giải các bài toán trên cây toán tử đường ống bằng ma trận đặc trưng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG NGUYỄN QUANG THẮNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN TRÊN CÂY TOÁN TỬ ĐƯỜNG ỐNG BẰNG MA TRẬN ĐẶC TRƯNG th¹c sÜ khoa häc m¸y tÝnh Th¸i Nguyªn – 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG NGUYỄN QUANG THẮNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN TRÊN CÂY TOÁN TỬ ĐƯỜNG ỐNG BẰNG MA TRẬN ĐẶC TRƯNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số chuyên ngành: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. LÊ HUY THẬP Th¸i Nguyªn – 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép ở bất kỳ công trình khoa học nào trƣớc đây. Các kết quả nêu trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng và đƣợc trích dẫn đầy đủ. Nếu có gì sai, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Học viên Nguyễ n Quang Thắng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2 1.2. Các kiểu phân mảnh 4 1.2.1. Phân mảnh ngang 4 1.2.2. Phân mảnh dọc 18 1.2.3. Phân mảnh hỗn hợp 21 1.4. Kết luận chƣơng 1 22 CHƢƠNG 2: CÂY POT VÀ CÁC THUẬT TOÁN XỬ LÍ TRÊN POM 24 2.1 Thể hiện cây toán tử với các phép toán đại số quan hệ. 24 2.1.1. Định nghĩa cây toán tử 24 2.1.2. Các phép toán đại số quan hệ 28 2.1.3. Các bƣớc thể hiện cây toán tử 29 2.2. Giới thiệu POT 30 2.3. Phƣơng pháp chuyển POT sang POM 30 2.4. Một số định nghĩa tƣơng đƣơng giữa POT và POM 33 2.5. Các thuật toán trên POM 36 2.5.1. Thuậ t toá n gộ p 36 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii 2.5.2. Thuậ t toá n tá ch ……………………………………………………….38 2.5.3. POM tiền xử lí 41 2.6. Kết luận chƣơng 2 44 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN THỰC TẾ 45 3.1. Giới thiệu bài toán lập lịch 45 3.2. Nhát cắt cục bộ 45 3.3. Cân bằng tải và phân chia công việc 48 3.4. Bài toán minh họa 49 3.5. Kết luận chƣơng 3 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CÁC KÍ HIỆU Ý NGHĨA  Phép giao  Phép hợp  Kí hiệu không thuộc  Kí hiệu thuộc + Phép cộng - Phép trừ X Tích đề các Phép nối  Phép chiếu  Tê ta > Phép so sánh lớn hơn < Phép so sánh nhỏ hơn  Phép so sánh lớn hơn hoăc bằng  Phép so sánh nhỏ hơn hoăc bằng \ Phép chia * Phép nhân AND Phép và OR Phép hoặc  Tập rỗng  Phủ định = Phép bằng  Phép chọn  Kí hiệu với mọi  Pi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CF Certainty Factor (Nhân tố chắc chắn) CSDL Cơ sở dữ liệu DDBM Distributed Database Managerment (Hệ quả n trị CSDL phân tá n) FD Functional Dependancy (Phụ thuộc hàm) GCS Global Conception Schema (Khái niệm lƣợc đồ toàn cục) LCS Local Conception Schema (Khái niệm lƣợc đồ địa phƣơng) LTM Long Term Memory (bộ nhớ vĩ nh cƣ̉ u) MB Measure of Belief (Độ chắn chắn) MD Measure of Disbelief (Độ không chắc chắn) POM Pipelined Operator Matrix (Ma trận đặc trƣng) POT Pipelined Operator Tree (Cây toán tử đƣờng ống) SQL Structured Query Langguage (Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc) STM Short Term Memory (bộ nhớ tạ m thờ i) IP Isomorphous (Ma trận liền kề) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1. Quan hệ NhanVien 2 Bảng 1.2. Quan hệ DuAn 3 Bảng 1.3. Quan hệ TraLuong 3 Bảng 1.4. Quan hệ PhanNhiem 4 Bảng 1.5. Mảnh ngang DuAn H1 6 Bảng 1.6. Mảnh ngang DuAn H2 6 Bảng 1.7. Mảnh ngang DuAn H3 6 Bảng 1.8. TraLuong 1 10 Bảng 1.9. TraLuong 2 11 Bảng 1.10. Bảng các vị từ hội sơ cấp 13 Bảng 1.11. TraLuong 1 14 Bảng 1.12. TraLuong 2 15 Bảng 1.13. Mảnh dẫn xuất NhanVien 1 15 Bảng 1.14. Mảnh dẫn xuất NhanVien 2 15 Bảng 1.15. Mảnh dẫn xuất ASGDanxuat1 tƣơng ứng với DuAnH1 16 Bảng 1.16. Mảnh dẫn xuất ASGDanxuat2 tƣơng ứng với DuAnH3 16 Bảng 1.17. Mảnh dẫn xuất ASGDanxuat3 tƣơng ứng với DuAnH4 17 Bảng 1.18. Mảnh dẫn xuất ASGDanxuat4 tƣơng ứng với DuAnH6 17 Bảng 2.1. POM tƣơng ứng với POT 32 Bảng 2.2. Bảng POM 33 Bảng 2.3. Bảng POM truyền thông lớn 35 Bảng 2.4. Bảng POM tiền xử lý 35 Bảng 2.5. Bảng POM tƣơng ứng với POT 37 Bảng 2.6. Bảng POM gop(1,6) và gop (9,11) 37 Bảng 2.7. Bảng POM 1 38 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii Bảng 2.8. Bảng POM 2 39 Bảng 2.9. Bảng POM 3 39 Bảng 2.10. Bảng POM 2# 40 Bảng 2.11. Bảng POM 2a 40 Bảng 2.12 Bảng POM 1a 40 Bảng 2.13. Bảng POM 3a 41 Bảng 2.14. Bảng POM có trọng số lớn 42 Bảng 2.15. Bảng POM tiền xử lý 42 Bảng 2.16. Bảng POM có trọng số lớn 43 Bảng 2.17. Bảng POM tiền xử lý 44 Bảng 3.1. Bảng dữ liệu POM 50 Bảng 3.2. Bảng POM tiền xử lý tƣơng ứng 51 Bảng 3.3. Bảng POM 1 52 Bảng 3.4. Bảng POM 2 52 Bảng 3.5. Bảng POM 3 52 Bảng 3.6. Bảng POM 4 53 Bảng 3.7. Bảng POM 5 53 Bảng 3.8. Bảng POM 6 53 Bảng 3.9. Bảng POM 7 54 Bảng 3.10. Bảng thu gọn 54 Bảng 3.11. Bảng chia việc lần một 55 Bảng 3.12. Bảng chia việc lần hai 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Biểu diễn mối liên hệ giữa các quan hệ nhờ các đƣờng nối 5 Hình 1.2. Đồ thị nối giữa các mảnh 14 Hình 1.3. Ma trận mẫu về giá trị sử dụng thuộc tính 21 Hình 1.4. Phân mảnh hỗn hợp 22 Hình 1.5. Tái thiết các mảnh hỗn hợp 22 Hình 1.6. Ví dụ về một cây toán tử 25 Hình 2.1. Cây POT 32 Hình 2.2 POT s tƣơng ứng 39 Hình 2.3 Cây POT tƣơng ứng POM 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... tôi ƣu, thực hiện các nhát cắt cục bộ, phân phối các toán tử cho các bộ Xử lý, ́ đƣơc thƣc hiên trên POM Xử lí trên POM tức là Xử lý trên mảng (ma trận) sẽ ̣ ̣ ̣ đơn giản và thuận lợi hơn rất nhiều so với POT Phƣơng pháp giải các bài toán trên cây toán tử đƣờng ống bằng ma trận đặc trƣng có nhiều ứng dụng nhƣ: chấm thi trắc nghiệm, ngân hàng, xử lý các thông tin về thiên tai, an ninh, Số hóa bởi Trung... 2: CÂY POT VÀ CÁC THUẬT TOÁN XỬ LÍ TRÊN POM 2.1 Thể hiện cây toán tử với các phép toán đại số quan hệ 2.1.1 Định nghĩa cây toán tử Cây toán tử dùng để mô tả hình ảnh của câu vấn tin đại số quan hệ Một cây toán tử là một cây với mỗi nút lá biểu thị cho một quan hệ đƣợc lƣu trong cơ sở dữ liệu và các nút không phải là nút lá biểu thị cho quan hệ trung gian đƣợc sinh ra bởi các phép toán quan hệ Chuỗi các. .. phân mảnh các quan hệ thành các quan hệ nhỏ hơn bằng cách sử dụng các phép toán đại số quan hệ làm cho câu vấn tin trở nên đơn giản và dễ hiểu hơn Trong mô hình tổ chức dữ liệu, việc lƣu trữ dữ liệu dạng cây giúp cho công việc tìm kiếm dữ liệu trở lên dễ dàng hơn gọi là cây toán tử Việc lập lịch tối ƣu cho cây toán tử là công việc tìm kiếm, phân chia một cách hợp lý các đỉnh của cây cho các bộ xử lý... ống (Pipelined Instructions), đa nhân (Multi-core) Hơn nữa các thiết bị phần cứng hiện rất sẵn có và rẻ tiền Giải các bài toán trên cây toán tử đƣờng ống đã đƣợc sử dụng để giải các vấn đề lớn, phức tạp nhƣ dự báo thời tiết, mô hình sinh thái Và việc lập lịch tối ƣu cho cây toán tử đóng góp một phần không nhỏ trong mục đích đó Cây toan tƣ ma môt sô toan tƣ cua no co thê thƣc hiên song song ́ ̉ ̀ ̣... NhanVien_DuAn WHERE (NhanVien.MaNV =NhanVien_DuAn.MaNV) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 25 AND (NhanVien_DuAn.MaDuAn = DuAn.MaDuAn) AND (TenDuAn= „ Cầu Tân Thịnh‟) AND (SoGio_LV = 100) Ta xây dựng cây toán tử nhƣ hình 1.6 dƣới đây = 100 Hình 1.6 Ví dụ về một cây toán tử Ta có thể tạo ra nhiều cây tƣơng đƣơng bằng cách áp dụng các quy tắc biến đổi Có sáu quy... Thứ ba, lƣợng tử hóa (mệnh đề WHERE của câu vấn tin SQL) đƣợc dịch thành một chuỗi các phép toán quan hệ thích hợp (phép chọn, nối, hợp,…) đi từ nút lá đến gốc, chuỗi này có thể đƣợc cho trực tiếp qua thứ tự xuất hiện của các vị từ và các toán tử Ví dụ: Giả sử cho các quan hệ nhƣ sau: NhanVien(MaNV, TenNV, NgaySinh, DiaChi, GioiTinh) DuAn(MaDuAn, TenDuAn, DiaDiem ) NhanVien_DuAn(MaNV, MaDuAn, SoGio_LV)... cây toan ̣ ̉ ́ ̉ ̀ ́ ̉ ̀ ̃ ̣ ̀ ̉ ́ ̉ ̣ ̣ ̀ ́ tƣ dang đƣơng ông POT (Pipelined Operator Tree) Môt cây toan tƣ tƣơng ƣng ̉ ̣ ̀ ́ ̣ ́ ̉ ́ môt – môt vơi môt ma trân đặc trƣng nxn Nhƣ vậy, POT cũng sẽ tƣơng ứng ̣ ̣ ́ ̣ ̣ một - một vơi một ma trận đặc trƣng mà ta goi la POM ́ ̣ ̀ (Pipelined Operator Matrix) Khi đã có POM, các Xử lí trên POT nhƣ cân băng tai, lập lị ch truy vân ̀ ̉ ́ tôi ƣu, thực hiện các. .. minh chứng này cho thấy để tìm các phân mảnh dọc tối ƣu là bài toán heuristic Hai loại heuristic cho phân mảnh dọc các quan hệ toàn cục là: - Các yêu cầu thông tin của phân mảnh dọc: Các thông tin chính cần cho phân mảnh dọc liên quan đến các ứng dụng Vì thế, chúng ta bàn về các điều kiện cho các ứng dụng sẽ chạy trên CSDL phân tán Bởi vì phân mảnh dọc đặt vào một mảnh các thuộc tính thƣờng đƣợc truy... Thuật toán PHORIZONTAL chỉ ra cách tìm tập vị từ hội sơ cấp để phân mảnh ngang nguyên thuỷ quan hệ R, và PR là tập các vị từ đơn giản đã đƣợc xác định theo các ứng dụng trên quan hệ R: Thuật toán PHORIZONTAL Vào: R là quan hệ; Pr là tập các vị từ đơn giản Ra: M là tập các vị từ hội sơ cấp không mâu thuẫn với phép kéo theo I Begin Pr'  COM_MIN(R,Pr) Tạo ra tập M gồm các vị từ hội sơ cấp Xác định tập I các. .. theo những cách khác nhau Nói cách khác, vị từ đơn giản phải có liên đới với vị từ phân mảnh Tính cực tiểu Nếu tất cả các vị từ của tập Pr đều có liên đới thì Pr đƣợc gọi là cực tiểu Thuật toán COM_MIN sau đây sẽ cho ta tập vị từ đầy đủ và cực tiểu P’R khi đã có tập các vị từ đơn giản PR Thuật toán COM_MIN Vào: R là quan hệ, PR là tập các vị từ đơn giản Ra: PR' là tập các vị từ đầy đủ F: tập các mảnh . & TRUYỀN THÔNG NGUYỄN QUANG THẮNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN TRÊN CÂY TOÁN TỬ ĐƯỜNG ỐNG BẰNG MA TRẬN ĐẶC TRƯNG th¹c sÜ khoa häc m¸y tÝnh . CNTT & TRUYỀN THÔNG NGUYỄN QUANG THẮNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN TRÊN CÂY TOÁN TỬ ĐƯỜNG ỐNG BẰNG MA TRẬN ĐẶC TRƯNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số chuyên ngành:. 24 2.1 Thể hiện cây toán tử với các phép toán đại số quan hệ. 24 2.1.1. Định nghĩa cây toán tử 24 2.1.2. Các phép toán đại số quan hệ 28 2.1.3. Các bƣớc thể hiện cây toán tử 29 2.2. Giới