第5章查询处理和优化ppt课件.ppt
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1、第5章查询处理和优化ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望5.1 引言1.概述查询是数据库系统中最基本、最常见和最复杂的操作。对数据库的查询一般都是以查询语言(如SQL)表示。从查询请求出发,直到得到查询结果,这一过程称为查询处理。关系数据库系统的查询语言一般是“非过程语言”,它减轻了用户选择存取路径的负担。用户只要提出干什么,不必指出怎么干。即用户不必关心查询的具体执行过程,而由DBMS确定合理的、有效的执行策略。DBMS在这方面的作用称为查
2、询优化。对于使用非过程查询语言的RDBMS,查询优化是查询处理中非常重要的一环,对系统性能会产生很大的影响。5.1 引言2.查询处理的一般过程查询处理的一般过程 先做词法和语法分析,把查询语句变成语法树或语法图;然后进行查询优化,形成执行计划,生成可执行代码,交系统执行。具体处理过程也可分为解释和编译两种实现方式。解释方式如图61所示。编译方式如图62所示。对于常用的例行事务,编译方式可以显著地提高数据库性能。对于那些不怎么重复使用的偶然查询,解释也不失为一种简单、实用的实现方式。这两种实现方式在现有的商用DBMS中都有应用。5.1 引言3.例子首先看一个简单的例子,说明为什么要进行查询优化。
3、例:求选修了2号课程的学生姓名。用SQL语言表达:SELECT Sname FROM S,SC WHERE S.SNO=SC.SNO AND SC.CNO=2;假定学生-课程数据库中有l000个学生记录,l0000个选课记录,其中选修2号课程的选课记录为50个。系统可以用多种等价的关系代数表达式来完成这一查询 1.Q1=Sname(S.sno=o=2(SSC)2.Q2=Sname(o=2(S|10000;5.2 代数优化 图6-3(a)Q的原始查询树(P125)图6-3(b)将选择操作尽量下推 图6-3(c)将连接条件与笛卡儿积组合成连接操作 图6-3(d)另一种查询执行方案 图6-3(e)用
4、投影操作消除对查询无用的属性5.3 依赖于存取路径的优化1.选择操作的实现和优化选择操作的执行策略与选择条件、可用的存取路径以及满足选择条件的元组数在整个关系中所占的比例有关。选择条件可分为:等值(=)、范围(,=,Between)和集合(IN)等几种。复合选择条件由简单选择条件通过AND、OR连接而成。选择操作的实现方法包括:(1)顺序扫描:适用于小的关系,满足条件的元组比例较大或无其他存取路径。(2)利用各种存取路径:包括索引(B+树),动态散列 对于选择操作可按照下列启发式规则选取存取路径:(1)(8)P128-1295.3 依赖于存取路径的优化2.连接操作的实现和优化主要考虑二元连接(
5、two-way join)。多元连接(multi-may join)则以二元连接为基础。实现连接操作一般有下列4种方法:1)嵌套循环法(nested loop)顺序扫描外关系的每一个元组,然后与内关系的每一个元组进行匹配 具体算法见P129 图6-4 设 bR,bS分别表示R和S的物理块数,nB为可用的内存缓冲块数,并以其中(nB 1)块存放外关系,剩余的1块存放内关系。若以R为外关系,S为内关系,用嵌套循环法进行连接需要访问的物理块数为:bR+bR/(nB-1)bS 若以S为外关系,R为内关系,用嵌套循环法进行连接需要访问的物理块数为:bS+bS/(nB-1)bR 比较上面2个式子,可以看出
6、选择占用物理块少的关系作为外关系 5.3 依赖于存取路径的优化2.连接操作的实现和优化(续)2)利用索引或散列寻找匹配元组法 可有效减少I/O次数 3)排序归并(sort-merge)法 首先按连接属性对关系排序,然后进行归并连接 具体算法见P131 图6-64)散列连接法(hash join)首先用散列函数将连接属性散列至文件中,然后对散列到同一个桶(Bucket)中的元组进行匹配。有关连接操作实现策略的启发式规则:(1)(4)P131-1325.3 依赖于存取路径的优化3.投影操作的实现投影操作一般可与选择、连接等操作同时进行,不再需要附加的I/O开销。重复值的消除:排序,散列具体实现算法
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