第6章查询处理和优化讲课资料
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CALL AM(参数)
…
目标码
预编译
编译和连接 执行
AM依赖因素
访问模块AM
优化不 占执行时 间！！
代数优化 对查询语句进行变换不涉及存取路径 物理优化 根据存取路径选择合理的存取策略进行优化 规则优化 仅根据启发式规则选择执行的策略进行优化 代价估算优化
6.2 代数优化
代数优化对查询进行等效变换，以减少执行开销。 代数优化的原则是尽量减小查询过程中间结果的 大小。
Sp
S.CITY'NANJIN' G SP.QUAN10000
p
原始查询树
S
SP
先连接小关系
S,P,SP经选择后得S’、P’、SP’，估算大小： |S’|=|S|/NCITY
|P’|=|P|/NPNAME |SP’|=|SP|×(Vmax-10000)/(Vmax-Vmin) 设|S’|<|P’|, |SP’|<|P’|
S p AND SP.QUAN > 10000
原始查询树
选择操作下压
SNAME
C
选择操作尽量下压
SNAME
S.CITY'NANJIN' G SP.PNUM P.PNUM SP.PNSPU .QM UP.APNN10U0M 00
S.SNUMSP.SNUM
P.PNAM'BEOL'T
SP
S.SNUMSP.SNUM P.PNAM'BEOL'T
第6章 查询处理和优化
6.1 引言
查询处理—— 从查询语句出发，到获得查询 结果的处理过程。
查询优化—— DBMS对描述性语言表达的查 询语句进行分析，为其确定合理、有效的执行 策略和步骤的过程。
查询优化是查询处理中的重要一环，对关系 DB尤其如此。
例如：12+64+88=？ （12+88）+64=164
S
SP
S.CITY'NANJIN' G SP.QUAN10000
P
S
SP
代数优化的基本步骤：
1.以SELECT子句对应投影操作，以FROM字句对应迪卡尔乘 积，
以WHERE子句对应选择操作，生成原始查询树。 2.应用变换规则2)、6)、7)、9)、10)，尽可能将选择条件移 向树叶方向。 3.应用连接、迪卡尔乘积的结合律，按照小关系优先做的原则，
式中，Attr.(c1) Attr.(R) Attr.(S) Attr.(c2) Attr.(R) Attr.(T)
而S和T之间没有连接条件。可改写为：
R JNc1 AND c2 (ST)
范例p118例6-1
设有S(供应商)，P(零件)，SP(供应关系)三个关系，关系模式 如下：
S(SNUM,SNAME,CITY) P(PNUM,PNAME,WEIGHT,SIZE) SP(SNUM,PNUM,DEPT,QUAN)
Select
Frห้องสมุดไป่ตู้m
Where
Q可用右图所示的原 始查询树表示：
SNAME
Q : SELECT SNAME
C
FROM S,P,SP WHERE S.SNUM = SP.SNUM
AND SP.PNUM = P.PNUM AND S.CITY = ‘NANJING’
SP
AND P.PNAME = ‘BOLT’
有如下查询 Q : SELECT SNAME
FROM S,P,SP WHERE S.SNUM = SP.SNUM
AND SP.PNUM = P.PNUM AND S.CITY = ‘NANJING’ AND P.PNAME = ‘BOLT’ AND SP.QUAN > 10000
SQL语句转化为原始查询树
消除对查询无用的属性
SNAME
消除对查询无用的属性
JNSP.PNUMP.PNUM
SNAME
JNSP.PNUMP.PNUM
JN S.SNUMSP.SNUM
P.PNAM'BEOL' T
P S.CITY'NANJIN' G SP.QUAN10000
JN S.SNUMSP.SNUM
PNUM
SNU,SMNAME SNU,PMNU M P.PNAM'BEOL'T
Att(C r){A1,A2,..A .,} n
5. R JN S = S JN R
6. c(RJNS)(c(R)J)NS，
Attr( cA ) ttr(R)
7. c1AN c2D (RJN S)(c1(R)J ) N (c2(S)),
At(ct1)rAt(R t)rA , t(ct2)rAt(St)r
10. { , , } 则 L ( R S ) ( L ( R )( )L ( S ))
11. {JN ,,, }则 , (RS) TR(S T)
注意：规则11中，对于连接运算，可能出现S与T之 间无连接条件的情况，此时的连接运算成为迪卡尔乘 积例。如：(R JNc1 S)JNc2 T,
选择、投影操作通常能够有效地减小关系的大小。 连接、迪卡尔乘积和并操作容易生成较大的查询中 间结果。
因此，先做选择、投影；先做小关系间的连接， 再做大关系的连接；甚至需要先找出查询中的公共表 达式，以避免重复运算。
常用变换规则
1. c 1 AN c2 .A .D .N c(n R D )c 1 (c2 (..c(.n R ) ()...)
8. 属性L集 {A 1,...A,n,B1,...B,m}, 其中 {A1， ,...A,n}Att(R r){,B1,...B,m}Att(Sr)
则 L(RJNc S)( A1,...A, n(R))JNc( B1,..B .,m(S))
式中 Att(cr)L
9. { , , } 则 c ( R S ) (c ( R )( )c ( S ))
查询优化是相对而言的，可能的执行策略 很多，穷尽代价很大，不能片面追求绝对的最 优。
数据库查询语言的处理过程:
（1）解释方式执行
应用程序 查询请求
DBMS
BEGIN TRAN
查询语句
END
查询结果
解释执行 查询语句
优化占执 行时间！！
(2)编译方式
应用程序
BEGIN TRAN 查询语句 END
…
2. c1(c2(R ) )c2(c1(R ))
3.
( li1 st li ( s2t ...(lisn(tR)).. .))lis1(tR),
lis1 t lis2 t .. . lisn t
4.
( A1,A2,..A ., n c(R)) c( A1,A2,..A ., n (R))
…
目标码
预编译
编译和连接 执行
AM依赖因素
访问模块AM
优化不 占执行时 间！！
代数优化 对查询语句进行变换不涉及存取路径 物理优化 根据存取路径选择合理的存取策略进行优化 规则优化 仅根据启发式规则选择执行的策略进行优化 代价估算优化
6.2 代数优化
代数优化对查询进行等效变换，以减少执行开销。 代数优化的原则是尽量减小查询过程中间结果的 大小。
Sp
S.CITY'NANJIN' G SP.QUAN10000
p
原始查询树
S
SP
先连接小关系
S,P,SP经选择后得S’、P’、SP’，估算大小： |S’|=|S|/NCITY
|P’|=|P|/NPNAME |SP’|=|SP|×(Vmax-10000)/(Vmax-Vmin) 设|S’|<|P’|, |SP’|<|P’|
S p AND SP.QUAN > 10000
原始查询树
选择操作下压
SNAME
C
选择操作尽量下压
SNAME
S.CITY'NANJIN' G SP.PNUM P.PNUM SP.PNSPU .QM UP.APNN10U0M 00
S.SNUMSP.SNUM
P.PNAM'BEOL'T
SP
S.SNUMSP.SNUM P.PNAM'BEOL'T
第6章 查询处理和优化
6.1 引言
查询处理—— 从查询语句出发，到获得查询 结果的处理过程。
查询优化—— DBMS对描述性语言表达的查 询语句进行分析，为其确定合理、有效的执行 策略和步骤的过程。
查询优化是查询处理中的重要一环，对关系 DB尤其如此。
例如：12+64+88=？ （12+88）+64=164
S
SP
S.CITY'NANJIN' G SP.QUAN10000
P
S
SP
代数优化的基本步骤：
1.以SELECT子句对应投影操作，以FROM字句对应迪卡尔乘 积，
以WHERE子句对应选择操作，生成原始查询树。 2.应用变换规则2)、6)、7)、9)、10)，尽可能将选择条件移 向树叶方向。 3.应用连接、迪卡尔乘积的结合律，按照小关系优先做的原则，
式中，Attr.(c1) Attr.(R) Attr.(S) Attr.(c2) Attr.(R) Attr.(T)
而S和T之间没有连接条件。可改写为：
R JNc1 AND c2 (ST)
范例p118例6-1
设有S(供应商)，P(零件)，SP(供应关系)三个关系，关系模式 如下：
S(SNUM,SNAME,CITY) P(PNUM,PNAME,WEIGHT,SIZE) SP(SNUM,PNUM,DEPT,QUAN)
Select
Frห้องสมุดไป่ตู้m
Where
Q可用右图所示的原 始查询树表示：
SNAME
Q : SELECT SNAME
C
FROM S,P,SP WHERE S.SNUM = SP.SNUM
AND SP.PNUM = P.PNUM AND S.CITY = ‘NANJING’
SP
AND P.PNAME = ‘BOLT’
有如下查询 Q : SELECT SNAME
FROM S,P,SP WHERE S.SNUM = SP.SNUM
AND SP.PNUM = P.PNUM AND S.CITY = ‘NANJING’ AND P.PNAME = ‘BOLT’ AND SP.QUAN > 10000
SQL语句转化为原始查询树
消除对查询无用的属性
SNAME
消除对查询无用的属性
JNSP.PNUMP.PNUM
SNAME
JNSP.PNUMP.PNUM
JN S.SNUMSP.SNUM
P.PNAM'BEOL' T
P S.CITY'NANJIN' G SP.QUAN10000
JN S.SNUMSP.SNUM
PNUM
SNU,SMNAME SNU,PMNU M P.PNAM'BEOL'T
Att(C r){A1,A2,..A .,} n
5. R JN S = S JN R
6. c(RJNS)(c(R)J)NS，
Attr( cA ) ttr(R)
7. c1AN c2D (RJN S)(c1(R)J ) N (c2(S)),
At(ct1)rAt(R t)rA , t(ct2)rAt(St)r
10. { , , } 则 L ( R S ) ( L ( R )( )L ( S ))
11. {JN ,,, }则 , (RS) TR(S T)
注意：规则11中，对于连接运算，可能出现S与T之 间无连接条件的情况，此时的连接运算成为迪卡尔乘 积例。如：(R JNc1 S)JNc2 T,
选择、投影操作通常能够有效地减小关系的大小。 连接、迪卡尔乘积和并操作容易生成较大的查询中 间结果。
因此，先做选择、投影；先做小关系间的连接， 再做大关系的连接；甚至需要先找出查询中的公共表 达式，以避免重复运算。
常用变换规则
1. c 1 AN c2 .A .D .N c(n R D )c 1 (c2 (..c(.n R ) ()...)
8. 属性L集 {A 1,...A,n,B1,...B,m}, 其中 {A1， ,...A,n}Att(R r){,B1,...B,m}Att(Sr)
则 L(RJNc S)( A1,...A, n(R))JNc( B1,..B .,m(S))
式中 Att(cr)L
9. { , , } 则 c ( R S ) (c ( R )( )c ( S ))
查询优化是相对而言的，可能的执行策略 很多，穷尽代价很大，不能片面追求绝对的最 优。
数据库查询语言的处理过程:
（1）解释方式执行
应用程序 查询请求
DBMS
BEGIN TRAN
查询语句
END
查询结果
解释执行 查询语句
优化占执 行时间！！
(2)编译方式
应用程序
BEGIN TRAN 查询语句 END
…
2. c1(c2(R ) )c2(c1(R ))
3.
( li1 st li ( s2t ...(lisn(tR)).. .))lis1(tR),
lis1 t lis2 t .. . lisn t
4.
( A1,A2,..A ., n c(R)) c( A1,A2,..A ., n (R))