查询树的优化.ppt

第七讲查询树的优化 王晓辉华北电力大学计算机系 等价的概念 若关系表达式f E1 E2 En 的结果与关系表达式g E1 E2 En 的结果是同一个关系 那么称这两个表达式等价 若关系表达式E1和E2是等价的可以记为 等价变换规则 连接 笛卡儿积交换率设E1和E2是关系代数表达式 F是连接运算的条件 则有 笛卡尔积 自然连接 2 连接 笛卡尔积的结合率设E1 E2 E3是关系代数表达式 F1和F2是连接运算的条件 则有 3 投影的串接定律 这里 E是关系代数表达式 Ai i 1 2 n Bj j 1 2 m 是属性名且 A1 A2 An 是 B1 B2 Bm 的子集 求所有的学生姓名 4 选择的串接定律 E是关系代数表达式 F1和F2是选择条件 选择的串接定律说明选择条件可以合并 这样一次就可以检查全部的条件 求IS系年龄大于 岁的学生 5 选择与投影的交换率 此时 条件F只涉及属性组A 若条件中有不属于A的属性组B 那么有更一般的规则 6 选择与笛卡尔积的交换 1 F只涉及E1的属性 2 F F1 F2 且F1只涉及E1的属性 F2只涉及E2的属性 3 F F1 F2 且F1只涉及E1的属性 而F2涉及E1和E2的属性 1 实例 95001这个学生可能的选课情况 2 证明 7 选择与并的分配率 设E E1 E2 E1和E2有相同的属性名 则 注 先做选择可以减少读取写入的数据 因此减少磁盘IO量 从而提高了效率 设S1是计科041的学生关系表 S2是计科042的学生关系表 8 选择与差运算的分配率 设E1和E2有相同的属性名 则 注 先做选择可以减少读取写入的数据 因此减少磁盘IO量 从而提高了效率 设S1是计科041的学生关系表 S3是计科专业的学生关系表 9 选择对自然连接的分配率 F只涉及E1和E2的公共属性 注 先做选择可以减少做笛卡儿积的数据 结果关系的数据量也同步减少 因此减少磁盘IO量 提高了效率 查找 95001 这位学生的选课记录 10 投影于笛卡尔积的分配律 设E1和E2是两个关系表达式 A是E1的属性组 B是E2的属性组 则 注 先做投影可以减少读取写入的数据 因此减少磁盘IO量 从而提高了效率 查找所有学生可能的选课对 11 投影与并的分配律 设E1和E2有相同的属性名 则 注 先做投影可以减少读取写入的数据 因此减少磁盘IO量 从而提高了效率 设S1是计科041的学生关系表 S2是计科042的学生关系表 查找计科041 042的大于 岁的学生 优化规则 选择运算尽可能先做 投影运算和选择运算同时进行 把投影运算同其前后的双目运算结合执行 选择运算和笛卡儿积运算结合成连接运算 找出公共子表达式 避免重复运算 优化算法 利用规则4分解选择运算 利用规则4 9把选择运算尽量移到叶端 利用规则3 5 10 11把投影运算尽量移到叶端 利用规则3 5把选择和投影的串接合并成单个选择 单个投影或一个选择后跟一个投影的形式 使尽可能多的选择和投影同时执行 分组 双目运算和他的直系祖先为一组 双目运算后代直道叶子全是单目运算时并入改组 笛卡儿积的后代中若不是与之可以合并的自然连接的等值选择时 其后代单独分为一组 优化实例 例 对课本第二章例9的关系代数表达式 如下 进行优化 其中 C是课程表 S是学生表 SC是学生选课表 在优化规则中没有对自然连接的直接优化 我们把自然连接分解为笛卡儿积和选择 分解后的关系代数表达式 S C SC 第一步 利用规则4分解选择运算 S C SC 第二步 尽量下放选择运算 S C SC S C SC 第二步 2 下放完成后 第三步 尽量下放投影运算 S C SC E 第三步 尽量下放投影运算 S C SC 第三步 2 第一次下放后 S C SC 第三步 3 第二次下放 S C SC 第三步 3 第二次下放 S C SC 第三步 4