GIS pagrindai
Download
Report
Transcript GIS pagrindai
GIS pagrindai (IV)
duomenų bazės
Albertas Šermokas
[email protected]
DB ir DBVS
Duomenų bazė - apibrėžimas,
DB – pagrindinės sąvokos,
DB – sąryšiai,
Duomenų bazių valdymo sistema – DBVS,
DBVS – funkcijos,
DBVS – SQL kalbos operacijos
Esybė, savybė, ryšys
Esybė – tai savarankiškas, atskiriamas nuo kitų objektas,
apie kurį norime turėti informaciją
esybė yra ne konkretus objektas, bet objekto sąvoka, abstrakcija,
pavyzdžiui, ežeras, kuriam nurodytas savybių (atributų) rinkinys, o
konkretus ežeras pvz. Balsio, yra tos esybės egzempliorius, t.y., objektas
su konkrečiomis visų jo atributų reikšmėmis
savybė - priklausoma sąvoka, išreiškianti kokio nors
objekto ypatybę (atributas – tai apibrėžta esybės savybė)
ryšys – sąsaja tarp esybių ar jų savybių (ryšys – tai turinti
pavadinimą asociacija tarp dviejų esybių)
Duomenų bazė - apibrėžimas
Duomenų bazė (DB) – tai informacijos (duomenų) apie
esybes rinkinių ir sąryšių visuma:
Duomenų bazė (DB) – tai rinkinys tarpusavyje susijusių
duomenų, kuriems apdoroti naudojamos programos
Duomenų bazių valdymo sistema
Duomenų bazių valdymo sistema (DBVS) – tai programinė
įranga DB valdyti ir aukšto lygio kalbos (naudotojas nurodo
ką daryti, o ne kaip daryti) interpretatorius, kurie sudaro
kompiuterizuotą įrašų saugojimo sistemą.
DBVS pateikia priemones, kurios užtikrina vartotojo sąsaja su
DB, pvz SQL kalbą.
Duomenų bazių modelis
DBVS suteikia vartotojui galimybę naudoti logines sąvokas
DB aprašyti ir naudoti. Toks sąvokų rinkinys ir jų naudojimo
taisyklės sudaro DB modelį.
DB, kurios apibrėžiamos naudojant reliacinį modelį (RM)
vadinamos reliacinėmis duomenų bazėmis (RDB)
valdančios duomenų bazių valdymo sistemos
vadinamos reliacinėmis duomenų bazių valdymo
sistemomis (RDBVS)
RDB
RM pagrindiniai principai
Duomenys organizuojami lentelėmis ir niekaip kitaip, tad DB
čia suprantama kaip lentelių (susijusių) rinkinys.
Pateikiamos priemonės (operatoriai), leidžiančios iš esamų
lentelių gauti naujas.
Pagrindinės RM sąvokos
Lentelė (table) – eilučių ir stulpelių rinkinys (turintis pavadinimą)
Eilutė (row) – esybės konkretaus objekto savybių rinkinys
Stulpelis (column) – esybės savybė, apibrėžiama pavadinimu,
duomenų tipais ir jų apimtimi
Eilutės ir stulpelio sankirta – konkretaus objekto konkrečios
savybės reikšmė.
Stulpelio duomenų tipai
Skaitiniai
Simboliniai (tekstiniai) duomenys
Datos ir laiko
Dvejetainiai duomenys
Skaitiniai
SMALLINT (short integer) – sveikieji skaičiai nusakomi 2 baitais
(-32768; 32767)
INTEGER (long integer) – sveikieji skaičiai nusakomi 4 baitais (-
2147483648; 2147483647)
REAL – realūs skaičiai slankiuoju kableliu, nusakomi 4 baitais,
pvz. 2.43E+5, -5E-6
DOUBLE (float) – dvigubo tikslumo realūs skaičiai nusakomi 8
baitais
Simboliniai duomenų tipai
CHAR (character, text) – simbolių eilutė iki 254 baitų
VARCHAR – kintama simbolių eilutė iki 4000 baitų
LONG VARCHAR – kintama simbolių eilutė iki 32700 baitų
Datos ir laiko duomenų tipai
DATE – datos duomenys, pvz. “YYYYMMDD” (nusakoma 4
baitais)
TIME – laiko duomenys, pvz. “12:00:00” (nusakoma 3 baitais)
TIMESTAMP – datos ir laiko duomenys kartu
Dvejetainis duomenų tipas
BLOB – dvejetainis duomenų rinkinys iki 2 GB, skirtas
paveiksliukams, ir įvairaus tipo failams saugoti.
NULL – reikšmė skirta visiems duomenų tipams .
Duomenų tipų nusakymas
Duomenų ilgis
Duomenų tikslumas
NULL – reikšmė visiems tipams, kai konkreti reikšmė nežinoma ar
nepriskirta
Lentelės raktai
Atributų (stulpelių) rinkinys vienareikšmiškai apibrėžiantis
kiekvieną lentelės eilutę vadinamas raktu (viršrakčiu)
Vienas iš raktų vadinamas pirminiu raktu, t.y. stulpelis ar jų
derinys toks, kad jokiu momentu negali atsirasti dviejų
lentelės eilučių, kuriose būtų vienodos to stulpelio (ar derinio)
reikšmės, t.y. tai unikalus objektų identifikatorius lentelėje
Išorinis raktas - stulpelis ar jų derinys toks, kuris turi
atitikmenį kitoje lentelėje ir tas atitikmuo yra pirminis raktas.
Sąryšiai
"vienas su vienu“ – vieną eilutę vienoje lentelėje atitinka
viena eilutė kitoje lentelėje (retas)
“vienas su daug“ – vieną eilutę vienoje lentelėje atitinka
daug eilučių kitoje lentelėje (naudojamas dažniausiai)
"daug su daug" – daug eilučių vienoje lentelėje atitinka daug
eilučių kitoje lentelėje (dažniausiai suvedamas prie kelių
santykių “vienas su daug”).
Visi ryšiai nusakomi per pirminių ir išorinių raktų santykį
DBVS funkcijos
Duomenų organizavimas. DBVS privalo užtikrinti
priemones duomenų organizavimui, organizavimo
pakeitimams, ir įvairių duomenų apribojimų ir taisyklių
nusakymui bei užtikrinimui.
Manipuliavimas duomenimis. DBVS užtikrina visus
būtinus veiksmus su duomenimis, kad juos būtų galima
įrašyti, keisti, pašalinti, surasti.
Duomenų slaptumas. DBVS užtikrina priemones skirtas
prieigai prie duomenų valdyti, kad kiekvienas vartotojas
turėtų teise pasiekti tik jam skirtus duomenis ir atlikti tik
jam leistus veiksmus.
DBVS funkcijos
Duomenų pertekliaus minimizavimas. DBVS privalo
minimizuoti duomenų perteklių, o esant galimybei jį
eliminuoti.
Efektyvus bendras DB vartojimas. DB yra skiriama
plačiam vartotojų ratui, todėl turi užtikrinti efektyvų
bendrų DB vartojimą.
DB vientisumas. DB yra vadinama vientisa (integrali), jei
ji tenkina tam tikrus apribojimus (sąlygas) duomenims ir
išsaugo tuos apribojimus modifikuojant (keičiant, šalinant,
terpiant) duomenis.
DBVS funkcijos
DB neprieštaringumas. DB vadinama neprieštaringa, jei
bet kuriuo laiko momentu, į visų vartotojų užklausas
reaguojama vienodai.
Duomenų saugumas. DB duomenų apsauga, nuo tyčinio
ar netyčinio duomenų sunaikinimo (pašalinimo), pakeitimo
ar peržiūros.
Efektyvus užklausų vykdymas. DBVS keliamas
uždavinys dideliuose duomenų masyvuose efektyviai
atlikti ne tik planuotas užklausas (pagal iš anksto
numatytus kriterijus), bet ir neplanuotas užklausas.
Populiariausios RDBVS
Oracle.
IBM DB2.
Microsoft SQL Server.
SYBASE
MySQL
PosgreSQL
SQL kalba
Skirta vartotojo sąsajai su duomenimis realizuoti.
Naudojama reliacinėse sistemose. SQL – struktūrizuota
užklausų kalba (Structured Query Language). Sukurta apie
1970 metus IBM tyrimų centre ir greit tapo Amerikos
nacionaliniu (ANSI) ir tarptautiniu (ISO) standartu.
SQL – 92 (SQL2). International Standard Database
Language SQL, 1992.
SQL – 99 (SQL3).
SQL kalbos sakinių grupės
DDL - duomenų apibrėžimo sakiniai
skirti DB ir lentelių kūrimui
CREATE DATABASE, DROP DATABASE, CREATE TABLE,
ALTER TABLE, …
DML – manipuliavimo duomenimis sakiniai (Data Manipulation
Language), skirti duomenų suradimui, įrašymui, šalinimui
(Data Definition Language),
SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE, …
DCL – duomenų valdymo sakiniai (Data Control Language), skirti
vartotojų darbo su duomenimis valdymui
CONNECT, GRANT, REVOKE, …
Pagrindiniai DML sakiniai
SELECT – duomenų išrinkimas pagal užduotas taisykles
INSERT – duomenų įrašymas pagal užduotas taisykles
UPDATE – duomenų pakeitimas pagal užduotas taisykles
DELETE – duomenų šalinimas pagal užduotas taisykles
DB pavyzdys
HIDRO_L
FID
GKODAS
GRAKTAS
VARDAS
…
MARSRUTAI
mars_id
mars_vard
up_graktas
KELIONES
asm_id
mars_id
pr_data
pab_data
KELIAUTOJAI
asm_id
vardas
SELECT (apibrėžimas)
SELECT [DISTINCT] <stulpelių vardai>
FROM <lentelių vardai>
WHERE <paieškos sąlyga>
[GROUP BY <stulpelių vardai>
[ORDER BY <stulpelių vardai | išraiška – ASC/DESC>]
Operacijos
>, <, >=, <=, =, <> - palyginimo
AND, OR, NOT – loginės operacijos
_ - praleisti simboliai tam tikroje pozicijoje
%, * - praleisti simboliai dalimi iki (arba po) ieškomos dalies
LIKE – palyginimas dalimi bet kurioje pozicijoje
() – nusako operacijų eiliškumą
Loginės operacijos
p
q
p AND q
p OR q
NOT p
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
0
SELECT (išrinkimas su sąlyga)
SELECT * FROM hidro_l
SELECT * FROM hidro_l WHERE shape_len > 50000
SELECT graktas, vardas, shape_len FROM hidro_l
SELECT graktas, vardas, shape_len FROM hidro_l
WHERE shape_len < 10000
SELECT graktas, vardas, shape_len FROM hidro_l
WHERE vardas = ‘NEMUNAS’
SELECT (rūšiavimas, grupavimas)
SELECT * FROM hidro_l ORDER BY vardas
SELECT * FROM hidro_l WHERE shape_len > 50000
ORDER BY shape_len
SELECT graktas, vardas, SUM(shape_len) FROM hidro_l
WHERE vardas = ‘NEMUNAS’ OR vardas = ‘NERIS’
GROUP BY vardas
SELECT graktas, COUNT(graktas), vardas, AVG(shape_len),
SUM(shape_len)/1000 FROM hidro_l GROUP BY graktas
Sudėtingesni SELECT sakiniai
SELECT * FROM marsrutai, hidro_l
SELECT marsrutai.marsr_id, hidro_l.graktas, hidro_l.vardas
FROM marsrutai, hidro_l
SELECT marsrutai.marsr_id, hidro_l.graktas, hidro_l.vardas
FROM marsrutai, hidro_l WHERE marsrutai.up_graktas =
hidro_l.graktas
SELECT
keliautojai.vardas,
keliones.marsr_id,
marsrutai.mars_vardas FROM keliautojai, keliones, marsrutai
WHERE keliautojai.asm_id = keliones.asm_id AND
keliones.marsr_id = marsrutai.marsr_id
Sudėtingesni SELECT sakiniai
SELECT
keliautojai.vardas,
keliones.mars_vardas,
keliones.pab_data - keliones.pr_data FROM keliautojai,
keliones WHERE keliautojai.asm_id = keliones.asm_id AND
keliones.pab_data <= “2007.08.31”
SELECT keliautojai.vardas, SUM(keliones.pab_data keliones.pr_data) FROM keliautojai, keliones WHERE
keliautojai.asm_id
=
keliones.asm_id
GROUP BY
keliones.asm_id
SELECT vardas FROM hidro_l WHERE (SELECT
SUM(shape_len) FROM hidro_l GROUP BY graktas) >
50000
Kiti SQL sakiniai (UPDATE)
UPDATE <lentelės vardas> SET <stulpelio vardas =
reiškinys, [stulpelio vardas = reiškinys]> WHERE <paieškos
sąlyga>
UPDATE plotai SET info = ‘up.’ WHERE gkodas = ‘hd1’
UPDATE hidro_l SET ilgis = shape_len/1000
Kiti SQL sakiniai (DELETE)
DELETE <lentelės vardas> WHERE <paieškos sąlyga>
DELETE plotai WHERE gkodas = NULL
DELETE hidro_l WHERE vardas = “NEMUNAS”
Kiti SQL sakiniai (INSERT)
INSERT INTO <lentelės vardas> [<stulpelio vardas>, …]
VALUES (<reikšmė>, …)
INSERT INTO plotai VALUES (1, ‘Polygon’, ‘hd3’,
NULL, ‘Druskonis’, ‘ež.’, 1, NULL, NULL)
INSERT INTO plotai (gkodas, vardas, info, shape_area,
shape_len) VALUES (‘hd3’, ‘Druskonis’, ‘ež.’, 6000,
3400)
Indeksai
Indeksai – surūšiuota reikšmių ir nuorodų į reikšmes
atitinkamose lentelės eilutėse aibė
Indeksas yra apibrėžiamas vienam ar keliems lentelės
stulpeliams
Indeksas nėra lentelės duomenų dalis, tai atskiras DB
objektas
Duomenų paieška išrūšiuotame masyve yra efektyvesnė
RDBVS užtikrinami reikalavimai
Reikšmių būtinumas (NOT NULL)
Reikalavimai reikšmėms.
Lentelės raktų vientisumas.
Nuorodų vientisumas
Duomenų neprieštaringumas