Cơ sở dữ liệu nâng cao

1 Cơ sở liệu nâng cao Phạm Thị Anh Lê – ĐH Sư phạm Hà nội Giới thiệu  CSDL suy diễn  CSDL phân tán  CSDL hướng đối tượng Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN Chương I: CSDL suy diễn (Deductive Database DDB) Giới thiệu Logic CSDL suy diễn Ngôn ngữ luật Datalog (rule languages) Đánh giá mô hình hoá câu hỏi suy diễn Giới thiệu  Các hệ CSDL quan hệ thu thành tựu to lớn phương diện lý thuyết thực hành  Một số hạn chế CSDL quan hệ: ngữ nghĩa mô hình quan hệ chưa đủ phong phú, việc quản lý liệu động phức tạp hiệu quả, Một số hướng nghiên cứu mở rộng đề xuất: CSDL suy diễn, CSDL hướng đối tượng, CSDL phân tán Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN Giới thiệu  CSDL cổ điển khả suy dẫn kiện mới, khả tiềm ẩn không khai thác hết Ví dụ: quan hệ cha-con không suy diễn Hoa cháu  1970-1980: có trào lưu sôi muốn đưa vào CSDL quan hệ chế suy diễn, tri thức tổng quát Sự gặp gỡ AI CSDL Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN Mở đầu Các hệ CSDL Có khả quản lý khối lượng lớn DL Dữ liệu ngoại diên: kiện Các hệ chuyên gia Có khả suy luận Tri thức nội hàm: luật Tính toàn vẹn, khôi phục, tối ưu hoá câu hỏi Được bảo trì nhà quản trị Cần khả suy luận bên CSDL Biểu diễn tri thức Được bảo trì chuyên gia Cần hoàn thiện để quản lý khối lượng lớn thông tin CSDL suy diễn ? Thị Anh Lê Phạm ĐHSPHN Giới thiệu  CSDL suy diễn: - bổ sung khả suy diễn cho CSDL, CSDL chứa kiện (intensional relations) luật để suy dẫn kiện (extensional relations) CSDL sở tri thức - mở rộng việc truy vấn  Datalog công cụ DDB  tương tự với Prolog  có kiện luật  luật định nghĩa – có khả đệ qui - views Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN Logic CSDL suy diễn  Từ logic đến CSDL suy diễn  Lý thuyết chứng minh  Lý thuyết thể  Thế CSDL suy diễn  Vấn đề thông tin âm  Chức phương pháp luận CSDL suy diễn Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN Các ngôn ngữ luật CSDL  Cú pháp Datalog  Ngữ nghĩa Datalog  Mở rộng Datalog với:  hàm  phép phủ định  phép tập hợp  phép cập nhật  điều kiện phi Horn Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN Đánh giá mô hình hoá câu hỏi suy diễn  Đánh giá lên  Đánh giá xuống  Mô hình hoá luật đồ thị  Cây đồ thị quan hệ  Cây VÀ/HOẶC đồ thị luật/đích  Đánh giá luật đệ quy Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 10 Datalog Một mô hình chương trình DATALOG thể thỏa mãn tính chất sau: a) Với (a , , a ) quan hệ B, B(a , ,a ) thể n n b) Với luật Q(t , t , , t ) ← P , P , , P với phép gán θ thể hiện: n n Nếu θ(P , P , , P ) thể n θ(Q(t , t , , t )) n Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 64 Datalog Một mô hình chương trình DATALOG tập tân từ cá biệt:  chứa tất kiện CSDL  tất kiện suy diễn áp dụng luật Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 65 Ngữ nghĩa tắc chương trình DATALOG  Giao hai mô hình mô hình  Giao tất mô hình: mô hình nhỏ gọi ngữ nghĩa tắc  Dùng Toán tử T để tính (hệ trực tiếp r Van Edem 1976) Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 66 Thủ tục đơn giản tính mô hình nhỏ Tr • Cho I tập kiện • Tính T (I) = {Q/ ∃ P , P , , P ∈ I p n cho Q ← P , P , , P luật biệt P} n • Bắt đầu với I = Ø, T (Ø) = tập kiện chương trình p Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 67 Thủ tục đơn giản tính mô hình nhỏ Tr Ví dụ Cho chương trình DATALOG sau: P = { BO(Hùng, Dũng) ← ; MẸ(Mai, Dũng) ← ; CHAMẸ(x,y) ← BO(x,y); CHAMẸ(x,y) ← MẸ(x,y); TOTIEN(x,y) ← CHAMẸ(x,y) } Tính: bắt đầu T (Ø) = { BO(Hùng, Dũng) ← ; MẸ(Mai, Dũng) ← } p Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 68 T (Ø) = { BO(Hùng, Dũng) ← ; MẸ(Mai, Dũng) ← } p Thủ tục đơn giản tính mô hình nhỏ Tr T (I) = I' p Ví dụ I' mô hình nhỏ chương trình P Với chương trình lớn cần có thuật toán tối ưu Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 69 Ngữ nghĩa tắc chương trình DATALOG  Tính cần trả lời câu hỏi  Câu hỏi biểu diễn SQL quan hệ suy diễn hay  Câu hỏi biểu diễn luật không đầu dạng ← P , P , , P , thay ← ? n Ví dụ ? TOTIEN(x, Mai) Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 70 Liên hệ DATALOG với ĐSQH  DATALOG có sức mạnh ĐSQH với cho phép đệ qui (ĐSQH không cho phép đệ qui)  Phép hợp: số luật đầu  Phép chiếu: luật có số biến phần thân bị lấy khỏi phần đầu luật  Phép chọn: luật có tân từ quan hệ (so sánh) phần thân  Phép kết nối: luật gồm số tân từ quan hệ phần thân Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 71 Mở rộng DATALOG với hàm Nhờ hàm tính toán, xử lí đối tượng phức tạp (hình vẽ, kiểu liệu trừu tượng) Do đưa vào DATALOG hàm logic tân từ cấp một: • +, -, x, / • LOG, EXP, • hàm định nghĩa người dùng Đưa vào kí hiệu hàm f, g, có số cố định đối số Các đối tân từ biến hàm tác động lên hạng thức f (t , t , , t ) n Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 72 Mở rộng DATALOG với hàm (tiếp) Vi dụ: Có đồ đường nối thành phố (đồ thị có hướng) {Đường_đi (x, y, d) ← Cung (x, y, d); Đường_đi (x, y, e+d) ← Đường_đi (x, z, e), Cung (z, y, d)} ? Đường_đi (Hà nội, Sài gòn, t) Phạm Thị Anh Lê ĐHSPHN 73 Mở rộng DATALOG với hàm (tiếp) Ví dụ:  {lương (100) ← ; cao_hơn (y, x) ← lương(x), x