कार्यात्मक DBMS

डेटाबेसच्या जगात एसक्यूएल भाषा वापरणाऱ्या रिलेशनल डीबीएमएसचे वर्चस्व आहे. इतके की उदयोन्मुख रूपांना NoSQL म्हणतात. त्यांनी या मार्केटमध्ये स्वत:साठी एक विशिष्ट जागा तयार केली, परंतु रिलेशनल डीबीएमएस मरणार नाहीत आणि त्यांच्या हेतूंसाठी सक्रियपणे वापरत आहेत.

या लेखात मला फंक्शनल डेटाबेसच्या संकल्पनेचे वर्णन करायचे आहे. अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी, मी हे शास्त्रीय रिलेशनल मॉडेलशी तुलना करून करेन. इंटरनेटवर आढळलेल्या विविध SQL चाचण्यांमधील समस्या उदाहरणे म्हणून वापरल्या जातील.

परिचय

रिलेशनल डेटाबेस टेबल आणि फील्डवर कार्य करतात. फंक्शनल डेटाबेसमध्ये, त्याऐवजी अनुक्रमे वर्ग आणि फंक्शन्स वापरले जातील. N की सह टेबलमधील फील्ड N पॅरामीटर्सचे कार्य म्हणून प्रस्तुत केले जाईल. टेबलांमधील संबंधांऐवजी, फंक्शन्स वापरली जातील जी ज्या वर्गाशी जोडली गेली आहेत त्या वर्गाच्या वस्तू परत करतात. JOIN ऐवजी फंक्शन रचना वापरली जाईल.

कार्यांवर थेट जाण्यापूर्वी, मी डोमेन लॉजिकच्या कार्याचे वर्णन करेन. DDL साठी मी PostgreSQL सिंटॅक्स वापरेन. फंक्शनलसाठी त्याचे स्वतःचे वाक्यरचना आहे.

टेबल आणि फील्ड

नाव आणि किंमत फील्डसह एक साधी Sku ऑब्जेक्ट:

संबंधीत

CREATE TABLE Sku
(
    id bigint NOT NULL,
    name character varying(100),
    price numeric(10,5),
    CONSTRAINT id_pkey PRIMARY KEY (id)
)

कार्यशील

CLASS Sku;
name = DATA STRING[100] (Sku);
price = DATA NUMERIC[10,5] (Sku);


आम्ही दोन घोषणा करतो कार्ये, जे इनपुट म्हणून एक पॅरामीटर Sku घेते आणि एक आदिम प्रकार परत करते.

असे गृहीत धरले जाते की कार्यात्मक DBMS मध्ये प्रत्येक ऑब्जेक्टमध्ये काही अंतर्गत कोड असतो जो आपोआप व्युत्पन्न होतो आणि आवश्यक असल्यास त्यात प्रवेश केला जाऊ शकतो.

उत्पादन/स्टोअर/पुरवठादारासाठी किंमत सेट करूया. हे कालांतराने बदलू शकते, म्हणून टेबलमध्ये वेळ फील्ड जोडूया. मी कोड लहान करण्यासाठी रिलेशनल डेटाबेसमधील डिरेक्टरींसाठी टेबल्स घोषित करणे वगळेन:

संबंधीत

CREATE TABLE prices
(
    skuId bigint NOT NULL,
    storeId bigint NOT NULL,
    supplierId bigint NOT NULL,
    dateTime timestamp without time zone,
    price numeric(10,5),
    CONSTRAINT prices_pkey PRIMARY KEY (skuId, storeId, supplierId)
)

कार्यशील

CLASS Sku;
CLASS Store;
CLASS Supplier;
dateTime = DATA DATETIME (Sku, Store, Supplier);
price = DATA NUMERIC[10,5] (Sku, Store, Supplier);


निर्देशांक

शेवटच्या उदाहरणासाठी, आम्ही सर्व की आणि तारखेवर एक अनुक्रमणिका तयार करू जेणेकरुन आम्ही विशिष्ट वेळेसाठी किंमत पटकन शोधू शकू.

संबंधीत

CREATE INDEX prices_date
    ON prices
    (skuId, storeId, supplierId, dateTime)

कार्यशील

INDEX Sku sk, Store st, Supplier sp, dateTime(sk, st, sp);


कार्ये

चला संबंधितांमधून घेतलेल्या तुलनेने सोप्या समस्यांपासून सुरुवात करूया लेख Habr वर.

प्रथम, डोमेन लॉजिक घोषित करू (रिलेशनल डेटाबेससाठी हे थेट वरील लेखात केले आहे).

CLASS Department;
name = DATA STRING[100] (Department);

CLASS Employee;
department = DATA Department (Employee);
chief = DATA Employee (Employee);
name = DATA STRING[100] (Employee);
salary = DATA NUMERIC[14,2] (Employee);


कार्य २

ज्या कर्मचाऱ्यांना त्यांच्या तात्काळ पर्यवेक्षकापेक्षा जास्त पगार मिळतो त्यांची यादी प्रदर्शित करा.

संबंधीत

select a.*
from   employee a, employee b
where  b.id = a.chief_id
and    a.salary > b.salary

कार्यशील

SELECT name(Employee a) WHERE salary(a) > salary(chief(a));


कार्य २

त्यांच्या विभागात जास्तीत जास्त पगार घेणाऱ्या कर्मचाऱ्यांची यादी करा

संबंधीत

select a.*
from   employee a
where  a.salary = ( select max(salary) from employee b
                    where  b.department_id = a.department_id )

कार्यशील

maxSalary 'Максимальная зарплата' (Department s) = 
    GROUP MAX salary(Employee e) IF department(e) = s;
SELECT name(Employee a) WHERE salary(a) = maxSalary(department(a));

// или если "заинлайнить"
SELECT name(Employee a) WHERE 
    salary(a) = maxSalary(GROUP MAX salary(Employee e) IF department(e) = department(a));


दोन्ही अंमलबजावणी समतुल्य आहेत. पहिल्या केससाठी, रिलेशनल डेटाबेसमध्ये आपण CREATE VIEW वापरू शकता, जे त्याच प्रकारे प्रथम त्यातील विशिष्ट विभागासाठी जास्तीत जास्त पगाराची गणना करेल. पुढील गोष्टींमध्ये, स्पष्टतेसाठी, मी प्रथम केस वापरेन, कारण ते समाधान अधिक चांगले प्रतिबिंबित करते.

कार्य २

डिपार्टमेंट आयडीची यादी प्रदर्शित करा, ज्यामध्ये 3 लोकांपेक्षा जास्त नाही अशा कर्मचाऱ्यांची संख्या.

संबंधीत

select department_id
from   employee
group  by department_id
having count(*) <= 3

कार्यशील

countEmployees 'Количество сотрудников' (Department d) = 
    GROUP SUM 1 IF department(Employee e) = d;
SELECT Department d WHERE countEmployees(d) <= 3;


कार्य २

त्याच विभागात काम करणारे नियुक्त व्यवस्थापक नसलेल्या कर्मचाऱ्यांची यादी प्रदर्शित करा.

संबंधीत

select a.*
from   employee a
left   join employee b on (b.id = a.chief_id and b.department_id = a.department_id)
where  b.id is null

कार्यशील

SELECT name(Employee a) WHERE NOT (department(chief(a)) = department(a));


कार्य २

कमाल एकूण कर्मचारी पगारासह विभाग आयडींची यादी शोधा.

संबंधीत

with sum_salary as
  ( select department_id, sum(salary) salary
    from   employee
    group  by department_id )
select department_id
from   sum_salary a       
where  a.salary = ( select max(salary) from sum_salary )

कार्यशील

salarySum 'Максимальная зарплата' (Department d) = 
    GROUP SUM salary(Employee e) IF department(e) = d;
maxSalarySum 'Максимальная зарплата отделов' () = 
    GROUP MAX salarySum(Department d);
SELECT Department d WHERE salarySum(d) = maxSalarySum();


चला दुसर्‍याकडून अधिक जटिल कार्यांकडे जाऊया लेख. MS SQL मध्ये हे कार्य कसे अंमलात आणायचे याचे तपशीलवार विश्लेषण त्यात आहे.

कार्य २

कोणत्या विक्रेत्यांनी 1997 मध्ये उत्पादन क्रमांक 30 च्या 1 पेक्षा जास्त युनिट्सची विक्री केली?

डोमेन लॉजिक (आरडीबीएमएस वर पूर्वीप्रमाणे आम्ही घोषणा वगळतो):

CLASS Employee 'Продавец';
lastName 'Фамилия' = DATA STRING[100] (Employee);

CLASS Product 'Продукт';
id = DATA INTEGER (Product);
name = DATA STRING[100] (Product);

CLASS Order 'Заказ';
date = DATA DATE (Order);
employee = DATA Employee (Order);

CLASS Detail 'Строка заказа';

order = DATA Order (Detail);
product = DATA Product (Detail);
quantity = DATA NUMERIC[10,5] (Detail);


संबंधीत

select LastName
from Employees as e
where (
  select sum(od.Quantity)
  from [Order Details] as od
  where od.ProductID = 1 and od.OrderID in (
    select o.OrderID
    from Orders as o
    where year(o.OrderDate) = 1997 and e.EmployeeID = o.EmployeeID)
) > 30

कार्यशील

sold (Employee e, INTEGER productId, INTEGER year) = 
    GROUP SUM quantity(OrderDetail d) IF 
        employee(order(d)) = e AND 
        id(product(d)) = productId AND 
        extractYear(date(order(d))) = year;
SELECT lastName(Employee e) WHERE sold(e, 1, 1997) > 30;


कार्य २

प्रत्येक खरेदीदारासाठी (नाव, आडनाव), दोन वस्तू (नाव) शोधा ज्यावर खरेदीदाराने 1997 मध्ये सर्वाधिक पैसे खर्च केले.

आम्ही मागील उदाहरणावरून डोमेन लॉजिक विस्तारित करतो:

CLASS Customer 'Клиент';
contactName 'ФИО' = DATA STRING[100] (Customer);

customer = DATA Customer (Order);

unitPrice = DATA NUMERIC[14,2] (Detail);
discount = DATA NUMERIC[6,2] (Detail);


संबंधीत

SELECT ContactName, ProductName FROM (
SELECT c.ContactName, p.ProductName
, ROW_NUMBER() OVER (
    PARTITION BY c.ContactName
    ORDER BY SUM(od.Quantity * od.UnitPrice * (1 - od.Discount)) DESC
) AS RatingByAmt
FROM Customers c
JOIN Orders o ON o.CustomerID = c.CustomerID
JOIN [Order Details] od ON od.OrderID = o.OrderID
JOIN Products p ON p.ProductID = od.ProductID
WHERE YEAR(o.OrderDate) = 1997
GROUP BY c.ContactName, p.ProductName
) t
WHERE RatingByAmt < 3

कार्यशील

sum (Detail d) = quantity(d) * unitPrice(d) * (1 - discount(d));
bought 'Купил' (Customer c, Product p, INTEGER y) = 
    GROUP SUM sum(Detail d) IF 
        customer(order(d)) = c AND 
        product(d) = p AND 
        extractYear(date(order(d))) = y;
rating 'Рейтинг' (Customer c, Product p, INTEGER y) = 
    PARTITION SUM 1 ORDER DESC bought(c, p, y), p BY c, y;
SELECT contactName(Customer c), name(Product p) WHERE rating(c, p, 1997) < 3;


PARTITION ऑपरेटर खालील तत्त्वावर कार्य करतो: तो SUM (येथे 1) नंतर निर्दिष्ट केलेल्या अभिव्यक्तीची बेरीज करतो, निर्दिष्ट गटांमध्ये (येथे ग्राहक आणि वर्ष, परंतु कोणतीही अभिव्यक्ती असू शकते), ORDER मध्ये निर्दिष्ट केलेल्या अभिव्यक्तीनुसार गटांमध्ये क्रमवारी लावते ( येथे खरेदी केले, आणि समान असल्यास, अंतर्गत उत्पादन कोडनुसार).

कार्य २

वर्तमान ऑर्डर पूर्ण करण्यासाठी पुरवठादारांकडून किती वस्तू मागवल्या पाहिजेत.

चला डोमेन लॉजिक पुन्हा विस्तृत करूया:

CLASS Supplier 'Поставщик';
companyName = DATA STRING[100] (Supplier);

supplier = DATA Supplier (Product);

unitsInStock 'Остаток на складе' = DATA NUMERIC[10,3] (Product);
reorderLevel 'Норма продажи' = DATA NUMERIC[10,3] (Product);


संबंधीत

select s.CompanyName, p.ProductName, sum(od.Quantity) + p.ReorderLevel — p.UnitsInStock as ToOrder
from Orders o
join [Order Details] od on o.OrderID = od.OrderID
join Products p on od.ProductID = p.ProductID
join Suppliers s on p.SupplierID = s.SupplierID
where o.ShippedDate is null
group by s.CompanyName, p.ProductName, p.UnitsInStock, p.ReorderLevel
having p.UnitsInStock < sum(od.Quantity) + p.ReorderLevel

कार्यशील

orderedNotShipped 'Заказано, но не отгружено' (Product p) = 
    GROUP SUM quantity(OrderDetail d) IF product(d) = p;
toOrder 'К заказу' (Product p) = orderedNotShipped(p) + reorderLevel(p) - unitsInStock(p);
SELECT companyName(supplier(Product p)), name(p), toOrder(p) WHERE toOrder(p) > 0;


तारकासह समस्या

आणि शेवटचे उदाहरण माझ्याकडून वैयक्तिकरित्या आहे. सोशल नेटवर्कचे तर्क आहे. लोक एकमेकांचे मित्र आणि एकमेकांना आवडू शकतात. फंक्शनल डेटाबेसच्या दृष्टीकोनातून हे असे दिसेल:

CLASS Person;
likes = DATA BOOLEAN (Person, Person);
friends = DATA BOOLEAN (Person, Person);


मैत्रीसाठी संभाव्य उमेदवार शोधणे आवश्यक आहे. अधिक औपचारिकपणे, तुम्हाला सर्व A, B, C अशा लोकांना शोधण्याची आवश्यकता आहे की A हे B चे मित्र आहेत आणि B हे C चे मित्र आहेत, A ला C ला आवडते, परंतु A हे C चे मित्र नाही.
फंक्शनल डेटाबेसच्या दृष्टीकोनातून, क्वेरी यासारखी दिसेल:

SELECT Person a, Person b, Person c WHERE 
    likes(a, c) AND NOT friends(a, c) AND 
    friends(a, b) AND friends(b, c);


वाचकाला एसक्यूएलमध्ये ही समस्या स्वतःच सोडवण्यासाठी प्रोत्साहित केले जाते. असे गृहीत धरले जाते की आपल्याला आवडत असलेल्या लोकांपेक्षा खूप कमी मित्र आहेत. म्हणून ते स्वतंत्र टेबलमध्ये आहेत. यशस्वी झाल्यास, दोन तारे असलेले कार्य देखील आहे. त्यात, मैत्री सममितीय नाही. फंक्शनल डेटाबेसवर हे असे दिसेल:

SELECT Person a, Person b, Person c WHERE 
    likes(a, c) AND NOT friends(a, c) AND 
    (friends(a, b) OR friends(b, a)) AND 
    (friends(b, c) OR friends(c, b));


UPD: पहिल्या आणि दुसऱ्या तारांकनाच्या समस्येचे निराकरण dss_कालिका:

SELECT 
   pl.PersonAID
  ,pf.PersonAID
  ,pff.PersonAID
FROM Persons                 AS p
--Лайки                      
JOIN PersonRelationShip      AS pl ON pl.PersonAID = p.PersonID
                                  AND pl.Relation  = 'Like'
--Друзья                     
JOIN PersonRelationShip      AS pf ON pf.PersonAID = p.PersonID 
                                  AND pf.Relation = 'Friend'
--Друзья Друзей              
JOIN PersonRelationShip      AS pff ON pff.PersonAID = pf.PersonBID
                                   AND pff.PersonBID = pl.PersonBID
                                   AND pff.Relation = 'Friend'
--Ещё не дружат         
LEFT JOIN PersonRelationShip AS pnf ON pnf.PersonAID = p.PersonID
                                   AND pnf.PersonBID = pff.PersonBID
                                   AND pnf.Relation = 'Friend'
WHERE pnf.PersonAID IS NULL 

;WITH PersonRelationShipCollapsed AS (
  SELECT pl.PersonAID
        ,pl.PersonBID
        ,pl.Relation 
  FROM #PersonRelationShip      AS pl 
  
  UNION 

  SELECT pl.PersonBID AS PersonAID
        ,pl.PersonAID AS PersonBID
        ,pl.Relation
  FROM #PersonRelationShip      AS pl 
)
SELECT 
   pl.PersonAID
  ,pf.PersonBID
  ,pff.PersonBID
FROM #Persons                      AS p
--Лайки                      
JOIN PersonRelationShipCollapsed  AS pl ON pl.PersonAID = p.PersonID
                                 AND pl.Relation  = 'Like'                                  
--Друзья                          
JOIN PersonRelationShipCollapsed  AS pf ON pf.PersonAID = p.PersonID 
                                 AND pf.Relation = 'Friend'
--Друзья Друзей                   
JOIN PersonRelationShipCollapsed  AS pff ON pff.PersonAID = pf.PersonBID
                                 AND pff.PersonBID = pl.PersonBID
                                 AND pff.Relation = 'Friend'
--Ещё не дружат                   
LEFT JOIN PersonRelationShipCollapsed AS pnf ON pnf.PersonAID = p.PersonID
                                   AND pnf.PersonBID = pff.PersonBID
                                   AND pnf.Relation = 'Friend'
WHERE pnf.[PersonAID] IS NULL 

निष्कर्ष

हे लक्षात घेतले पाहिजे की दिलेली भाषा वाक्यरचना ही दिलेल्या संकल्पनेच्या अंमलबजावणीसाठी फक्त एक पर्याय आहे. एसक्यूएलला आधार म्हणून घेतले गेले आणि ते शक्य तितके समान असणे हे ध्येय होते. अर्थात, काहींना कीवर्ड, वर्ड रजिस्टर इत्यादींची नावे आवडणार नाहीत. येथे मुख्य गोष्ट ही संकल्पना आहे. इच्छित असल्यास, तुम्ही C++ आणि Python दोन्ही समान वाक्यरचना करू शकता.

वर्णन केलेल्या डेटाबेस संकल्पनेचे, माझ्या मते, खालील फायदे आहेत:

• कमी. हे तुलनेने व्यक्तिनिष्ठ सूचक आहे जे साध्या प्रकरणांमध्ये स्पष्ट नाही. परंतु जर आपण अधिक जटिल प्रकरणे (उदाहरणार्थ, तारकांवरील समस्या) पाहिल्यास, माझ्या मते, अशा प्रश्न लिहिणे खूप सोपे आहे.
• Инкапсуляция. काही उदाहरणांमध्ये मी मध्यवर्ती कार्ये घोषित केली (उदाहरणार्थ, विकले, विकत घेतले इ.), ज्यातून त्यानंतरची कार्ये तयार केली गेली. हे आपल्याला काही फंक्शन्सचे तर्कशास्त्र बदलण्याची परवानगी देते, आवश्यक असल्यास, त्यांच्यावर अवलंबून असलेल्यांचे तर्कशास्त्र न बदलता. उदाहरणार्थ, आपण विक्री करू शकता विकले पूर्णपणे भिन्न वस्तूंमधून गणना केली गेली, तर उर्वरित तर्क बदलणार नाहीत. होय, हे क्रिएट व्ह्यू वापरून आरडीबीएमएसमध्ये लागू केले जाऊ शकते. पण सगळे लॉजिक असे लिहिले तर ते फारसे वाचनीय वाटणार नाही.
• सिमेंटिक गॅप नाही. असा डेटाबेस फंक्शन्स आणि क्लासेसवर चालतो (टेबल आणि फील्ड ऐवजी). शास्त्रीय प्रोग्रॅमिंग प्रमाणेच (जर आपण असे गृहीत धरले की पद्धत हे प्रथम पॅरामीटर असलेले फंक्शन आहे ज्या वर्गाशी संबंधित आहे). त्यानुसार, सार्वत्रिक प्रोग्रामिंग भाषांसह "मित्र बनवणे" खूप सोपे असावे. याव्यतिरिक्त, ही संकल्पना अधिक जटिल कार्यक्षमतेची अंमलबजावणी करण्यास अनुमती देते. उदाहरणार्थ, तुम्ही ऑपरेटर एम्बेड करू शकता जसे:

  CONSTRAINT sold(Employee e, 1, 2019) > 100 IF name(e) = 'Петя' MESSAGE  'Что-то Петя продает слишком много одного товара в 2019 году';


• वारसा आणि बहुरूपता. फंक्शनल डेटाबेसमध्ये, तुम्ही क्लास क्लासपी: क्लास 1, क्लास 2 मल्टिपल पॉलिमॉर्फिझम बनवते आणि अंमलात आणते. मी कदाचित पुढील लेखांमध्ये नक्की कसे लिहीन.

जरी ही फक्त एक संकल्पना असली तरीही, आमच्याकडे Java मध्ये आधीपासूनच काही अंमलबजावणी आहे जी सर्व फंक्शनल लॉजिकला रिलेशनल लॉजिकमध्ये अनुवादित करते. शिवाय, प्रस्तुतीकरणाचे तर्कशास्त्र आणि इतर बर्‍याच गोष्टी त्याच्याशी सुंदरपणे जोडल्या गेल्या आहेत, ज्यामुळे आम्हाला संपूर्ण माहिती मिळते. व्यासपीठ. मूलत:, आम्ही RDBMS (आता फक्त PostgreSQL) “व्हर्च्युअल मशीन” म्हणून वापरतो. या भाषांतरात काहीवेळा समस्या उद्भवतात कारण RDBMS क्वेरी ऑप्टिमायझरला FDBMS ला माहीत असलेली काही आकडेवारी माहीत नसते. सिद्धांततः, डेटाबेस व्यवस्थापन प्रणाली लागू करणे शक्य आहे जी विशिष्ट संरचना स्टोरेज म्हणून वापरेल, विशेषत: कार्यात्मक तर्कशास्त्रासाठी अनुकूल केली जाईल.

स्त्रोत: www.habr.com