Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng và thời gian xử lý truy vấn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng thời gian

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -WX LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN VÀ XỬ LÝ TRUY VẤN TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ SỐ: NGUYỄN THỊ HỘI Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN KIM ANH HÀ NỘI 2006 Trang - - LỜI CẢM ƠN Lời luận văn em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo, Tiến sỹ Nguyễn Kim Anh người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em từ lúc tìm hiểu, định hướng tìm kiếm tài liệu lĩnh vực Cơ sở liệu hướng đối tượng thời gian lúc hoàn thành luận văn Chúc mạnh khỏe, cơng tác tốt ngày có nhiều kết từ lĩnh vực nghiên cứu mà cô yêu mến Em xin gửi lời cám ơn đến bạn bè người thân gia đình tạo điều kiện giúp đỡ em mặt q trình hồn thành luận văn Chúc người gặp nhiều may mắn Em xin gửi lời cám ơn đến tất thầy cô giáo Khoa Công Nghệ Thông Tin Trung tâm Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ, bảo, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Hà nội, mùa thu 2006! Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - - MỞ ĐẦU Quản lý liệu phần thiếu việc phát triển hệ thống thông tin, quản lý liệu theo thời gian hệ thống thông tin ứng dụng lĩnh vực thay đổi thường xun địi hỏi nhiều u cầu tài chính, ngân hàng, viễn thông, y tế làm cho hệ quản trị sở liệu quan hệ không quản lý mặt thời gian bộc lộ hạn chế Điều đòi hỏi nhà nghiên cứu sở liệu phải đưa kết khả quan hơn, hệ quản trị hơn, kiểu xử lý khác để phục vụ ngày tốt nhu cầu mà thực tế đòi hỏi Vì thế, hướng nghiên cứu sở liệu đời xem xét liệu dạng đối tượng vốn tồn thực tế thêm yếu tố thời gian để đáp ứng yêu cầu cho ứng dụng quản lý mặt thời gian Cơ sở liệu đối tượng thời gian nghiên cứu vào năm 90 thể kỷ 20 năm đầu thể kỷ 21 Một bất ngờ nhà khoa học thu kết tốt mong đợi hứa hẹn miền ứng dụng rộng lớn sử dụng kết đưa vào thực tế Cơ sở liệu hướng đối tượng thời gian thu kết sở lý thuyết đại số nghiên cứu sở liệu thời gian (đại số TA, OSAM*/T, …) [SSH-98] mà thu kết mặt thực hành xây dựng hệ quản trị sở liệu hướng đối tượng thời gian với đầy đủ tính bao gồm mơ hình, ngơn ngữ định nghĩa ngơn ngữ truy vấn đầy đủ, toàn vẹn liệu hướng đối tượng thời gian (TOOM, TODL, TOQL) Vì lý vậy, với hướng dẫn cô giáo Tiến sỹ Nguyễn Kim Anh, em chọn tìm hiểu nghiên cứu “Cơ sở liệu đối tượng thời gian xử lý truy vấn sở liệu đối tượng thời gian” Nội dung luận văn giới thiệu mơ hình sở liệu hướng đối thời gian hệ thống thơng tin (TOOBIS) Và để có ngun tắc xử lý bên ngôn ngữ định nghĩa ngơn ngữ truy vấn Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - - luận văn giới thiệu đại số TA sở toán học cho xử lý sở liệu hướng đối tượng thời gian TODL TOQL TOQL giới thiệu để minh họa lại rõ nét toán tử toán hạng sở liệu hướng đối tượng thời gian Trong thời gian tìm hiểu nghiên cứu đề tài, em đạt kết bước đầu sở liệu hướng đối tượng thời gian, làm sở để hoàn thành luận văn Nội dung luận văn bao gồm chương : Chương I: Tổng quan Chương II: CSDL hướng đối tượng thời gian hệ thống thơng tin Chương III: Cơ sở tốn học cho xử lý CSDL hướng đối tượng thời gian Chương IV: TOQL ngôn ngữ truy vấn cho CSDL hướng đối tượng thời gian Chương V: Kết luận luận văn Nội dung luận văn vấn đề sở sở liệu hướng đối tượng thời gian, vấn đề sâu mong trình bày thời gian gần Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - - CHƯƠNG I – TỔNG QUAN Giới thiệu Cơ sở liệu thành phần thiếu q trình phát triển hệ thống thơng tin Trong thời gian gần đây, ứng dụng thông tin không dừng lại ứng dụng lĩnh vực xử lý liệu kinh doanh, thương mại mà phát triển sang lĩnh vực khác trí tuệ nhân tạo, thơng tin văn phịng, đa phương tiện… Do vậy, sở liệu (CSDL) khơng cịn có kiểu quan hệ truyền thống mà cịn phát triển thành CSDL đối tượng, với yêu cầu mặt quản lý thời gian xử lý liệu theo thời gian CSDL đối tượng có yêu cầu mặt quản lý thời gian phát triển nhằm đáp ứng ứng dụng thông tin cách đầy đủ Trong chương luận văn trình bày khái niệm CSDL đối tượng CSDL thời gian Phần 1.1 trình bày CSDL thời gian toán liên quan phần 1.2 trình bày CSDL đối tượng 1.1 Cơ sở liệu thời gian 1.1.1 Khái niệm Hệ quản trị sở liệu (DataBase Management System - DBMS) [NKA04] hệ thống phần mềm cho phép tạo lập sở liệu (DataBase – CSDL) điều khiển truy nhập CSDL Hệ sở liệu có thành phần [NKA-04] : • CSDL hợp nhất: CSDL hệ có hai tính chất tối thiểu hóa dư thừa chia sẻ • Những người sử dụng: Người sử dụng hệ cá nhân có nhu cầu truy nhập CSDL, bao gồm người sử dụng cuối, người viết chương trình, người quản trị CSDL • Phần mềm DBMS Nguyễn Thị Hội – Cơng nghệ thơng tin 2004 Trang - - • Phần cứng: Phần cứng hệ thống bao gồm thiết bị nhớ thứ cấp sử dụng để lưu trữ CSDL Sau số khái niệm hệ quản trị CSDL thông thường thời gian [NN-02] : • Snapshot DataBases Management Systems (DBMS): DBMS truyền thống không hỗ trợ cho kiểu thời gian • Valid Time (Historical) DBMSs: DBMS hỗ trợ thời gian hiệu lực • Transaction Time (Rollback) DBMSs: DBMS hỗ trợ thời gian giao dịch • Bi_Temporal DBMSs: DBMS có hỗ trợ hai kiểu thời gian giao dịch hiệu lực 1.1.2 Các vấn đề nghiên cứu CSDL thời gian Trong hệ quản trị CSDL thời gian thuộc tính thời gian xem phận gắn kết với hệ quản trị CSDL thời gian Một số vấn đề nghiên cứu CSDL thời gian là: - Ngữ nghĩa liệu thời gian - Mơ hình hóa trình diễn liệu thời gian - Ngơn ngữ truy vấn hệ quản trị CSDL thời gian - Thiết kế CSDL thời gian - Cài đặt thực thi CSDL thời gian - Các kỹ thuật tối ưu hóa thực thi CSDL thời gian 1.1.3 Ngữ nghĩa liệu thời gian Trong CSDL thời gian có hai khái niệm quan tâm thời gian hiệu lực thời gian giao dịch Khi nói đến ngữ nghĩa liệu thời gian, nói đến thời gian hiệu lực thời gian giao dịch Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - - Thời gian hiệu lực kiện tất khoảng thời gian, khứ, tại, tương lai kiện xem • Thời gian hiệu lực ghi nhận trình thay đổi trạng thái kiện thực tế • Thời gian hiệu lực kiện ghi nhận CSDL số lí như: thời gian hiệu lực kiện biết khoảng thời gian hiệu lực không xác định cách xác… Thời gian giao dịch (Transaction Time - TT) kiện tương CSDL khoảng thời gian kiện ghi nhận tồn CSDL • Thời gian giao dịch ghi nhận thay đổi trạng thái thân CSDL • Các ứng dụng có u cầu hỗ trợ khả truy cập đến trạng thái trước CSDL chúng cần hỗ trợ thời gian giao dịch • Thời gian giao dịch bị chặn hai đầu thời điểm CSDL khởi tạo trạng thái thời • Thời gian giao dịch cịn có tính chất tăng dễ dàng cho việc ghi nhận cách tự động hệ quản trị CSDL 1.1.4 Mơ hình hóa thể liệu thời gian Để biểu diễn xây dựng hệ quản trị CSDL thời gian, người ta mở rộng hệ quản trị CSDL thông thường (hệ quản trị CSDL quan hệ, hệ quản trị CSDL điểm nối điểm…) theo hai hai cách sau đây: • Ghi nhận thông tin thời gian liên quan đến liệu • Ghi nhận thơng tin thời gian liên quan đến thuộc tính liệu Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - - Cách thứ nhất, liệu thêm trường dùng để lưu giá trị thời gian bao gồm: {TTB, TTE, VTB, VTE} - TTB: Thời gian bắt đầu giao dịch - TTE: Thời gian kết thúc giao dịch - VTB: Thời gian hiệu lực bắt đầu - VTE: Thời gian hiệu lực kết thúc Sau thêm trường này, cách biểu diễn liệu dạng chuẩn (1NF) chúng hỗ trợ hầu hết hệ quản trị CSDL thông dụng Nhưng thuộc tính liệu thay đổi khơng đồng thời với cách thể vi phạm nguyên tắc dư thừa liệu Cách thứ hai biểu diễn thơng tin phức tạp thuộc tính liệu có giá trị thời gian riêng tương ứng với Do đó, hệ quản trị CSDL phải hỗ trợ thêm phương pháp lưu trữ, xử lý, truy vấn hiệu Đối với trường hợp này, sử dụng CSDL hướng đối tượng thời gian có nhiều ưu điểm (sẽ nói chi tiết phần 1.2) 1.1.5 Ngôn ngữ truy vấn hệ CSDL thời gian Để thiết kế xây dựng ngôn ngữ truy vấn mới, yêu cầu phải tuân theo số điều kiện như: • Tương thích với hệ quản trị CSDL có • Việc cài đặt ngơn ngữ truy vấn khơng q khó khăn • Ngơn ngữ truy vấn phải có cú pháp giống ngơn ngữ truy vấn có • Ngơn ngữ truy vấn phải có khả diễn đạt cao hỗ trợ nhiều ngơn ngữ truy vấn có Với yêu cầu vậy, việc thiết kế ngôn ngữ truy vấn Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - - cơng việc khó khăn, tốn nhiều thời gian công sức mà chưa chắn việc phổ dụng dễ dàng Do vậy, giải vấn đề truy vấn CSDL thời gian mở rộng ngôn ngữ truy vấn thông dụng SQL cách thêm yếu tố thời gian Đối với CSDL thời gian hướng đối tượng có số ngơn ngữ truy vấn xây dựng riêng TOQL, TOOSQL, OQL/T Trong chương luận văn trình bày TOQL 1.1.6 Thiết kế CSDL thời gian Mục đích trình thiết kế khai thác tối đa khả tiện ích hệ quản trị CSDL để phục vụ cho ứng dụng hệ thống Các ứng dụng yêu cầu hỗ trợ yếu tố thời gian thường phức tạp ứng dụng thông thường đồng thời khó thiết kế Các thiết kế CSDL thời gian thường dựa thiết kế CSDL thơng thường, sau thêm yếu tố thời gian Ví dụ: • Với q trình thiết kế logic đưa thêm yếu tố thời gian mở rộng phụ thuộc với yếu tố thời gian Sau đó, q trình chuẩn hóa liệu với liệu thời gian định nghĩa, thuật toán để chuẩn hoá liệu thay đổi • Với q trình thiết kế mức khái niệm có vấn đề tương tự Tức mức thiết kế khái niệm CSDL thời gian dựa mơ hình thực thể liên kết (quan hệ) số dựa mơ hình đối tượng (sẽ nói rõ phần CSDL thời gian hướng đối tượng) Để chuyển đổi từ mô hình thực thể liên kết thơng thường sang mơ hình có yếu tố thời gian thường phải mở rộng thêm yếu tố thời gian phải chuyển đổi cách thủ cơng Do đó, sử dụng mơ hình đối tượng chuyển sang mơ hình đối tượng thời gian thông qua đối tượng, cần thêm yếu tố thời gian vào thuộc tính đối tượng thao tác (hành vi) tự động thêm vào yếu tố thời gian Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - - 1.1.7 Cài đặt CSDL thời gian Đối với việc cài đặt CSDL thời gian [NN-02] có hai hướng tiếp cận là: Hướng tiếp cận tích hợp (Intergrated) Hướng tiếp cận sử dụng lại hệ có (Layered) Hướng tiếp cận tích hợp sử dụng nhân hệ thống CSDL sẵn có, sau mở rộng chỉnh sửa thêm yếu tố thời gian Ưu điểm tiếp cận là: • Hệ quản trị CSDL xử lý triệt để, hiệu với liệu thời gian • Các ứng dụng CSDL truy xuất trực tiếp với hệ quản trị CSDL mà không cần qua thành phần trung gian nên hiệu • Có thể sử dụng tiện ích hệ quản trị liệu phi thời gian Nhược điểm đáng kể hướng tiếp cận này: • Khối lượng cơng việc cần chỉnh sửa, thêm lớn độ phức tạp truy xuất cao • Chi phí sản xuất chi phí thời gian đáng kể Hướng tiếp cận sử dụng hệ sẵn có với mục đích khắc phục nhược điểm thứ hai cách tiếp cận tích hợp: giảm chi phí cài đặt • Chọn hệ quản trị CSDL sẵn có, giữ nguyên nhân hệ thống • Xây dựng mức trung gian cung cấp tính hỗ trợ thời gian, thực biến đổi yêu cầu liên quan đến liệu thời gian thành yêu cầu thông thường mà hệ quản trị CSDL mức hiểu xử lý • Chuyển đổi câu truy vấn cho hệ quản trị CSDL mức thực • Thực số bước xử lý thích hợp kết nhận Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 95 - ứng dụng phân tán, ứng dụng mạng việc nhân CSDL đối tượng thời gian, có yêu cầu suốt mặt thời gian… Những hạn chế hướng nghiên cứu đề tài vấn đề em mong muốn nghiên cứu tiếp thời gian gần để thu kết toàn vẹn đầy đủ Luận văn hoàn thành thời gian hạn hẹp nên khơng thể tránh thiếu sót, em mong muốn nhận ý kiến đóng góp thầy cơ, bạn để nghiên cứu hồn thiện đầy đủ Em xin chân thành cảm ơn Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 96 - DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [NKA-04] Nguyễn Kim Anh (2004), Nguyên lý hệ sở liệu, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 52 – 57, tr 177 – 182 [NN-02] Nguyễn Kim Anh, Nguyễn Thái Linh (2002), Các kỹ thuật Index sở liệu thời gian, Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tr – 14 [MTO-00] M.Tamer Ozsu (2000), Nguyên lý hệ sở liệu phân tán, Nhà xuất Thống kê, Hà Nội, tr 487 – 557 TÀI LIỆU TIẾNG ANH [EIV-99F] European Community IV Frame work, Esprit Project 20671 (1999), Final Project Report - Deliverable T12R.3, TOOBIS - Temporal Object-Oriented Databases within Information Systems [EIV-99D] European Community IV Frame work, Esprit Project 20671 (1999), Deliverable T33TR.1 TOOBIS - Temporal Object Query Language Specifications and Design [SSH-98] Stanley Y.W.Su (Senior member, IEEE), Soon J.Hyun, Hsin – Hsing M.Chen (1998), Temporal Association Algebra: A Mathematical Foundation for Processing Object – Oriented Temporal Databases [LR-96] Leonidas Fegaras, Ramez Elmasri (1996), A Temporal Object Query Language [MV-03] Marios Vitos (2003), Rollnr: 73934, Master of Science in Computer Science, Dr Meersmans, Course: Advanced Databases, Object Oriented Databases [O298] O2 Technology (1998), ODMG C++ Binding Guide, (Release 5.0 )- April 1998 Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - i - ) PHỤ LỤC LUẬN VĂN DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1 Bảng so sánh lớp tập - 13 Bảng Định nghĩa quản lý thời gian lớp thời gian - 25 Bảng Các ký hiệu biểu diễn biểu thức đại số TA - 43 Bảng Các tính chất tốn tử đại số TA - 53 Bảng Một số kiểu thời điểm - 59 Bảng Một số kiểu khoảng - 60 Bảng Một số kiểu giai đoạn - 60 Bảng 4 Một số kiểu tập giai đoạn - 61 Bảng Danh sách số hàm TOQL - 61 Bảng Các vị từ TOQL - 63 Bảng Thao tác khoảng - 64 Bảng Thao tác tập giai đoạn - 64 Bảng Thao tác thời điểm - 64 Bảng 10 Thao tác giai đoạn - 64 Bảng 11 Danh sách biểu thức hỗ trợ TOQL - 67 Bảng 12 Điều kiện kiểu kết nối thời gian - 80 - DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1 Mơ hình đối tượng - 11 Hình Kiến trúc TOODBMS - 18 Hình 2 Kiến trúc tổng quan hệ TOOBIS - 19 Hình Các khái niệm mơ hình đối tượng - 20 Hình Một lược đồ động - 22 Hình Các lớp thời gian - 25 Hình Mở rộng đến kiểu phân cấp ODMG - 29 Hình Các tính chất thể thời gian đối tượng thời gian - 30 Hình Các quan hệ quan hệ trạng thái - 31 Hình Kiến trúc xử lý TODL - 32 Hình Đồ thị lược đồ CSDL công ty - 35 Hình Thuộc tính nhãn thời gian tổ chức liệu thời gian - 37 Hình 3 Thể nhãn thời gian tổ chức liệu thời gian - 37 Hình Đồ thị đối tượng thời gian - 38 Hình Đồ thị truy vấn Q1 - 38 Hình Minh họa liên kết kết hợp thời gian - 39 Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - ii - ) Hình Các mẫu kết hợp thời gian nguyên thủy - 41 Hình Các mẫu kết hợp thời gian phức tạp - 41 Hình Các TPI TPS - 42 Hình 10 Các tốn tử T- Associate, T- Complement T-Nonassociate - 45 Hình 11 Toán tử T- Join - 48 Hình 12 Toán tử T-OJoin - 48 Hình 13 Tốn tử T- Select - 49 Hình 14 Tốn tử T- Project - 49 Hình 15 Toán tử T- Union - 50 Hình 16 Tốn tử T-Intersect - 50 Hình 17 Tốn tử T- Difference - 52 Hình 18 Toán tử T-Divide(+) - 52 Hình 19 Các tốn tử NT-Intersect, NT-Union NT-Difference - 52 Hình Kiến trúc xử lý TOQL - 87 Hình Mô đun xử lý TOQL - 88 Hình Biểu diễn đối tượng Obj001 - 91 Hình 4 Biểu diễn đối tượng Obj006 - 92 - Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - iii - ) PHỤ LỤC A: DANH SÁCH CÁC TỪ - NGỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Nghĩa từ - ngữ đầy đủ CSDL Cơ sở liệu (DataBase) DBMS DataBase Management System ODMG Object Definition Management Group OO Object Oriented OOM Object Oriented Method OQL Object Query Languge SQL Structures Query Language TA Temporal Algebra TODL Temporal Object Definition Language 10 TODM Temporal Object Definition Method 11 TOOA Temporal Object Oriented Algebra 12 TOOBIS Temporal Object Oriented DataBases within Information System 13 TOQL Temporal Object Query Language Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - iv - ) PHỤ LỤC B: DANH SÁCH CÁC TỪ KHÓA Keyword indexs: valid timestamp, transaction timestamp, object- oriented temporal database, temporal algebra, temporal object query, processing query Các mục từ khóa: thời gian hiệu lực, thời gian giao dịch, sở liệu thời gian hướng đối tượng, đại số thời gian, truy vấn đối tượng thời gian, xử lý truy vấn đối tượng thời gian Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - v - ) PHỤ LỤC C: TOQL ĐỐI VỚI CÁC YÊU CẦU NGƯỜI DÙNG TOQL hỗ trợ yêu cầu người dùng liệt kê bảng sau: [EIV-99D] Các yêu cầu người dùng Hỗ trợ Chiều thời gian Thời gian hiệu lực Thời gian giao dịch X X Các kiểu đối tượng Đối tượng thông thường Đối tượng hiệu lực Đối tượng giao dịch Đối tượng Bitemporal X X X X Cấu trúc thời gian Điểm thời gian Giai đoạn Tập điểm thời gian Tập giai đoạn X X X X Chú thích Các thao tác cung cấp thời điểm Các thao tác cung cấp giai đoạn Chuẩn OQL toán tử Túi/Tâp Period_set Đơn vị Lịch biểu Lịch biểu X Các đơn vị X Truy vấn thời gian Các so sánh ngày tháng So sánh cấu trúc Giai đoạn Ánh xạ ngày tháng đến Khoảng Tính tốn Khoảng Thao tác thời gian quan hệ X X X X X Gregorian Các lịch tùy ý người dùng định nghĩa Năm, Tháng, Ngày, Giờ, Phút, Giây lịch Gregorian Các đơn vị người dùng định nghĩa Toán tử thời điểm Toán tử Giai đoạn hàm cấu trúc Toán tử thời điểm, chuyển đổi tường minh Giai đoạn Thơng qua tốn tử hàm cấu trúc Các nhãn thời gian quan hệ Chuyển đổi đối tượng thông thường đến đối tượng thời X gian khác Hiệu lực, giao dịch bitemporal Trích chọn thời gian hiệu lục X giao dịch đối tượng Các hàm hiệu lục giao dịch Cấu trúc quan hệ hiệu lực đển X đối tượng kết Thông qua bổ nghĩa hiệu lực bổ nghĩa bitemporal Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - vi - ) Lựa chọn giá trị tương ứng X giai đoạn Các toán tử kịch tham chiếu đối tượng khác Lựa chọn giai đoạn thỏa mãn X điều kiện Tham chiếu đến biến thể đối tượng Lựa chọn đối tượng hiệu lực X từ đối tượng hiệu lực Các tốn tử kịch Nhóm thời gian X Lựa chọn thứ tự thời gian X Các hàm kết hợp X Các truy vấn thời gian Chuyển đổi đối tượng hiệu lực tới thông thường, giao dịch X đa chiều Các đối tượng thời gian nhóm theo thời gian Sắp xếp theo thời điểm giai đoạn Chuẩn kết hợp OQL thể thức thời gian kết hợp Bổ nghĩa thông thường, giao dịch đa chiều Chuyển đổi đối tượng giao dịch tới thông thường, hiệu lực X đa chiều Bổ nghĩa thông thường, hiệu lực đa chiều Chuyển đổi đối tượng đa chiều tới thông thường, hiệu lực X giao dịch Bổ nghĩa thông thường, hiệu lực giao dịch Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - vii - ) PHỤ LỤC D: BẢN TÓM TẮT TIẾNG VIỆT Cơ sở liệu phần tách rời hệ thống thông tin, thiết kế xây dựng sở liệu tốn khơng không cũ nhà thiết kế hệ thống Cơ sở liệu với yêu cầu quản lý mặt thời gian ứng dụng ngày phổ biến Hơn nữa, ứng dụng đa phương tiện, tích hợp hệ thống thơng minh, ứng dụng văn phịng tích hợp ngày yêu cầu việc phân tích xây dựng sở liệu hệ thống cao Luận văn với đề tài “Cơ sở liệu hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn sở liệu hướng đối tượng thời gian” trình bày nội dung sau: Chương Tổng quan: Trình bày nội dung sở liệu đối tượng sở liệu thời gian Cơ sở liệu thời gian hệ thống ứng dụng đòi hỏi việc quản lý theo khía cạnh thời gian khác Các khía cạnh thời gian quan tâm nhiều thời gian hiệu lực (Valid Time) thời gian giao dịch (Transaction Time) Có ứng dụng yêu cầu quản lý liệu theo hai chiều thời gian gọi thời gian phức hợp (Bi_Temporal) Cơ sở liệu đối tượng xem quản lý liệu khía cạnh đối tượng Một đối tượng bao gồm thành phần: Một định danh đối tượng (IDentifier - ID) xác định toàn hệ thống Giá trị đối tượng giá trị thời điểm CSDL.Các tham chiếu hay quan hệ mà đối tượng có Phương thức mà đối tượng thực Chương 2: Cơ sở liệu hướng đối tượng thời gian hệ thống thông tin Trong chương trình bày nội dung sở liệu hướng đối tượng thời gian bao gồm sở lý thuyết kết TOOBIS (Temporal Object Oriented DataBase with Information System) TOOBIS bao gồm phương pháp luận (TOOM) dành riêng hệ quản trị sở Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - viii - ) liệu hướng đối tượng thời gian (TOODBMS) Chương 3: Đại số TA – Cơ sở khoa học cho xử lý liệu hướng đối tượng thời gian Đại số TA nhìn nhận liệu đối tượng theo thời gian lược đồ (Schema), việc xử lý truy vấn dựa mẫu đồ thị (Graph) sở liệu hệ thống Đại số TA khơng có đầy đủ tính chất đại số thơng thường khác mà cịn xây dựng phép tốn dành riêng cho CSDL đối tượng thời gian Chương 4: Một ngôn ngữ truy vấn sở liệu hướng đối tượng thời gian Trong chương trình bày ngơn ngữ truy vấn TOQL (Temporal Object Query Language) TOQL mở rộng từ OQL theo chuẩn ODMG, ngôn ngữ truy vấn độc lập dành riêng cho sở liệu đối tượng thời gian mà cịn hỗ trợ đầy đủ tính truy vấn cho sở liệu đối tượng thông thường Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - ix - ) PHỤ LỤC E: BẢN TÓM TẮT TIẾNG ANH In the last two decades, researchers have addressed the issue of temporal data, i.e data varying over time In the real world, entities evolve over time; thus their respective representation in information systems must change Most computerised information systems (and DBMSs, in particular) nowadays retain only the current state of real-world entities, providing no support for keeping past values or storing predicted future values Some information systems allow for retaining a log of past states for each entity, but these facilities mostly serve auditing and archiving purposes, providing only minimal support for information retrieval and analysis An additional timerelated requirement for information systems is to store the time that each piece of information was stored in the information repository and the time it was (logically) removed Technically, the time that each piece of information is true in the real world is termed valid time, while the time from the insertion of a piece of information in a DBMS to its (logical) deletion is termed transaction time Temporal information systems are inherently more complex than snapshot information systems (i.e information systems storing only the current state of the modelled universe), since an extra dimension (the time dimension) is added In this respect, along with the tools to support the storage and manipulation of time-varying information, a methodology is also needed to enable analysts and designers to capture, represent and analyse the semantics and requirements of temporal information systems This thesis describes an object-oriented temporal association algebra (called TA-algebra) which is intended to serve as a formal foundation for supporting a pattern-based query specification and processing paradigm Different from the traditional tableand- attribute-based paradigm, the pattern-based paradigm views the intension of an object-oriented temporal database as a network of Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Luận văn cao học: CSDL hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn (pl - x - ) object classes interconnected by different association types and its extension as a network of associated temporal object instances Consistent with this view, queries can be specified in terms of patterns of temporal object associations or nonassociations (i.e., linear, tree and network structures of object classes/objects with logical AND and OR branches) TA-algebra provides a set of algebraic operators for processing these patterns and allows the direct and/or indirect associations and/or nonassociations among temporal object instances to be more explicitly represented and maintained during processing than the traditional tabular representation of temporary or final query results TA-algebra operators are based on time-interval and valid-time semantics and they preserve the closure property The algebra is capable of operating on heterogeneous as well as homogeneous patterns of object associations Both homogeneous and heterogeneous patterns are decomposed into a set of primitive temporal pattern instances for uniform treatment This paper formally defines the TA-algebra operators and their mathematical properties The applications of these operators in query decomposition and processing are illustrated by examples The last, thesis is present of TOQL is a temporal extension to the OQL, the ODMG standard for querying object databases The design objectives of TOQL were to formulate a temporal extension of OQL, delivering full temporal functionality, but yet remaining simple and treating uniformly temporal and non-temporal data Another goal pursued in TOQL’s design phase was the provision of the maximum degree of compatibility for legacy applications, i.e applications that were written with a non-temporal schema in mind Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN - MỞ ĐẦU - CHƯƠNG I – TỔNG QUAN - Giới thiệu - 1.1 Cơ sở liệu thời gian - 1.1.1 Khái niệm - 1.1.2 Các vấn đề nghiên cứu CSDL thời gian - 1.1.3 Ngữ nghĩa liệu thời gian - 1.1.4 Mơ hình hóa thể liệu thời gian - 1.1.5 Ngôn ngữ truy vấn hệ CSDL thời gian - 1.1.6 Thiết kế CSDL thời gian - 1.1.7 Cài đặt CSDL thời gian - 1.2 Cơ sở liệu hướng đối tượng - 10 1.2.1 Đối tượng sở liệu đối tượng - 10 1.2.2 Các kiểu liệu - 12 1.2.3 Quản lý đối tượng - 13 1.3 Kết luận chương I - 14 CHƯƠNG II – CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN - 15 Giới thiệu - 15 2.1 Tổng quan - 15 2.2 Mục tiêu chung TOOBIS - 16 2.3 Kết thu - 17 2.4 Hệ TOOBIS - 19 2.4.1 Phương pháp luận hướng đối tượng thời gian - 19 2.4.1.1 Mục tiêu phương pháp luận - 19 2.4.1.2 Phương pháp hướng đối tượng - 20 A - Thuộc tính cấu trúc - 20 B - Thuộc tính hành vi - 21 2.4.1.3 Mở rộng thời gian - 22 A - Định nghĩa lịch biểu - 22 B - Mở rộng miền sở tới miền thời gian - 23 C - Mở rộng lớp đối tượng tới chiều thời gian - 24 D - Mở rộng ràng buộc áp dụng lớp đối tượng tới chiều thời gian - 26 E - Mở rộng thời gian kiện - 26 2.4.1.4 Kết luận phương pháp luận TOOBIS - 27 2.4.2 Hệ quản trị sở liệu thời gian hướng đối tượng - 28 2.4.2.1 Mơ hình liệu đối tượng thời gian (TODM) - 28 - Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 A - Mơ hình thao tác thời gian - 28 B - Dữ liệu thời gian bên đối tượng - 29 2.4.2.2 Ngôn ngữ định nghĩa đối tượng thời gian (TODL) - 31 2.5 Kết luận chương - 32 CHƯƠNG – CƠ SỞ TOÁN HỌC CHO XỬ LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN - 33 Giới thiệu - 33 3.1 Mơ hình hóa đối tượng thời gian hình thức hóa truy vấn - 34 3.1.1 Dữ liệu thời gian - 34 3.1.2 Biểu diễn đồ thị TOODB - 35 3.1.2.1 Đồ thị lược đồ - 35 3.1.2.2 Tổ chức liệu thời gian đồ thị đối tượng thời gian - 36 3.1.2.3 Hình thức hố truy vấn thời gian dựa mẫu - 37 3.2 Đại số kết hợp thời gian - 39 3.2.1 Các mẫu kết hợp thời gian nguyên thuỷ - 39 3.2.2 Thể mẫu thời gian tập mẫu thời gian - 40 3.2.3 So sánh khoảng thời gian - 41 3.2.4 Ký hiệu - 42 3.2.5 Toán tử - 42 3.2.5.1 Hình thức hóa mẫu nguyên thuỷ - 42 3.2.5.2 Thao tác mẫu - 45 3.2.5.3 Thao tác mẫu khơng tính toán thời gian - 51 3.3 Thiết kế ngơn ngữ thời gian phân tích đại số học - 53 3.3.1 Các hàm thời gian thao tác so sánh khoảng - 53 3.3.2 Một số ví dụ phân tích đại số học - 55 3.4 Kết luận chương - 57 CHƯƠNG – MỘT NGÔN NGỮ TRUY VẤN CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN - 58 Giới thiệu - 58 4.1 Đặc tả TOQL - 58 4.1.1 Giới thiệu - 58 4.1.2 Các kiểu liệu cho trình diễn thời gian - 58 4.1.2.1 Các thành tố - 59 A - Thời điểm - 59 B - Khoảng - 59 C - Giai đoạn hay thời kỳ - 60 D - Tập giai đoạn - 60 4.1.2.2 Hàm - 61 4.1.2.3 Vị từ - 62 4.1.2.4 Toán tử - 63 4.1.2.5 Nguyên tắc tự động chuyển đối kiểu - 64 - Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 A - Chuyển đổi kiểu - 64 B - Chuyển đổi đơn vị - 65 4.1.3 Cơ sở liệu mẫu - 65 4.1.4 Truy vấn liệu thời gian - 67 4.1.4.1 Các kiểu biểu thức hỗ trợ xử lý truy vấn TOQL - 67 4.1.4.2 Các ví dụ - 68 4.1.4.3 Kiểu kết toán tử kịch - 69 4.1.4.4 Hỗ trợ giá trị bị hủy bỏ tiến triển - 70 4.1.4.5 Trích chọn trạng thái đối tượng - 71 4.1.4.6 Giải vấn đề ngữ nghĩa nhập nhằng - 72 4.1.5 Tham chiếu đến đối tượng thay đối - 73 4.1.6 Chuyển đổi giá trị thời gian thông thường - 75 4.1.6.1 Bổ nghĩa thông thường - 75 4.1.5.2 Bổ nghĩa hiệu lực - 75 4.1.6.3 Bổ nghĩa giao dịch - 76 4.1.6.4 Bổ nghĩa bitemporal - 76 4.1.7 Kết nối thời gian - 76 4.1.7.1 Kiểu kết kết nối thời gian - 78 4.1.7.2 Giá trị kết kết nối thời gian - 79 4.1.7.3 Kết nối thời gian nhiều đối tượng - 80 4.1.8 Toán tử cấu trúc lại - 81 4.1.9 Tập hợp - 83 4.1.9.1 Phân hoạch đối tượng thời gian đơn - 84 4.1.9.2 Kết hợp biến thể từ nhiều đối tượng thời gian - 86 4.2 Bộ xử lý TOQL - 87 4.2.1 Giới thiệu - 87 4.2.2 Kiến trúc xử lý TOQL - 87 4.2.3 Xử lý truy vấn - 89 4.2.3.1 Biến đổi cú pháp - 89 4.2.3.2 Thực thi TOQL OQL 5.1.1 tương thích OODBMS - 89 4.3 Cài đặt chương trình - 89 4.4 Kết luận chương - 92 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN - 93 DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO - 96 TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT - 96 TÀI LIỆU TIẾNG ANH - 96 - Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 ... việc xử lý sở liệu thời gian theo phương thức hướng đối tượng Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 33 - CHƯƠNG – CƠ SỞ TOÁN HỌC CHO XỬ LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN. .. II: CSDL hướng đối tượng thời gian hệ thống thông tin Chương III: Cơ sở toán học cho xử lý CSDL hướng đối tượng thời gian Chương IV: TOQL ngôn ngữ truy vấn cho CSDL hướng đối tượng thời gian Chương... II – CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN Giới thiệu Vào hai thập niên trước, nhiều nhà nghiên cứu hướng vào liệu thời gian, hay liệu thay đổi theo thời gian Hầu