE Student.Sno=SC.Sno；
连接操作的实现（续）
• 1. 嵌套循环方法(nested loop)
• 2. 排序-合并方法(sort-merge join 或merge join)
• 3. 索引连接(index join)方法 • 4. Hash Join方法
• 用多种等价的关系代数表达式来完成这一查询 Q1=πSname(σS.Sno=SC.Sno∧o='2'(S×SC)) • 执行查询的总时间≈105＋2×5×104≈105s • Q2=πSname(σo='2'(S∞SC)) • 总的执行时间≈105＋50＋50≈205s • Q3=πSname(S∞σo='2' (SC)) • 总的执行时间≈5＋5≈10s。
简述查询处理步骤
简述查询处理步骤
查询处理步骤是指数据库管理系统中执行查询操作的过程。
一般包括以下步骤：
1. 语法分析和解析：将查询语句进行语法分析，判断语句是否符合规范，然后进行解析，将语句转化为内部数据结构，以便后续处理。
2. 查询优化：对查询语句进行优化，通过选择最优的查询执行方式来提高查询效率。
包括选择合适的查询算法、选择合适的索引、重写查询语句等。
3. 查询重写：根据查询优化的结果，对查询语句进行重写，将查询语句转化为具体的查询操作，包括表的连接、过滤条件的应用等。
4. 查询执行：将重写后的查询语句进行执行，在数据库中查找符合查询条件的数据。
执行过程中可能需要进行磁盘访问和计算操作。
5. 结果返回：将查询的结果返回给用户或应用程序。
结果返回可以是一个表格或者一个数据集，包含满足查询条件的数据。
整个查询处理过程是一个复杂的过程，需要综合考虑查询的语法、语义、性能等方面的因素，以提供快速、准确的查询结果。
数据库系统中的流式数据处理与实时查询优化
数据库系统中的流式数据处理与实时查询优化随着互联网的迅速发展和大数据技术的日益成熟，数据库系统中的流式数据处理和实时查询优化变得越发重要。
在传统的关系型数据库系统中，数据是以批处理的方式进行处理和查询的，无法对实时产生的大量数据进行及时分析和查询。
因此，数据库系统需要引入流式数据处理和实时查询优化技术，以满足实时性和高性能的数据处理需求。
流式数据处理是指对连续产生的数据流进行实时处理和分析的技术。
与传统的批处理方式不同，流式数据处理能够实时处理数据，并触发实时行为和响应。
流式数据处理的一个关键概念是事件时间。
事件时间是指事件真正发生的时间，而不是事件被收集或处理的时间。
通过使用事件时间，流式数据处理可以更准确地处理和分析数据。
流式数据处理中的关键技术之一是流式数据管理系统（Stream Data Management System，SDMS）。
SDMS是一种基于流式数据模型的管理系统，能够实现数据的流式处理和分析。
SDMS提供了一套完整的功能，包括数据收集、数据处理、数据存储和数据查询等。
同时，SDMS还支持流处理语言和流查询语言，以便用户可以灵活地定义处理流程和查询需求。
在数据库系统中实现流式数据处理还需要考虑数据流的管理和优化。
首先，数据库系统需要对流式数据进行接收和管理，以确保数据的完整性和可靠性。
其次，数据库系统需要优化流式数据的处理和分析过程，提高处理效率和查询性能。
常见的流式数据处理优化方法包括数据压缩、批量处理和流式索引等。
与流式数据处理密切相关的是实时查询优化。
在传统的数据库系统中，实时查询往往会面临性能瓶颈，难以及时响应用户的查询需求。
为了优化实时查询，数据库系统需要引入一些高性能的查询优化技术。
首先，数据库系统可以采用多核并行处理技术，将查询任务分解成多个子任务，并利用多核CPU同时进行处理。
这样可以极大地提高查询的并行度和处理速度。
其次，数据库系统可以利用内存数据库技术来加速实时查询。
第四章全局查询处理和优化
查询处理概述
查询处理问题
集中查询处理器必须：
将演算查询转换为代数操作 选择最好的执行计划
例如:
SELECT ENAME FROM E,G WHERE RESP = “Manager” and E.ENO=G.ENO
第四章 分布查询处理和优化
查询处理概述
关系代数 1: ( RESP " M anager " E . EM O G . EN O ( E G )) EN AM E
查询优化的基础
• 读取自然连接结果, 执行选择运算, 需50s, 选择结果均可放 在内存 • 投影运算: • 总花费为: 105+50+50=205s 3.4分钟 Q3= sname( Students Cno=„2‟(SC))
Q3代价计算(仅考虑I/O代价)
计算对SC做选择运算的代价 • 需读SC到内存进行选择运算 • 读SC块数为: 10000/100=100 • 花费为: 100/20=5s • 选择结果为50个SC元组, 均可放在内存
域演算：{ x 1 , x 2 , . . . x n | F ( x 1 , x 2 , . . . , x n )} 其中 x‟s: 域变量, F(x1,…,xn): wff 例如: { x , y | E ( x , y , " manager
" )}
第四章 分布查询处理和优化
查询处理概述
第四章 分布查询处理和优化
第四章 分布查询处理和优化
查询处理概述
优化的查询
G 1 ' RESP
E1 '
" Manager "
( G 1)
分布式数据库查询优化方法
分布式数据库查询优化方法
随着互联网的快速发展，分布式数据库成为了处理海量数据的常用工具。
然而，由于数据存储在不同的节点上，分布式数据库查询的效率往往受到限制。
为了提升查询性能，以下是一些分布式数据库查询优化方法。
1. 数据分片与划分：将数据切分成多个片段，并将每个片段存储在不同的节点上。
这样可以有效减少单个节点上的数据量，提升查询的并行性和响应速度。
2. 查询路由与数据定位：通过查询路由和数据定位技术，将查询请求发送到存
储相关数据的节点上。
这样可以减少不必要的网络通信和数据传输，提高查询效率。
3. 副本与冗余：通过在多个节点上存储数据的副本，可以提高分布式系统的容
错性和可用性。
当某个节点发生故障时，可以快速切换到其他节点上执行查询操作。
4. 数据局部性原理：根据数据局部性原理，将常被一起查询的数据存储在同一
个节点上，以减少网络通信和数据传输的开销，提升查询效率。
5. 查询优化与索引设计：通过优化查询执行计划和设计合适的索引，可以减少
查询的扫描范围和数据传输量，提高查询性能。
6. 数据压缩与存储优化：采用数据压缩算法和存储优化技术，可以减小数据的
存储空间占用，降低数据传输和查询的成本。
综上所述，分布式数据库查询优化是提高分布式系统性能的重要手段。
通过适
当的数据分片、查询路由、副本存储、数据局部性、查询优化和存储优化等方法，可以有效提升分布式数据库的查询效率，满足处理海量数据的要求。
王珊《数据库系统概论》章节题库(关系查询处理和查询优化)【圣才出品】
第9章关系查询处理和查询优化一、选择题1．关系代数表达式的优化策略中，首先要做的是（）。
A．对文件进行预处理B．尽早执行选择运算C．执行笛卡尔积运算D．投影运算【答案】B2．在关系代数运算中，最费时间和空间的是（）。
A．选择和投影运算B．除法运算C．笛卡尔积和连接运算D．差运算【答案】C【解析】在关系代数运算中，最费时间和空间的是笛卡尔积和连接运算，所以尽可能放在后面做。
3．根据系统所提供的存取路径，选择合理的存取策略，这种优化方式称为（）。
A．物理优化B．代数优化C．规则优化D．代价估算优化【答案】A【解析】物理优化是根据数据字典中的存取路径、数据的存储分布以及聚簇情况等信息来选择低层的存取路径。
4．在关系代数表达式的等价优化中，不正确的叙述是（）。
A．尽可能早地执行连接B．尽可能早地执行选择C．尽可能早地执行投影D．把笛卡尔积和随后的选择合并成连接运算【答案】A【解析】在关系代数表达式中，连接运算的结果常常是一个较大的关系。
如果尽可能早地执行连接，则运算得到的中间结果就会很大。
5．设E是关系代数表达式，F是选取条件表达式，并且只涉及A1，…，A n属性，则有（）。
A．бF（πA1，…，An（E））≡πA1，…，An（бF（E））B．бF（πA1，…，An（E））≡πA1，…，An（E）C．бF（πA1，…，An（E））≡πA1（бF（E））D．πA1，…，An（бF（E））≡πA1，…，An（бF（πA1，…，An，B1，…，Bm（E）））【答案】A6．如果一个系统定义为关系系统，则它必须（）。
A．支持关系数据库B．支持选择、投影和连接运算C．A和B均成立D．A、B都不需要【答案】C7．如果一个系统为关系完备系统，那么它支持（）。
A．关系数据结构B．A与选择、投影和连接C．A与所有的关系代数操作D．C与实体完整性、参照完整性【答案】C二、填空题1．关系系统的查询优化既是关系数据库管理系统实现的关键技术，又是关系系统的优点。
提高搜索引擎算法效率,减少用户搜索时间的方法探讨
提高搜索引擎算法效率，减少用户搜索时间的方法探讨提高搜索引擎算法效率，减少用户搜索时间的方法探讨搜索引擎在现代信息时代扮演着举足轻重的角色。
它们帮助用户快速准确地从众多的信息中找到所需的答案。
然而，随着用户对信息的需求日益增长，搜索引擎面临着越来越大的挑战，用户对搜索结果的期望也越来越高。
因此，提高搜索引擎算法效率，减少用户搜索时间成为了一个重要的研究方向。
本文将探讨一些可以提高搜索引擎算法效率的方法，以期减少用户的搜索时间。
一、索引优化索引是搜索引擎算法的核心组成部分之一。
通过优化索引结构、索引算法和索引的存储方式可以提高搜索引擎的效率。
以下是一些常见的索引优化方法：1. 压缩索引：通过采用更紧凑的数据结构和压缩算法，可以减少索引的存储空间，提高索引读取速度。
2. 分区索引：将索引按照某种规则分成多个子索引，每个子索引负责一部分数据。
这样可以提高查询并行性，加快搜索速度。
3. 倒排索引优化：倒排索引是搜索引擎中最常用的索引结构，通过优化倒排索引的构建和查询算法，可以提高搜索效率。
例如，可以通过减少倒排链的长度、优化倒排链的排序算法等方式提高搜索速度。
二、查询优化查询优化是提高搜索引擎算法效率的另一个重要方面。
通过优化查询处理和查询算法可以减少用户搜索时间。
以下是一些常见的查询优化方法：1. 查询预处理：在用户提交查询之前，对查询进行预处理。
例如，可以对查询关键词进行分词、去噪、去停用词等处理，以提高查询准确度和搜索速度。
2. 查询索引匹配算法优化：索引匹配是搜索引擎中最核心的算法之一。
通过优化索引匹配算法可以减少匹配时间。
例如，可以使用字典树、压缩自动机等数据结构来加速索引匹配。
3. 并行查询处理：通过并行计算和分布式处理，可以加速查询处理。
例如，可以将查询分成多个子查询，分发到多台服务器上并行处理，最后合并子查询结果，以提高查询速度。
三、缓存优化缓存是提高搜索引擎算法效率的另一个重要手段。
通过合理利用缓存可以减少搜索算法的计算成本，提高搜索速度。
第3章 分布式数据库中的查询处理和优化
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由此可见，一个好的查询处理应该使数据的传输量和通信次 数最少，这样才能使查询所花费的数据传输/或通信时间减少， 从而减少查询的总代价。 如果对第6种方法利用分布式的并行处理，即在A地选择男 生和B地选择‘MATHS’课程名同时进行，这样的总的处理时间还 可以减少。
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3.2 分布式查询优化中的基础知识
3.2.1 用关系代数表达式SQL语句表示一个查询 分布式数据库基本上都采用关系数据模型,以非过程化语言 作为与用户接口的主要语言。这些非过程化语言一般都与SQL语 言兼容，且大多数就是SQL语言。因此，用户向分布式数据库发 出的一个查询，总是可以用关系代数表达式或SQL语言的 SELECT语句来表示。 1、用SQL语句来表示一个查询 SQL已被选作关系数据库的标准语言，查询语句SELECT是 一个功能极强的查询语句。对关系数据库的各种复杂的查询要求， 都可以用SELECT语句来表示。 例3.2 教学数据库中，有三个全局关系： 学生信息S（S#，SNAME，AGE，SEX） 课程设置关系C（C#，CNAME，TEACHER） 选课关系SC（S#，C#，GRADE） 查询选修课程号为‘C03’的学生姓名。
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（2）在高速局域网中 传输时间比局部处理时间要短得多。在这种情下，往往以响 应时间作为优化目标。响应时间既与通信时间有关，也与局部处 理时间有关，但局部处理时间是关键，所以减少局部处理的时间 是问题的主要方面。 在某些情况下，查询处理同时以减少通信费用与响应时间作 为优化目标。这时，算法往往需要在这两者之间做出权衡。 3、查询代价的估算方法 设一个查询执行的预期代价为QC，则 在集中式中：QC=I/O代价+CPU代价 在分布式中：QC=I/O代价+CPU代价+通信代价 通信代价可用如下公式作粗略估算： TC（X）=C0+C1*X 其中，X为数据的传输量，通常以bit为单位计算； C0为两站点间通信初始化一次所花费的时间，它由通信系统确 定，近似一个常数，以秒为单位； C1为传输率（传输速度的倒数），即单位数据传输的时间，单 5 位是 b/s。
数据库查询优化-20条必备sql优化技巧
数据库查询优化-20条必备sql优化技巧0、序⾔本⽂我们来谈谈项⽬中常⽤的 20 条 MySQL 优化⽅法，效率⾄少提⾼ 3倍！具体如下：1、使⽤ EXPLAIN 分析 SQL 语句是否合理使⽤ EXPLAIN 判断 SQL 语句是否合理使⽤索引，尽量避免 extra 列出现：Using File Sort、Using Temporary 等。
2、必须被索引重要SQL必须被索引：update、delete 的 where 条件列、order by、group by、distinct 字段、多表 join 字段。
3、联合索引对于联合索引来说，如果存在范围查询，⽐如between、>、<等条件时，会造成后⾯的索引字段失效。
对于联合索引来说，要遵守最左前缀法则：举列来说索引含有字段 id、name、school，可以直接⽤ id 字段，也可以 id、name 这样的顺序，但是 name; school 都⽆法使⽤这个索引。
所以在创建联合索引的时候⼀定要注意索引字段顺序，常⽤的查询字段放在最前⾯。
4、强制索引必要时可以使⽤ force index 来强制查询⾛某个索引: 有的时候MySQL优化器采取它认为合适的索引来检索 SQL 语句，但是可能它所采⽤的索引并不是我们想要的。
这时就可以采⽤ forceindex 来强制优化器使⽤我们制定的索引。
5、⽇期时间类型对于⾮标准的⽇期字段，例如字符串的⽇期字段，进⾏分区裁剪查询时会导致⽆法识辨，依旧⾛全表扫描。
尽管 TIMESTAMEP 存储空间只需要 datetime 的⼀半，然⽽由于类型 TIMESTAMP 存在性能问题，建议你还是尽可能使⽤类型 DATETIME。
（TIMESTAMP ⽇期存储的上限为2038-01-19 03:14:07，业务⽤ TIMESTAMP 存在风险；）6、禁⽌使⽤ SELECT *SELECT 只获取必要的字段，禁⽌使⽤ SELECT *。
数据库中图数据的存储与查询优化
数据库中图数据的存储与查询优化随着大数据时代的到来，图数据的存储和查询优化成为了数据管理的重要议题。
图数据是指由节点和边组成的复杂网络结构，如社交网络、知识图谱等。
为了高效地存储和查询图数据，数据库系统在数据结构和查询算法上进行了改进和优化。
本文将讨论数据库中图数据的存储和查询优化的相关技术和方法。
一、图数据存储图数据的存储方式对数据访问的效率和系统性能起着重要影响。
常见的图数据存储方式有邻接矩阵、邻接表和属性表三种。
1. 邻接矩阵邻接矩阵是一种以二维矩阵形式来表示图数据的方法，矩阵中的每个元素代表一个节点之间的边的关系。
对于一个有n 个节点的图，邻接矩阵的大小为n*n。
邻接矩阵的存储方式简单直观，查询两个节点之间的边关系也非常高效，但是对于稀疏图（边的数量较少）来说，邻接矩阵的存储空间可能会非常浪费。
2. 邻接表邻接表是一种以链表的形式来表示图数据的方法，每个节点维护一个链表，链表中的每个元素代表当前节点和其它节点之间的边关系。
相比邻接矩阵，邻接表可以有效地解决稀疏图的存储问题，但是查询两个节点之间的边关系会比较耗时，需要遍历链表来找到匹配的边。
3. 属性表属性表是一种以属性列矩阵的形式来存储图数据的方法，每个属性都会有一个列，每一行表示一个节点，每个节点的属性值会存储在相应的列中。
属性表适用于具有大量节点和节点属性的图数据，可以跨多个属性进行高效的查询。
但是属性表在处理节点之间的边关系时相对较慢。
综上所述，邻接矩阵适用于密集图，邻接表适用于稀疏图，而属性表适用于属性丰富的图数据。
二、图数据查询优化图数据的查询通常包括按条件过滤、路径查询和子图匹配等操作。
为了高效地进行图数据查询，数据库系统采用了以下优化策略。
1. 索引加速索引是加速图数据查询的常用技术之一。
数据库系统可以根据节点和边的属性值创建索引，使得查询时可以快速定位匹配的节点和边。
索引的选择和设计需要结合具体情况来确定，以最大程度地提高查询效率。
AI自然语言处理 信息检索与查询优化
AI自然语言处理信息检索与查询优化AI自然语言处理：信息检索与查询优化引言随着人工智能技术的飞速发展，自然语言处理（Natural Language Processing，NLP）逐渐成为重要的研究领域之一。
在NLP中，信息检索和查询优化是两个不可忽视的方面。
本文将介绍AI自然语言处理领域中关于信息检索和查询优化的重要概念、技术和应用。
1.信息检索信息检索（Information Retrieval，IR）是指通过计算机系统从大规模文本集合中自动地获取用户感兴趣的信息。
它广泛应用于搜索引擎、问答系统等领域。
在信息检索中，核心任务是根据用户的查询意图，从大量文本中筛选出最相关的结果。
1.1 词袋模型与向量空间模型词袋模型是信息检索中常用的模型之一，它将文本表示为一个由单词组成的集合，忽略了单词的顺序以及上下文信息。
向量空间模型则将文本表示为一个向量，其中每个维度代表一个单词，在这个向量空间中计算相似性。
这两种模型在实际应用中被广泛使用，如TF-IDF算法就是基于向量空间模型的一种关键技术。
1.2 倒排索引倒排索引是一种用于支持快速文本检索的数据结构。
它将文档中的每个单词映射到包含该单词的文档列表。
通过倒排索引，可以快速地定位到包含某个特定单词的文档，提高检索效率。
1.3 查询扩展与推荐系统查询扩展是通过利用用户查询历史、相关文档等信息来提高检索结果的相关性。
常见的方法包括使用近义词替换、自动补全、短语扩展等技术。
推荐系统则通过分析用户行为和兴趣，为用户提供个性化的搜索结果推荐，进一步提升用户体验。
2.查询优化查询优化是指根据用户查询的目标，对查询进行优化，以提高检索结果的准确性和效率。
在AI自然语言处理领域中，查询优化是提高搜索引擎等应用性能的重要手段。
2.1 语义理解与消歧语义理解是指根据用户输入的自然语言查询，准确地理解其意图。
这需要结合词法分析、语法分析和语义解析等技术，将查询转化为可执行的语义逻辑，方便系统进行后续处理。
分布式数据库的多维数据处理与查询优化
分布式数据库的多维数据处理与查询优化分布式数据库是一种将数据存储在多个物理位置的数据库系统。
与传统的集中式数据库相比，分布式数据库具有更高的可扩展性、更高的容错性和更好的性能。
在大数据时代，分布式数据库成为处理和存储大规模数据的关键技术。
然而，随着数据规模不断增大，多维数据处理和查询优化成为了分布式数据库中一个重要而复杂的问题。
多维数据是指具有多个属性或维度的数据集合。
在现实生活中，我们经常会遇到需要对多维数据进行查询和分析的场景，比如销售统计、市场调研等。
对于传统集中式数据库来说，处理少量维度和属性数量较少的多维查询是可行且高效的。
然而，在大规模、高维度、复杂关联关系等特点下，传统集中式数据库无法满足对于多维查询优化和性能要求。
在分布式环境下进行多维查询时需要解决以下几个关键问题：如何将原始数据进行划分和存储；如何选择合适的划分策略；如何实现并行计算；如何优化查询计划等。
首先，在一个大规模系统中将原始数据进行划分和存储是一个关键问题。
数据划分可以按照不同的维度进行，比如按照时间、地域、产品等。
划分的目的是将数据均匀地分布在不同的节点上，以实现负载均衡和并行计算。
同时，数据划分还需要考虑到查询的效率和数据访问的局部性。
一种常用的方法是将相似的维度放在一起，以减少节点间通信和数据传输。
其次，选择合适的划分策略对于多维查询优化至关重要。
常用的划分策略有垂直切割、水平切割和混合切割等。
垂直切割是将不同属性存放在不同节点上，适用于属性间关联性较低且查询主要以单个属性为条件进行筛选；水平切割是将不同行记录存放在不同节点上，适用于多个属性同时作为条件进行筛选；混合切割则是综合考虑了多种因素进行选择。
并行计算是实现高效多维查询优化的重要手段之一。
通过并行计算可以利用多个节点同时处理子任务，从而提高整体查询性能。
对于大规模、高维度、复杂关联关系的多维查询，传统的串行计算方法无法满足实时性和性能要求。
因此，需要设计并实现并行计算算法和数据结构，以支持高效的多维查询。
浅谈关系数据库的查询处理和优化
［ 关键词 ］ 关系数据库 查询优化 数据库设计 ｓ ＱＬ语 言
关 系系统 的查询优化既是数据库管理系统 （ Ｄ Ｍ ） Ｒ Ｂ Ｓ 实现的关键技 术 又是关 系系统 的优点所在 ， 的总 目标是选择有效 的策 略 ， 它 求得给定 关 系表达式的值 ，使得查询代价较小 。 目前使用 的关 系数据 库均支持 Ｓ Ｌ语言 ， Ｑ 用户使用 Ｓ Ｌ语言表 达查询 的要求， Ｑ 不必关 心 Ｒ Ｂ Ｄ ＭＳ的具 体执行 过程， 由 Ｒ Ｂ 而 Ｄ ＭＳ确定合 理 的、 有效 的查询 策略 ， 同时 ， 户设 用 计 的数据库和提交的 Ｓ Ｌ语 言是数据库 系统优 化的基础 ，两者的密切 Ｑ 结合将会更好的达到查询优化的效果 。 １查 询 处 理 的 步骤 ． 查询处理是关系数据库管理系统（ Ｄ ＭＳ） ＲＢ 的核心 。在系统查询处 理之前首先要将用户输入的高级语 言表示 的查询转换为 系统 物理层能 够识别和实现的形式 关系代数表达式的语 法树， 通常这种转换结果并不 唯一。 Ｒ ＭＳ的查 询任 务是把用 户提交给的查询语 句转换为高效的 即 ＤＢ 执 行 过 程 。 系 Ｒ ＭＳ查 询 处 理 可 以 分 为 ４个 阶 段 ： 询 分 析 、 询 检 关 ＤＢ 查 查 查、 查询优化和查询执行 ， 如图 １所示。
一
Ｃｏ ｒ ｅＳ ｕ ｓ，Ｃ
Ｗ ＨＥＲＥ Ｓ ｕ ｅ ｔ ｎ ＝ Ｃ． ｎ ｔ ｄ ｎ． ｏ Ｓ Ｓ ｏ Ｓ ＡＮＤ Ｃ． ｏ ． ｕ ｃ ． ｏ Ｓ Ｃｎ － Ｃｏ ｒ ｅ Ｃｎ
Ａ Ｄ Ｓｕ ｅｔ ｄ ｐ＝ Ｉ” 先 把 Ｓ Ｎ ｔｄｎ． ｅ ｔ”Ｓ ； Ｓ ＱＬ语 句 转 化 为 语 法 树 ，并 且 进 行 优化。
查询优化可 以有 多种 方法 ，按照优化 的层 次一 般可以分为代数优 化和物理优化 。 代数优化是指按照一定 的规则 ， 改变代数表达式 中操作 的次序和组合 ， 使查询执行更 高效 ； 物理优化是指存取 路径 和底层操作 算法的选择 。 下面重点介绍查询树 的启发式优化和基于代价 的优化 ， 进 步 了解具 体的查询计划 ， 如建立索 引 、 修改 Ｓ Ｌ语句 、 Ｑ 建立 视图或临 时表等来降低查询代价 ， 达到优化 系统性能 的 目标 。 ２３１查询树的启发式优化 ．． 查询树的启发式规则有 ： 择运算应尽可能先做 ， 选 把投 影运算和选 择运算 同时进行 ， 把投影 同其前 或后的双 目运算结合起来 ， 把笛卡尔积 转化 为连接运算 ，提出公共字 表达式 。Ｓ Ｌ Ｃ ａ ｅＦ Ｏ Ｓｕｅ ｔ Ｅ Ｅ ＴＣｎｍ Ｒ Ｍ ｔｄ ｎ，
MySQL中的并行查询与并行执行优化
MySQL中的并行查询与并行执行优化MySQL是一种常用的关系型数据库管理系统，被广泛应用于各类应用程序中。
随着数据量和并发访问量的增加，对于数据库查询的性能要求也越来越高。
为了提高查询性能，MySQL引入了并行查询和并行执行优化的功能。
并行查询是指将一个查询任务拆分成多个子任务，并发地执行这些子任务，最终将结果合并返回给用户。
这种方式可以显著提高查询的响应速度，特别是在大型数据库中。
MySQL中的并行查询主要通过多线程机制实现，即将一个查询任务分配给多个线程并发执行。
并行执行优化是指在并行查询的基础上，进一步优化查询的执行过程，以提高查询的效率和性能。
在MySQL中，有很多方法可以进行并行执行优化，下面将介绍其中一些常用的方法。
首先，一种基本的并行执行优化方法是将查询任务分解成多个子查询，分别由不同的线程执行。
这样可以充分利用多核处理器的计算能力，提高整体的查询性能。
例如，可以将一个复杂的查询语句分解成多个简单的子查询，然后使用并行查询的方式并发地执行这些子查询。
在执行过程中，可以使用线程池管理线程的创建和销毁，以及任务的分配和调度，以提高资源的利用率。
其次，还可以通过适当的查询重写和查询优化来实现并行执行优化。
MySQL提供了一些查询优化的方法，例如查询重写、索引优化和存储引擎优化等。
通过对查询语句的重写和优化，可以改变查询的执行计划，以提高查询的执行效率和性能。
同时，还可以通过合理地选择索引和存储引擎，以及使用一些高级的优化技术（如分区表、水平分片等），进一步提高查询的并行执行效果。
此外，还可以通过MySQL的一些特性和设置来实现并行执行优化。
例如，可以通过设置合适的并发连接数和线程池大小，以及开启并行查询的相关参数（如max_parallel_degree和parallel_force_local等）来调整并行执行的效果。
此外，还可以通过合理地使用缓存和预编译等技术，提高查询的性能和效率。
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二、实现查询操作的算法举例
(2) 排序-合并方法
①如果连接的表没有排好序，则将Student和SC表按 连接属性Sno排序； ②取Student表中的第一个Sno，依次扫描SC表中具 有相同Sno的元组，把它们连接起来； ③当扫描到Sno不相同的第一个SC元组时，返回 Student表扫描下一个元组，再扫描SC表中具有相同 Sno的元组，把它们连接起来。
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为什么要进行查询优化？ 例：求选修了2号课程的学生姓名。其SQL语句为：
SELECT 姓名 FROM Student, SC WHERE Student.学号 = SC.学号 AND 课号 = ‘2’;
也可用SQL语言如下实现:
SELECT 姓名 FROM Student WHERE 学号 IN (SELECT 学号 FROM SC WHERE 课号 = ‘2’ ) ;
2
§1 关系数据库系统的查询处理 查询处理的任务：
将用户提交给询处理步骤
查询处理分为4个阶段，在处理过程中， 一旦发现问题，则报告错误，中止处理。
3
(1) 查询分析 词法分析：识别出语句中的SQL关键字、属
性名、关系名、运算符、常量等语 言符号。 语法分析：检查语句是否符合SQL语法规则。
第九章 关系查询处理和查询优化 本章内容：
§1 关系数据库系统的查询处理 §2 关系数据库系统的查询优化 §3 代数优化 §4 物理优化
1
本章要求：
1、了解查询处理的一般步骤 2、了解为什么必须进行查询优化？ 3、掌握关系代数的等价变换规则 4、掌握代数优化的算法和优化的一般步骤 5、了解物理优化的内容和方法
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二、实现查询操作的算法举例
1. 选择操作的实现 (1) 简单的全表扫描方法
对查询基本表顺序扫描，逐一检查每个元组是否 满足选择的条件，对满足条件的元组作为结果输 出。对于小表，简单有效。对于大表，费时。 (2) 索引或散列扫描方法 如果选择条件中的属性上有索引（B+树索引或 Hash索引），可以用索引扫描方法。通过索引先 找到满足条件的元组的主码或元组指针，再通过 元组指针直接在查询的基本表中找到元组。
Q1 = 姓名 ( Student.学号=SC.学号∧课号=‘2’( StudentSC ) ) 2、先做Student和SC的自然连接，然后从中选出课程
号为2的元组，再投影姓名。 Q2 = 姓名（课号=‘2’ （Student ∞ SC）） 3、先从SC中选出课程号为2的元组，然后将该结果与 Student 连接，再投影姓名。 Q3 = 姓名（Student ∞ 课号=‘2’ （SC））
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分析三种实现策略的执行时间： 设有1000个学生记录，10000个选课记录，
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§2 关系数据库系统的查询优化
关系数据语言只需用户提出“做什么”，不必指 出“怎么做”，为什么能做到这一点？
一个重要原因就是系统能自动进行查询优化。系 统自动优化比用户自己优化会做得更好，见P267。
在集中式数据库中，查询执行的总代价(开销)为： 总代价 = I/O代价 + CPU代价 + 内存代价 三者中，I/O代价是最主要的。 查询优化的总目标： 选择有效的策略，求得给定的关系表达式的值， 使得查询代价较小。
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二、实现查询操作的算法举例 2. 连接操作的实现
Select * from Student, Sc Where Student.Sno=SC.sno
(1) 嵌套循环方法
对于外层循环(Student)的每个元组(s),检 索内层循环(SC)中的每个元组(sc)，并检查这 两个元组在连接属性(sno)上是否相等。如果满 足连接条件，则串接后作为结果输出，直到外 层循环表中的元组处理完为止。
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对于一个复杂的查询，不同用户可能会写 出各种不同的查询方法。这些方法有的简单， 有的复杂。它们的执行结果是一样的，但执行 效率可能是不一样的。系统能解决这一问题吗？
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对这一查询，可以考虑下面几种实现方式： 1、先求Student和SC的笛卡尔积，然后从中选出两学
号字段值相等、课程号为2的元组，再投影姓名。
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二、实现查询操作的算法举例 (4) Hash Join方法 把连接属性作为hash码，用同一个hash函数把 R和S中的元组散列到同一个hash文件中。 划分阶段：对包含较少元组的表(比如R)进行 一遍处理，把它的元组按hash函数分散到hash 表的桶中； 试探阶段：对另一个表(S)进行一遍处理，把S 的元组散列到适当的hash桶中，并将元组与桶 中所有来自R并与之匹配的元组连接起来。
重复上述步骤直到Student表扫描完。
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二、实现查询操作的算法举例 (3) 索引连接方法 ①在SC表上建立属性Sno的索引，如果原来没 有的话； ②对Student表中的每一个元组，由Sno的值通 过SC的索引查找相应的SC元组； ③把这些SC元组和Student元组连接起来。
循环执行②、 ③；直到Student表中的元组 处理完为止。
率较高的方案。 分为两个层次。
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代数优化：按照一定的规则，改变代数表达 式中关系操作的次序和组合，使 执行效率更高，又称逻辑优化。
物理优化：依据事先确定的策略，选择底层 存取路径和算法。
(4) 查询执行 依据查询优化得到的结果，生成执行代码，
执行之。
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二、实现查询操作的算法举例
1. 选择操作的实现 Select * from student where <条件表达式>； 考虑<条件表达式>的几种情况： C1: 无条件； C2: Sno=‘200215121’； C3：Sage>20; C4: Sdept=‘CS’ AND Sage>20;
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(2) 查询检查 语义检查：根据数据字典，检查语句中的数据库
对象，如属性名、关系名等，是否有 效。 符号名转换：将外部名转换为内部名。 安全性检查：检查用户是否有请求的存取权限。 完整性检查：检查是否违反完整性约束。 查询树转换：用基于关系代数的查询树来表示查 询，查询树也叫语法分析树。
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(3) 查询优化 从多个可能的执行方案中选择一个执行效