Et objektorientert spørrespr. rrespråk: Object Query Language (OQL)

Transkript

1 INF3100 Databasesystemer Et objektorientert spørrespr rrespråk: Object Query Language (OQL) Inneholder lysark laget av Arthur M. Keller, Vera Goebel, Pål Halvorsen, Ragnar Normann

2 Oversikt OQL Spørringer (Queries/sub-queries) Returtyper Kvantorer Generering av objekter Aggregering Bruk av vertsspråk Operatorer på set- eller bag-objekter Gruppering Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 2 av 43

3 Object Query Language (OQL) Motivasjon: Relasjonelle språk lider av impedance mismatch når vi prøver å koble dem til konvensjonelle språk som COBOL, C, C++ eller Java Datamodellene til C og SQL er radikalt forskjellige, eksempelvis har ikke C relasjoner, set eller bag som primitive typer OQL er spørrespråket i ODMG-standarden OQL er et forsøk fra OO-samfunnet på å utvide språk som C++ med et SQL-likt, relasjon-om-gangen vokabular Som SQL, er OQL et deklarativt (og ikke prosedyralt) språk Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 3 av 43

4 OQL bruker ODL OQL er designet for å operere på data beskrevet i ODL: For hver klasse kan vi deklarere en extent = navn på mengden av objekter av klassen som til en hver tid måtte finnes Husk: I OQL refererer vi alltid til extent (og ikke til klassenavnet) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 4 av 43

5 OQL: Objekt- og verdilikhet To objekter av samme type (instanser av samme klasse) kan ikke være like, men de kan ha de samme verdiene Eksempel: Anta at objektene O 1 og O 2 er to instanser av samme klasse OQL-uttrykket O 1 = O 2 er alltid FALSE OQL-uttrykket *O 1 = *O 2 kan være TRUE hvis de to objektene har samme state, dvs. parvis de samme verdiene i alle attributter Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 5 av 43

6 OQL: Beregninger Foranderlige (mutable) objekter manipuleres ved å eksekvere metoder som er definert for denne klassen Select i OQL kan ha sideeffekter, dvs. at den kan forandre databasens state I motsetning til SQL har ikke OQL noen egen update-funksjon Metoder kalles ved å navigere langs stier; det er ingen forskjell på å adressere attributter, relasjoner og metoder Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 6 av 43

7 OQL: Typer Basistyper: string, integer, float, boolean, character, enumerations osv. Type-konstruktører: Struct for strukturer Collection types : set, bag, list, array (MERK: dictionary er ikke tillatt i OQL) Set(Struct()) og Bag(Struct()) spiller spesielle roller (tilsvarende hva de gjør for relasjoner) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 7 av 43

8 OQL: Stiuttrykk (Path Expressions) Vi aksesserer komponenter ved å bruke prikk-notasjon La x være et objekt av klassen C: Hvis a er et attributt i C, så er x.a verdien til a i objektet x Hvis r er en relasjon i C, så er x.r verdien som x er knyttet til via r, som, avhengig av typen til r, enten er et objekt eller en samling objekter Hvis m er en metode i C, så er x.m( ) resultatet av å anvende m i x Et stiuttrykk kan inneholde flere prikker, men bare det siste elementet kan være en samling) OQL tillater piler som synonymer for prikker, dvs. at xa betyr det samme som x.a, i motsetning til i eksempelvis C Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 8 av 43

9 ODL for Bar-Beer-Sell (BBS) eksemplet class Bar (extent Bars) { attribute string name; attribute string addr; relationship Set<Sell> beerssold inverse Sell::bar; } class Beer (extent Beers) { attribute string name; attribute string manf; relationship Set<Sell> soldby inverse Sell::beer; } class Sell (extent Sells) { attribute float price; relationship Bar bar inverse Bar::beersSold; relationship Beer beer inverse Beer::soldBy; void raise_price(float price); } Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 9 av 43

10 Stiuttrykk i BBS-eksemplet La s være en variabel av type Sell s.price er prisen i objektet s (et ølmerke solgt i denne baren) s.raise_price(x) øker prisen på s.beer in s.bar med x s.bar er en peker til baren som dette ølmerket selges i s.bar.addr er addressen til denne baren NB: to prikker er OK fordi s.bar er et objekt, og ikke en samling La b være en variabel av type Bar b.name er navnet på baren b.beerssold er en mengde ølmerker som denne baren selger (mengde pekere til Sell) Eksempel på ulovlig bruk av stiuttrykk: b.beerssold.price Dette er ulovlig fordi b.beerssold er en mengde av objekter Vanlig bruk: Hvis x er et objekt, kan stiuttrykket utvides (forlenges) slik s forlenges til s.beer og s.beer.name ovenfor Hvis x er en samling (som b.beerssold ovenfor) kan den brukes overalt hvor samlinger kan brukes (som i FROM-uttrykk), hvis du vil aksessere attributtene til x Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 10 av 43

11 OQL: Select-From-Where SQL-aktig syntaks: SELECT <liste av verdier> FROM <liste av samlinger og typiske medlemmer> WHERE <betingelse> Samlingene i FROM kan være: 1. Ekstensjoner (deklarert som extent av en klasse) 2. Uttrykk som evaluerer til en samling Etter hver samling følger navn på et typisk medlem, eventuelt med nøkkelordet AS foran Merk: Mange forskjellige spørringer kan gi samme svar Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 11 av 43

12 OQL BBS-eksempel eksempel: : Select-From-Where Finn menyen hos Joe s med fokus på Sells-objekter: SELECT s.beer.name, s.price FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Joe's" Merk at OQL bruker doble anførselstegn rundt strenger (SQL bruker enkle) Finn Joe s meny, denne gang med fokus på Bar-objekter: SELECT s.beer.name, s.price FROM Bars b, b.beerssold s WHERE b.name = "Joe's" Legg merke til hvordan det typiske objektet b i den første samlingen i FROM brukes til å definere den andre samlingen (dette erstatter join) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 12 av 43

13 OQL: Sammenligningsoperatorer Verdier kan sammenlignes ved bruk av operatorer: = : likhet!= : forskjellig fra < : mindre enn > : større enn <= : mindre eller lik >= : større eller lik I tillegg har vi følgende operatorer for sammenligning av tekst: IN sjekker om et tegn er i en tekststreng: <c> IN <text> LIKE sjekker om to tekster er like: <text 1 > LIKE <text 2 > <text 2 > kan inneholde spesialtegn: _ eller? : et vilkårlig tegn * eller % : en vilkårlig tekststreng Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 13 av 43

14 OQL BBS-eksempel eksempel: Sammenligningsoperatorer Eksempel: Finn navn og pris på alle ølmerker solgt på Joe s som starter med B og inneholder tekststrengen ud SELECT s.beer.name, s.price FROM Bars b, b.beerssold s WHERE b.name = "Joe's" AND s.beer.name LIKE "B*" AND s.beer.name LIKE "*ud*" AND Merknad 1: Navnet på baren er Joe s Merknad 2: Ølnavnet starter med B fulgt av vilkårlig mange vilkårlige tegn Merknad 3: Ølnavnet inneholder ud med vilkårlig mange vilkårlige tegn både foran og bak Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 14 av 43

15 OQL: Kvantorer Vi kan teste om alle medlemmer, minst ett medlem, noen medlemmer osv. tilfredsstiller en betingelse Boolske uttrykk til bruk i WHERE-betingelser: Alle: FOR ALL x IN <collection> : <condition> Minst en: EXISTS x IN <collection> : <condition> EXISTS x Bare en: UNIQUE x Noen: <collection> <comparison> SOME/ANY <condition> hvor <comparison > er <, >, <=, >=, eller = Uttrykket har verdien TRUE hvis betingelsen holder NOT gir motsatt boolsk verdi (NOT TRUE = FALSE og NOT FALSE = TRUE) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 15 av 43

16 OQL BBS-eksempel eksempel: Kvantorer - I Eksempel: Finn alle barer som selger en eller annen øl for mer enn $5 SELECT b.name FROM Bars b WHERE EXISTS s IN b.beerssold : s.price > 5.00 Eksempel: Hvordan finner man barer som bare selger øl for mer enn $5? SELECT b.name FROM Bars b WHERE FOR ALL s IN b.beerssold : s.price > 5.00 Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 16 av 43

17 OQL BBS-eksempel eksempel: Kvantorer - II Eksempel: Finn de barene som ikke selger øl for mer enn $5 bortsett fra de som er produsert av Pete s SELECT b.name FROM Bars b WHERE FOR ALL be IN be.manf = "Pete's" Merknad 2: alle disse dyre ølmerkene må være produsert av Pete s ( SELECT s.beer FROM b.beerssold s WHERE s.price > 5.00 ) : Merknad 1: finn alle ølmerker i en bar hvor prisen er mer enn $5 Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 17 av 43

18 OQL: Resultattyper Normaltilfellet: bag av struct-er, feltnavnene taes fra slutten av stinavnene i SELECT-uttrykket Eksempel: Menyen hos Joe s : SELECT s.beer.name, s.price FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Joe's" har resultattype: Bag(Struct(name: string, price: real)) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 18 av 43

19 OQL: Renavning av felt Resultattypen Bag(Struct(name: string, price: real)) har muligens ikke helt passende navn på attributtene Da kan vi renavne ved å prefikse stien med ønsket navn og et kolon Eksempel: Renavning av attributtene i Joe s meny: SELECT beername: s.beer.name, s.price FROM Bars b, b.beerssold s WHERE b.name = "Joe's har type: Bag(Struct(beername: string, price: real)) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 19 av 43

20 OQL: Andre samlingstyper - I En bag av struct-er (default) er ikke alltid det vi ønsker som svar på en SFW-query Bruk SELECT DISTINCT for å få et set av struct-er Eksempel: SELECT DISTINCT s.beer.name, s.price FROM Bars b, b.beerssold s WHERE b.name = "Joe's" Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 20 av 43

21 OQL: Andre samlingstyper - II Bruk ORDER BY for å få en liste av struct-er Eksempel: joemenu = SELECT s.beer.name, s.price FROM Bars b, b.beerssold s WHERE b.name = "Joe's" ORDER BY s.price ASC ASC = ascending (default); DESC = descending Vi kan hente informasjon fra en liste som om den var en array, f.eks. cheapest_beer = joemenu[0].name; Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 21 av 43

22 OQL: Subqueries Brukes når det er rimelig at et mellomresultat er en samling, det vil hovedsaklig si i FROM-leddet og med kvantorer som EXISTS, FOR ALL, osv. Eksempel: subquery i FROM: Finn produsentene av øl som serveres hos Joe's SELECT DISTINCT b.manf FROM ( SELECT s.beer FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Joe's" ) b Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 22 av 43

23 OQL: Å gi verdier til vertsspråkvariable I motsetning til SQL, hvor man må flytte data mellom tupler og variable, passer OQL naturlig inn i et vertsspråk Select-From-Where lager samlinger av objekter Det er mulig å gi enhver variabel av rett type en verdi som er resultatet av en OQL-spørring Eksempel (C++ og Java-aktig): Navn på barer som bare selger øl for mer enn $5 Set<string> expensive_bars; expensive_bars = SELECT DISTINCT b.name FROM Bars b WHERE FOR ALL s IN b.beerssold : s.price > 5.00 Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 23 av 43

24 OQL: Henting av medlemmer i samlinger I En samling med et enkelt medlem: Ta ut medlemmet med ELEMENT Eksempel: Finn prisen Joe s tar for Bud og legg resultatet inn i variabelen p: p = ELEMENT( SELECT s.price FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Joe's" AND s.beer.name = "Bud") Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 24 av 43

25 OQL: Henting av medlemmer i samlinger II Å hente alle medlemmene i en samling, en om gangen: 1. Gjør samlingen om til en liste 2. Ta ut medlemmene fra listen med <list_name>[i] Eksempel (C-aktig): Skriv ut Joe's meny, ordnet etter pris, med øl med samme pris listet alfabetisk L = SELECT s.beer.name, s.price FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Joe's" ORDER BY s.price, s.beer.name; Merknad 1: Lag en liste printf("beer\tprice\n\n"); Merknad 2: Element nr i i L hentes fra L[i-1] Indeksen i starter på 0 for( i=0; i<=count(l); i++) printf("%s\t%f\n", L[i].name, L[i].price); Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 25 av 43

26 OQL: Å lage nye objekter En Select-From-Where spørring tillater oss å lage nye objekter hvis type er definert av typene returnert av SELECT-setningen Eksempel SELECT beername: s.beer.name, s.price FROM Bars b, b.beerssold s Merk: Definerer et nytt objekt WHERE b.name = "Joe's Bar" Bag<Struct( beername: string, price: integer)> Constructor-funksjoner: lager nye forekomster av en klasse eller andre definerte typer (detaljene avhenger av vertsspråket) Eksempel: legg inn et nytt ølmerke newbeer = Beer(name: "XXX", manufacturer: "YYY") Effekt: Lager et nytt Beer objekt som blir med i ekstensjonen Beers Verdien til vertsspråkvariabelen newbeer blir dette objektet Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 26 av 43

27 OQL: Aggregering De fem operatorene avg, sum, min, max og count kan brukes på alle samlinger så lenge operatoren har mening for elementtypen Eksempel: Finn gjennomsnittsprisem på øl hos Joe s x = AVG( SELECT s.price FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Joe's"); Merk: Resultatet av SELECT ovenfor er teknisk sett en bag av 1-felts struct-er som identifiseres med bag-en av verdiene til feltet Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 27 av 43

28 OQL: Union, snitt og differanse Vi kan anvende union-, snitt- differanse-operatorer på alle objekter av Set eller Bag type Bruk henholdsvis nøkkelordene UNION, INTERSECT og EXCEPT Resultattypen er en Bag hvis (minst) en av objektene er en Bag; ellers Set Eksempel: Finn navnet på alle øltyper servert hos Joe s som ikke serveres hos Steve s ( SELECT s.beer.name FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Joe's ) EXCEPT ( SELECT s.beer.name FROM Sells s WHERE s.bar.name = "Steve's ) Merknad 1: Finn alle øltyper servert hos Joe s Merknad 2: Finn alle øltyper servert hos Steve s Merknad 3: Fjern øltyper servert hos Steve s fra øltypene servert hos Joe s Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 28 av 43

29 OQL: Gruppering I OQL har med noen forskjeller samme gruppering som SQL Eksempel i SQL: Finn gjennomsnittsprisen på øl i alle barer SELECT bar.name, AVG(price) FROM Sells GROUP BY bar; Er bar-verdien navnet ( name ) på gruppen, eller den felles verdien på bar-komponenten i alle tuplene i gruppen? I SQL spiller det ingen rolle, men i OQL kan du lage grupper basert på verdiene til enhver funksjon, ikke bare attributter Følgelig identifiseres grupper av felles verdier, og ikke navn Eksempel: Grupper etter første bokstav i barnavnet (her trengs en metode) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 29 av 43

30 OQL: Gruppering II Generell form: GROUP BY f 1 : e 1, f 2 : e 2,..., f n : e n I OQL er altså syntaks for gruppering: Nøkkelordene GROUP BY fulgt av en kommaseparert liste av partisjonsattributter: navn kolon uttrykk (expression) Eksempel: SELECT... FROM... GROUP BY barname: s.bar.name Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 30 av 43

31 OQL: Grupperingsprosessen Initiell samling: definert av FROM, WHERE Grupper etter funksjonsverdier Mellomresultatsamling: funksjonsverdier og partisjon Resultatsamlingen Presenter termene i SELECT-listen Merknad 1: De utvalgte objektene (WHERE) fra samlingen av objekter i FROM, teknisk er det en Bag av struct-er Merknad 2: Verdien som returneres fra Initiell samling når GROUP BY uttrykket utføres, er en Struct(f 1 :v 1,..., partition:p). De første feltene definerer gruppen; P er en bag av verdier som tilhører denne gruppen Merknad 3: SELECT-listen kan velge fra Mellomresultatsamling, dvs. fra f 1,f 2,..,f n og partition men verdier fra medlemmene i bag-en P kan bare refereres til via aggregatfunksjoner Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 31 av 43

32 OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering I Eksempel: Finn gjennomsnittsprisen på øl i hver bar SELECT FROM GROUP BY barname, avgprice: AVG(SELECT p.s.price FROM partition p) Sells s barname: s.bar.name Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 32 av 43

33 OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering II SELECT barname, avgprice: AVG( SELECT p.s.price FROM partition p) FROM Sells s GROUP BY barname: s.bar.name 1. Initiell samling: Sells Rent teknisk er det en bag av struct-er på formen Struct(s: s1) hvor s1 er et objekt av klassen Sell Merk at det ene feltet har navnet s. Generelt er det et felt for hvert av de typiske objektene i FROM-listen Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 33 av 43

34 OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering III SELECT barname, avgprice: AVG( FROM Sells s GROUP BY barname: s.bar.name SELECT p.s.price FROM partition p) 2. Mellomresultatsamling En funksjon: s.bar.name avbilder Sell-objekter s til verdien av navnet på baren referert til av s Mellomresultatsamling er en mengde av struct-er av type: Struct{barName:string, partition:set<struct{s:sell}>} For eksempel: Struct(barName = "Joe's",partition = {s 1,,s n }) hvor s 1,,s n er alle struct-er med ett felt, kalt s, hvis verdi er et Sell-objekt som representerer at Joe's Bar selger et ølmerke Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 34 av 43

35 OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering IV SELECT barname, avgprice: AVG( SELECT p.s.price FROM partition p) FROM Sells s GROUP BY barname: s.bar.name 3. Resultatsamling: Består av bar-gjennomsnittpris-par, en for hver struct i mellomresultatsamlingen Strukturtype i resultatet: Struct{barName: string, avgprice: real} Merk at i subquery-en i SELECT-listen refereres variablene i partisjonen via aggregatfunksjonen AVG Vi lar p variere over alle struct-er i partition. Hver av disse structene innholder et enkelt felt kalt s og har et Sell-objekt som verdi. Følgelig vil p.s.price dra ut prisen fra et av Sell-objektene som tilhører akkurat dene baren. Typisk eksempel på en resultatsamling: Struct(barName = "Joe's", avgprice = 2.83) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 35 av 43

36 Et annet OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering I Eksempel: Finn, for hvert øl, antall barer som tar en lav pris ( 2.00) og en høy pris ( 4.00) for det ølet Strategi: Grupper med tre ting: Ølnavnet, en boolsk funksjon som er sann hvis prisen er lav, og en boolsk funksjon som er sann hvis prisen er høy SELECT beername, low, high, count: COUNT(partition) FROM Beers b, b.soldby s GROUP BY beername: b.name, low: s.price <= 2.00, high: s.price >= 4.00 Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 36 av 43

37 Et annet OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering II SELECT FROM GROUP BY bname, low, high, count: COUNT(partition) Beers b, b.soldby s bname: b.name, low: s.price <= 2.00, high: s.price >= Initiell samling: Par (b, s), hvor b er et Beer-object, og s er et Sell-object (b.soldby) som representerer at det ølet selges i en bar Typen til medlemmene i samlingen: Struct{b: Beer, s: Sell} Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 37 av 43

38 Et annet OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering III SELECT bname, low, high, count: COUNT(partition) FROM Beers b, b.soldby s GROUP BY bname: b.name, low: s.price <= 2.00, high: s.price >= Mellomresultatsamlingen: Kvadrupler som består av ølnavn, to boolske verdier som sier om denne gruppen er for høye eller lave priser, og en partition for denne gruppen partition er en mengde struct-er av type: Struct{b: Beer, s: Sell} En typisk partition-verdi: Struct(b:objekt(name="Bud"),s:et Sell-object som angår Bud) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 38 av 43

39 Et annet OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering IV 2. Mellomresultatsamlingen (fortsatt): Kvadruplene i mellomresultatsamlingen er av følgende type: Struct{ bname: string, low: boolean, high: boolean, partition: Set<Struct{b: Beer, s:sell}>} Typiske struct-er i mellomresultatsamlingen: bname low high partition Bud TRUE FALSE S low Bud FALSE TRUE S high Bud FALSE FALSE S mid Merknad 5: Partisjonen med low = high = TRUE må være tom og vil ikke opptre Merknad 1: S X er mengdene av beer-sell par (b, s) Merknad 2: S low : prisen er lav ( 2) Merknad 3: S high : prisen er høy ( 4) Merknad 4: S mid : medium pris (mellom 2 og 4) Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 39 av 43

40 Et annet OQL BBS-eksempel eksempel: Gruppering V SELECT bname, low, high, count: COUNT(partition) FROM Beers b, b.soldby s GROUP BY bname: b.name, low: s.price <= 2.00, high: s.price >= Resultatsamling: De tre første komponentene i hver gruppes struct kopieres til resultatet Den siste (partition) telles Et eksempel på et resultat: bname low high count Bud TRUE FALSE 27 Bud FALSE TRUE 14 Bud FALSE FALSE 36 Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 40 av 43

41 OQL: Having GROUP BY kan følges av HAVING for å eliminere noen av gruppene generert av GROUP BY HAVING-betingelsen anvendes på partition-feltet i hver struktur (gruppe) i mellomresultatsamlingen Hvis betingelsen i HAVING er FALSE, vil ikke gruppen bidra til resultatsamlingen Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 41 av 43

42 OQL BBS Eksempel: : Having Eksempel: Finn gjennomsnittsprisen på øl i hver bar, men bare i barer hvor det dyreste ølet koster mer enn 10$ SELECT FROM barname,avgprice: AVG(SELECT p.s.price FROM partition p) Sells s GROUP BY barname: s.bar.name HAVING MAX( SELECT p.s.price FROM partition p) > 10 Merknad 1: Finner, som før, gjennomsnittsprisen på øl i en bar Merknad 2: Velg bare de gruppene hvor maksimumprisen er større enn 10 Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 42 av 43

43 Oppsummering OQL Queries/subqueries Select-From-Where Returtype bag-er, set eller lister Kvantorer for all, exists, osv. Objektgenerering både nye elementer og som svar på queries Aggregering count, max, min, avg, sum Bruk av vertsspråk OQL passer naturlig inn i språket Operatorer på set- eller bag-objekter union, intersect, except Gruppering med egenskaper group by with having Ragnar Normann, Ifi, UiO Ark 43 av 43