第章 . 代數(shù)優(yōu)化

第九章關(guān)系查詢處理及其查詢優(yōu)化9.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢處理9.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢優(yōu)化9.3代數(shù)優(yōu)化9.4物理優(yōu)化9.5小結(jié)RDBMS查詢處理步驟9.3代數(shù)優(yōu)化要解決兩個問題：如何構(gòu)造查詢樹（語法分析樹）？如何進行代數(shù)優(yōu)化？依據(jù)（規(guī)則）是什么？代數(shù)優(yōu)化：是指關(guān)系代數(shù)表達式的優(yōu)化。各種關(guān)系查詢語言都可以等價地轉(zhuǎn)換為關(guān)系代數(shù)表達式，因此關(guān)系代數(shù)表達式的優(yōu)化是查詢優(yōu)化的基本課題代數(shù)優(yōu)化策略：通過對關(guān)系代數(shù)表達式的等價變換來提高查詢效率9.3.1查詢優(yōu)化的一般準(zhǔn)則選擇運算應(yīng)盡可能先做在優(yōu)化策略中這是最重要、最基本的一條。在執(zhí)行連接前對關(guān)系適當(dāng)?shù)仡A(yù)處理（建立索引，排序）預(yù)處理方法主要有兩種：第一種稱為索引連接方法。在連接屬性上建立索引，然后執(zhí)行連接。第二種稱為排序合并連接方法。將關(guān)系中元組按某個值排序，然后執(zhí)行連接將投影運算和選擇運算同時進行如有若干投影和選擇運算，并且它們都對同一個關(guān)系操作，則可以在掃描此關(guān)系的同時完成所有的這些運算以避免重復(fù)掃描關(guān)系9.3.1查詢優(yōu)化的一般準(zhǔn)則將投影同其前或其后的雙目運算結(jié)合起來，減少掃描關(guān)系的次數(shù)將某些選擇同在它前面要執(zhí)行的笛卡爾積結(jié)合起來成為一個連接運算，連接運算比笛卡爾積省很多時間找出公共子表達式：如果這種重復(fù)出現(xiàn)的子表達式的結(jié)果不是很大的關(guān)系并且從外存中讀入這個關(guān)系比計算該子表達式的時間少得多，則先計算一次公共子表達式并把結(jié)果寫入中間文件是合算的定義視圖的表達式就是公共子表達式的情況9.3.2關(guān)系代數(shù)表達式的等價變換規(guī)則關(guān)系代數(shù)表達式的等價：指用相同的關(guān)系代替兩個表達式中相應(yīng)的關(guān)系所得到的結(jié)果是相同的兩個關(guān)系表達式E1和E2是等價的，可記為E1≡E2常用的等價變換規(guī)則：1）連接、笛卡爾積的交換律設(shè)E1和E2是關(guān)系代數(shù)表達式F是連接運算的條件2）連接、笛卡爾積的結(jié)合9.3.2關(guān)系代數(shù)表達式的等價變換規(guī)則3）投影的串接4）選擇的串接5）選擇與投影的交換6）選擇與笛卡爾積的交換9.3.2關(guān)系代數(shù)表達式的等價變換規(guī)則7)選擇與并的交換8）選擇與差的交換9）投影與笛卡爾積的交換10）投影與并的交換9.3.3關(guān)系代數(shù)表達式的優(yōu)化步驟1、構(gòu)造查詢樹第一步：把用高級語言定義的查詢轉(zhuǎn)換為關(guān)系代數(shù)表達式。以SELECT子句對應(yīng)投影操作，以FROM字句對應(yīng)笛卡爾積，以WHERE子句對應(yīng)選擇操作，生成原始查詢樹。SQL語句轉(zhuǎn)化為原始查詢樹9.嶄3.卡3關(guān)系籮代數(shù)糟表達鄙式的倚優(yōu)化物步驟第二融步：畢把關(guān)歇系代癥數(shù)表嚷達式夫轉(zhuǎn)換探為查詳詢樹脅。查詢均樹是鏡一種腳表示違關(guān)系變代數(shù)已表達闊式的卷樹形筍結(jié)構(gòu)六。在腎一個暗查詢柴樹中捧，葉子彎結(jié)點省表示拾關(guān)系，內(nèi)結(jié)闖點表刊示關(guān)電系代憂數(shù)操揮作。查麥詢樹以自礦底向堆上的方源式執(zhí)固行：失當(dāng)一截個內(nèi)警結(jié)點斑的操苦作分夠量可史用時鳴，這粗個內(nèi)千結(jié)點繞所表碗示的摔操作虧啟動穗執(zhí)行壞，執(zhí)頑行結(jié)腳束后浩用結(jié)弓果關(guān)駕系代釘替這吸個內(nèi)偷結(jié)點廢。[例]給定油一個寺用SQ伍L語言龍定義匪的查孝詢：SE料LE松CT棚AFR方OM謀R1耍,R墊2,責(zé)R3WH燃ER影E沒P事=1遵5才AN垃D岡N=亂“U猜se捷r”ΠA(σP=1僵5武AN碼D克N=狗‘U醋se資r’(R臂1×飼R2撓×R繳3)乏)9.轎3.挺3關(guān)系緞代數(shù)晶表達疊式的梳優(yōu)化安步驟2、利井用等濤價轉(zhuǎn)啟換規(guī)感則反可復(fù)地錯對查離詢表哭達式宗進行太嘗試眉性轉(zhuǎn)飽換，殘將原戲始的序語法掙樹轉(zhuǎn)閘換成瓦“優(yōu)怎化”徑的形須式利用框等價吩變換損規(guī)則4把形您如σF1秧∧F肯2∧?！腇n(E)變換傳為σF1(σF2(…菌(σFn(E))羨…)踩)。目賠的是抵使選敬擇操健作可絲式以靈像活方鄭便地辮沿查蘆詢樹慣下移對每寫一個濾選擇破，利赴用等谷價變放換規(guī)悉則4～9盡可擴能把魂它移旱到樹誰的葉嶄端。拌目的綱是使選麻擇操蠅作盡縫早執(zhí)以行對每闖一個困投影貞利用纏等價降變換俗規(guī)則3，9等的匆一般螞形式弓盡可敘能把病它移汽向樹納的葉降端。間目的副是使投渡影操字作盡蜓早執(zhí)姐行對每鮮個葉印節(jié)點僑加必待要的婦投影肅操作五，以密消除休對查織詢無丸用的倆屬性革。如果逗笛卡誤爾乘死積后脊還須趨按連欺接條屑件進蛇行選就擇操按作可曉將兩警者組評合成鵝連接搞操作焰。9.啄3.犧3關(guān)系范代數(shù)琴表達仔式的探優(yōu)化盜步驟把上縱述得漢到的寧“優(yōu)除化”涉后的渾語法鎖樹的分內(nèi)節(jié)篇點分嘆組。每一溪雙目糞運算都（×，∞摘，∪騰，-）和襪它所倆有的綁直接駝祖先雙為一利組（證這些咐直接島祖先娘是σ，Л運算慢）。如果引其后峽代直拒到葉蘿子全捏是單榆目運烈算，攏則也疾將它本們并喚入該廉組。生成玩一個敬查詢削代碼贈，每搞組結(jié)羽點的雄計算惹是程軌序中漂的一極步(即每族一步劃計算唱一個辦子樹)。各慣步的叫順序鴨是任拼意的能，只紙要保故證任抓何一酒組的橋計算它不會禽在它龍的后圈代組餓之前異計算曉。9.鄭3.寶4查詢蹦優(yōu)化舟實例設(shè)有S(供應(yīng)咽商)，P(零件)，SP安(供應(yīng)雁關(guān)系)三個覆關(guān)系洗，關(guān)額系模另式如遼下：S(感SN輸UM恢,S瞞NA癢ME毛,C穗IT存Y)P(班PN某UM爹,P義NA鼠ME飽,W董EI臨GH鞭T,寧SI抄ZE捐)SP宴(S眾NU辱M,巖PN寺UM孟,D士EP鋸T,菌QU織AN臺)有如產(chǎn)下語恨義查謎詢：相查詢猛來自蔥南京羨的供攝應(yīng)數(shù)繳量大省于10航00哪0的bo蔬lt零件橫的供罩應(yīng)商鏡的名己稱。1、SQ責(zé)L語句娛：Q紐奉:SE病LE抽CTSN約AM寇EFR產(chǎn)OMS,叔P,心SPWH望ER墨ES.革SN錄UM猛=究S喬P.語SN腹UMAN回D狼SP憶.P盛NU贊M禮=觸P.用PN糖UMAN廈D冶S.鞠CI隨TY肚=勝‘穿NA框NJ悅IN市G’AN炊D領(lǐng)P.孟PN鍋AM天E它=稀‘B瓣OL范T’AN城D廁SP玩.Q董UA肌N亞>殲10估00憑09.夏3.橋4查詢叉優(yōu)化忍實例2、構(gòu)云造查構(gòu)詢樹Q菌:SE謙LE之CTSN強AM伐EFR后OMS,倘P,脹SPWH拴ER固ES.啟SN困UM爛=梳S眠P.朵SN迷UMAN蜓D票SP騙.P押NU窄M辭=信P.碌PN哪UMAN秋D嫩S.賴CI蚊TY扶=烘‘熄NA臉NJ籍IN梁G’AN敵D謀P.上PN論AM視E山=賺‘B傾OL躍T’AN差D幕SP因.Q臨UA葉N存>鵲10朋00警0原始查詢樹9.若3.酒4查詢駱優(yōu)化序?qū)嵗x擇室操作撲盡量劇下移原始趴查詢泄樹9.圍3.魚4查詢嗓優(yōu)化脆實例消除牢對查窩詢無爆用的雞屬性優(yōu)化熟算法徒練習(xí)學(xué)生-課程庫關(guān)系虜數(shù)據(jù)吃庫中香包括耕以下擦關(guān)系推模式痛：S（S#，Sn情am循e，Ag忠e，Se險x）SC（S#，C#，Gr子ad煤e）C（C#，Cn位am齊e，Te竊