Об одном языке манипулирования данными

( About one data manipulation language
Preprint, Inst. Appl. Math., the Russian Academy of Science)

Введение. При создании сложных приложений немыслимо обойтись без подсистемы обработки данных, предполагающей работу с типами данных наподобие отношений реляционных БД. В этом случае стандартные средства СУБД позволяют получать изящные решения, экономя тем самым ресурсы, как разработчика, так и вычислителя. Обычным средством создания приложений в СУБД является язык SQL, семантика которого базируется на реляционной алгебре. 

С другой стороны, основываясь на принципах логического моделирования, удается построить язык манипулирования данными, содержательно более наглядный, чем SQL. Он объединяет две парадигмы программирования: логическую и операторную, логическая – служит для декларативного описания предметной области (ПО), операторная – используется, главным образом, при создании запросов к БД. Опыт показывает, что язык являться эффективным средством решения задач над БД со сложными структурами.

Приведем основные характеристики языка.

1) Его декларативная часть основана на логическом синтаксисе и служит для описания отношений ПО. При этом используется синтаксис языка первого порядка. А механизм порождения новых кортежей отношений базируется на операционной семантике логических формул (см. [1]).

2) Язык не имеет ограничений на используемые типы данных, чем характеризуется стандартный SQL. Разрешено определять новые типы, которые образуют частичный порядок. Это качество удобно при работе с ПО, обладающими широкими наборами типов данных.

3) Введено средство для описания эквивалентностей. Последнее эффективно, если иметь в виду ориентацию языка на решение задач в ПО со сложной структурой данных.

4) Предлагаемый язык манипулирования данными позволяет по спецификациям отношений ПО создать логическое исчисление, для которого отношения БД служат моделью. Тем самым автоматически решается задача поддержания целостности БД.

5) Средство создания приложений языка включает как стандартные средства, имеющиеся в SQL, так и дополнительные, позволяющие создавать достаточно сложные приложения. В этом случае приложения представляются, в определенном смысле, расширением логического исчисления, описывающего отношения БД.

6) Отличительной чертой языка является присутствие операторного компонента, который служит для описания стратегий поиска решений. Его присутствие позволяет эффективно управлять выполнением декларативной части.

7) Язык основывается на основном принципе логического моделирования, формулируемом следующим образом: для решения задачи достаточно описать ее в стандартных логических терминах, т.е. представить в виде логического исчисления. Затем решение ищется автоматически, основываясь на операционной семантике логических формул.

Основная задача настоящей работы состоит в демонстрации того, как стандартные конструкции SQL реализуются средствами предлагаемого языка. Поэтому он выступает не только средством манипулирования данными, но и для написания приложений на основе хранящейся в БД информации.

1. Основные понятия, определения. Опишем основные понятия и особенности предлагаемого языка манипулирования данными. Решение всякой задачи с его помощью представляет собой определенные действия над отношениями БД. Действия представляются логическими формулами первого порядка, которые представляет собой аксиомы прикладного исчисления. В результате решение задачи над БД сводится к построению модели этого исчисления.

Каждое действие над отношениями БД имеет вид  продукции:

ЕСЛИ <условие₁> ТО <действие₁> И

ЕСЛИ <условие₂> ТО <действие₂> И

. . .

ЕСЛИ <условие_n > ТО <действие_n >

над определенной сигнатурой. Сигнатура определяется типами данных, отношениями и функциями ПО, а также набором встроенных функций и отношений языка. Применение продукции состоит в проверке условий из левых частей импликаций и, при их выполнении, реализации соответствующих действий, которые сводятся к добавлению или исключению кортежей отношений БД.

Поиск решения состоит в порождении кортежей из элементов ПО и построении интерпретации логического исчисления. Особенность состоит в том, что построение интерпретации осуществляется под управлением стратегии, описывающей порядок применения продукций. Это дает возможность манипулировать продукциями и элементами отношений БД. Стратегия описывается на языке управления решением, базисные конструкции которого позволяют манипулировать продукциями и кортежами отношений БД. Манипулирование продукциями сводится к их запуску в определенные моменты, а манипулирование отношениями БД – к удалению и добавлению кортежей в соответствии с определенными условиями.

Окончательное решение представляет собой отношения БД, на которых выполняются условия, описанные в спецификации задачи. Тем самым, решение задачи в виде построения модели прикладного исчисления определяется двумя компонентами: декларативной частью - описывающей понятия ПО и соотношения между ними, и процедурной – управляющей решением.

Предлагаемая методика решения как построение модели прикладного исчисления сводится, во-первых, к описанию аксиоматики ПО и, во-вторых, к определению схемы перебора, используемой при построении искомой модели. Модель построена, если для нее выполняются условия, которым должно удовлетворять заключительное состояние задачи.

2. Язык описания предметной области. Язык описания ПО представляет собой многосортный язык первого порядка. Опишем иерархию из двух уровней его конструкций, так, что конструкции более высокого уровня строятся на основе низших.

Конструкции нулевого уровня – имена суть обычные идентификаторы, т.е. это последовательности букв (латиница и кириллица) и цифр, а также специальных знаков, начинающиеся с буквы или специального знака (заглавные и строчные буквы различаются).

Конструкции первого уровня (так называемые индивидные конструкции) включают константы, переменные, функции, из них строятся индивидные термы и предикаты.

Описание ПО состоит из нескольких разделов, в каждом из которых описываются его составляющие, необходимые для последующих вычислений. Основные конструкции – продукции суть формулы многосортного исчисления первого порядка. Они определяют прикладное исчисление.

Первым разделом описания ПО является раздел DECLARATIONS, в котором перечисляются все элементы сигнатуры. Это суть сорта переменных, констант и функций; константы и функции, используемые для описания ПО, а также предикаты, в числе которых особо выделяются эквивалентности. Раздел DECLARATIONS выглядит следующим образом:

DECLARATIONS

SORTS < описание сортов и порядка на них>

CONSTANTS <объявление констант>

PREDICATES <объявление предикатов>

FUNCTIONS <объявление функций>

EQUIVALENCES <объявление эквивалентностей>

В каждом из разделов определяются соответствующие конструкции. Рассмотрим их по порядку.

Сорт есть идентификатор из фиксированного для данной ПО множества. На сортах определен частичный порядок "<" таким образом, что они образуют решетку с одним наибольшим и одним наименьшим элементами (соответственно, TERM и NUL).

Сорта объявляются в разделе  SORTS  следующим образом:  сорт1 <  сорт2, что означает наличие частичного порядка сорт1 < сорт2.

Пример 1. Определение типов треугольников может выглядеть следующим образом:

SORTS

TERM < треугольник < прямоугольный< NUL;

      TERM < треугольник < равнобедренный < равносторонний < NUL;

Таким образом, сорт «равнобедренный треугольник» является частным случаем сорта «треугольник», а «равносторонний треугольник» - частным случаем «равнобедренный треугольник».

Используются сорта с фиксированным значением: TERM, NUL, INT, RAT, STR. TERM – самый общий сорт, любой другой сорт есть частный случай сорта TERM; NUL – пустой сорт, является частным случаем любого другого сорта; INT – целые числа, константа с этим сортом записывается как INT.n, где n – целое число; RAT – рациональная дробь, константа с этим сортом записывается как RAT.n/m, где n, m – целые числа, n – числитель, m – знаменатель; STR - символьные переменные и константы, константа с этим сортом записывается как STR.strins, где strins – произвольная последовательность символов.

Константы служат для обозначения объектов ПО. Каждая константа характеризуется сортом и именем. Объявление константы производится либо ее записью в разделе CONSTANTS, либо появлением в продукциях. Записываются константы следующим образом:

имя_сорта . имя_константы.

Каждая константа однозначно определяется своим именем, у различных констант не может быть одного имени. Но разные вхождения одной константы могут иметь разные сорта. В этом случае сорта должны быть сравнимы относительно частичного порядка, заданного на сортах данной ПО.

Пример 2. Если БД имеет отношение к геометрии и сорта задают типы треугольников, то допустимо следующее описание констант:

DECLARATIONS

SORTS

TERM < треугольник < прямоугольный< NUL;

TERM < треугольник < равнобедренный < равносторонний < NUL;

CONSTANTS

треугольник.ABC

равнобедренный.EFG

прямоугольный.АВС

В последующем константа треугольник.ABC может входить в таблицы или в логические формулы как треугольник.ABC, равносторонний.ABC, прямоугольный.ABC или равнобедренный.ABC. В процессе работы программы могут возникнуть другие константы с этими сортами, например, треугольник.DEF или прямоугольный.PQR.

Переменные, как и обычные индивидные переменные в логических формулах, служат для обозначения элементов ПО. Как и константы, они определяются сортом и именем, но в отличие от констант переменные заранее не определяются. Они используются только в продукциях, где и определяются. Каждая переменная является локальной для отдельной продукции. Поэтому переменные с одинаковыми именами в разных продукциях считаются независимыми. Записываются переменные в виде & сорт . имя.

Пример 3. В следующей продукции:

NAME: pr1

KEYS: P(&INT.x, &INT.y, Flag.U)

COND: (&INT.x >= INT.1) AND (&INT.y >= INT.1) AND

(&INT.x = INT.1) OR (&INT.x = &INT.y)

CONC: P(&INT.x - INT.1, &INT.y - INT.1, Flag.R)

COM: Расширение отношения путем добавления кортежа

END

Переменные &INT.x и &INT.y определяются в ключах продукции. Затем они используются в условии (раздел COND) и в заключении (раздел CONC) продукции. Здесь же используются две константы Flag.U и Flag.R.

Для описания ПО предусмотрены предикаты двух типов – вычисляемые и символические. Первые служат для установления традиционных отношений между величинами ПО, например равенства, порядка, включения и т.п. Вторые фиксируют новые отношения, которые характерны для ПО и используются в процессе поиска решения. В каждом состоянии эти предикаты интерпретируются одноименными таблицами: каждое отношение - единственной таблицей, имя таблицы совпадает с именем предиката. Поиск решения сводится к доопределению таблиц с учетом определенных условий. В каждом состоянии таблицы содержат интерпретации одноименных предикатов, определяя, тем самым, интерпретацию всех логических выражений.

Предикаты определяются перечислением в разделе PREDICATES их имен и следующих за ними строк аргументов. Определения предикатов необходимо для задания начальных условий задачи, например, описание отношения БД при начальном ее вводе. Для их записи предусмотрены средства в специализированном редакторе.

Примера 4. Раздел описаний может выглядеть следующим образом.

DECLARATIONS

SORTS

TERM < Flag < NUL;

CONSTANTS

Flag.U

Flag.R

PREDICATES

Р(INT.3, INT.3, Flag.U)

FUNCTIONS

EQUIVALENCES

PRODUCTIONS

Вычисляемые предикаты используются в условиях продукции. Каждому из них соответствует процедура, вычисляющая значение истина или ложь в зависимости от значений аргументов. Так, равенство записывается стандартным образом: терм1 = терм2, ему соответствует процедура, результатом которой есть истина, когда терм1 совпадает с терм2 и ложь – в противном случае.

Основной набор таких предикатов включает – равенство (“=”), сравнения ( “>”, “>=”, “<”, “<=”) и неравенство (“!=”).

Для образования условий используются обычные логические операторы AND, OR, XOR, NOT. 

Пример 5. Термы INT.2 и RAT.4/2 – равны, то есть предикат INT.2 = RAT.4/2 после вычисления принимает значение истина. Термы SORT.2 и SORT.4/2 не равны, поэтому предикат SORT.2 = SORT.4/2 принимает значение ложь. Истинны предикаты INT.2 < RAT.5/1, SORT.2 >= SORT.5/1, namec(треугольник.ABC) !=  namec( треугольник.DEF).

Пример 6. В условной части продукции из примера 3 используются вычислимые предикаты равенства и сравнения.

Функции так же, как и предикаты, бывают вычислимые и символические. Назначение символических функций заключается в единообразном представлении сложных объектов предметной области - стеков, деревьев, схем и т.п., поэтому они не обладают иным значением кроме их собственного вида. Символические функции определяются в разделе FUNCTIONS так: сорт_функции: имя_функции(список_сортов_аргументов).

Вычисляемые функции реализуются встроенными процедурами. С их помощью реализованы операции сложения, вычитания, деления и умножения (“+”, “-”, “:”, “*” ). Функции – аналоги математических операций записываются в принятой форме. Функции, реализующие не стандартные математические операции, записываются как имя функции, за которым в круглых скобках следует список аргументов. Некоторые функции обладают не фиксированным числом аргументов.

Пример 7. Функция set() с не фиксированным количеством аргументов определяет упорядоченное множество из своих аргументов, а при помощи функции firstfromset(), единственным аргументом которой должна быть функция set() – получить первый элемент множества. Результат вычисления функции firstfromset(set(SORT.A, SORT.В, SORT.С)) равен константе SORT.A.

В последующем потребуется понятие терма, которое будем использовать в традиционном математическом смысле: терм есть суперпозиция функций, констант и переменных. Чтобы терм был правильным, должно выполняться требование соответствия сортов подставляемых констант и переменных сортам аргументов функций.

Пример 8. Термы “INT.1”,”INT.1+RAT.12/5” – правильные. Терм “INT.1 + треугольник.ABC” – неправильный.

Каждое отношение эквивалентности задается идентификатором, оно определяет соответствующие классы эквивалентности. По свойству рефлексивности, любой терм эквивалентен сам себе и поэтому образует класс эквивалентности, состоящий из одного элемента. Эквивалентности являются полезным инструментом для представления множеств элементов, обладающих общим свойством.

Продукции – это, с одной стороны, логические формулы, но, с другой, выступают как операторы для порождения новых строк таблиц, интерпретирующих символические предикаты. Каждая продукция в традиционном логическом формализме выглядит так:

Г Þ (F₁  Þ A₁) & … & (F_n Þ A_n).

Здесь Г = (L₁ & … & L_m), где L_i , i = 1, 2, …, m суть литеры, образованные из символических предикатов (они называются ключами продукции), аргументами которых служат переменные, константы или термы, образованные с помощью символических функций. Эта конъюнкция есть, в определенном смысле, глобальная посылка всей продукции. Переменные из положительных литер, входящих в Г, называются определяемыми. В каждом отрицательном ключе, по меньшей мере, одна индивидная переменная должна быть определена. Ключами продукции не могут служить эквивалентности.

F_i, i = 1, 2, …, m суть бескванторные логические формулы, образованные из вычисляемых и символических предикатов и отношений эквивалентности. Их все индивидные переменные определены в Г. Каждая из формул F_i  представляет собой условие, которое проверяется прежде, чем будет осуществлено действие, описанное в А_i , i = 1, 2, …, m. При этом вычисление условия происходит следующим образом.

Вычисляемые предикаты реализованы соответствующими процедурами, поэтому по каждому набору аргументов выдают значение истина или ложь. Для символических предикатов проверяется присутствие строки аргументов в соответствующей таблице. Если кортеж в таблице присутствует, то предикат также принимает значение истина, в противном случае – ложь. Если аргументом условия служит эквивалентность, то проверяется присутствие двух термов в одном классе эквивалентности. Присутствие их в одном классе влечет значение истина, отсутствие – ложь. В результате этих действий каждое условие принимает в точности одно значение – истина или ложь.

А_i, i = 1, 2, …, m суть литеры, образованные из символических предикатов, чьи индивидные переменные так же, как и в F_i, определены в Г. Они представляют собой заключения продукции, каждое заключение выполняется , если соответствующее условие истинно.

Продукции задаются следующим образом:

NAME: имя продукции

KEYS: список ключей продукции

COND: условие₁

CONC: заключение₁

. . .

COND: условие_m

CONC: заключение_m

COM: содержательный комментарий

END

Имя продукции используется для различения продукций.

Ключи продукции есть список символических предикатов или их отрицаний с аргументами в виде термов. Вместо несущественных аргументов можно подставлять символ _ (подчеркивание). Так, содержимое  ключа Р(_, _, &сорт₁.имя₁) может унифицироваться с любой строкой таблицы Р, в которой на первом и втором месте может стоять любой терм, а на третьем - терм, сорт которого являющийся подсортом сорта сорт₁ или самим этим сортом.

Условия представляют собой бескванторные логические формулы, состоящие из вычисляемых функций, предикатов, аргументами которых служат термы, состоящие лишь из вычисляемых функций и переменных ключей. Для записи логических условий используются стандартные логические операторы AND, OR, NOT.

Заключения представляет собой наборы литер, образованных из символических предикатов, на аргументных местах которых стоят произвольные термы, зависящие от переменных, определенных в ключах продукции. Вычисление продукции состоит в том, что в случае выполнения условия в одноименную таблицу добавляется эта строка термов с соответствующими подстановками на места переменных (случай положительного вхождения) или исключается строка (случай отрицательного вхождения). При этом предикат может быть не описан в разделе PREDICATES, если соответствующая таблица изначально пуста.

В заключительной части

CONC: Р(&INT.x - INT.1, &INT.y + INT.1, INT.0)

продукции происходит изменение таблицы Р. При этом добавляемая строка определяется строкой аргументов.

Комментарий используется в объясняющем компоненте системы, назначение которого состоит в объяснении найденного решения, определяя траектории изменения таблиц и комментируя каждое действие.

Порождение новой информации продолжается по правилам, задаваемым стратегиями, описанными на языке управления решением. В частности, для отдельно взятой продукции оно может осуществляться один раз до тех пор, пока не будет достигнута неподвижная точка (т. е. не порождается новая информация, и поэтому каждое новое применение этой продукции не создает новых строк для соответствующих таблиц) или не будет окончено выполнение стратегии, например, по достижении предиката END() и т.п.

3. Команды и операторы языка управления решением. Язык управления решением (ЯУР) служит для описания стратегий реализации запросов и является метаязыком по отношению к ЯОП, так как данными для ЯУР, в том числе, являются и конструкции ЯОП. В итоге каждая программа состоит из двух фрагментов, описанных на языках описания ПО и управления решением. Если ЯОП задает аксиоматику прикладного исчисления первого порядка, то ЯУР построен по типу обычного операторного языка. Для управления решением в нем имеются стандартные конструкции алгоритмического языка высокого уровня, например условные операторы, операторы цикла и перехода по метке,  и набор оригинальных операторов, предназначенных для манипулирования содержимым таблицами и выполнения продукций. Ниже перечислены все наиболее значимые конструкции, содержащиеся в ЯУР. В следующем разделе приводятся конкретные примеры формирования запросов средствами разработанного языка.

Для непосредственной работы с таблицами используются так называемые директивные операторы, предназначенные для варьирования содержимого таблиц символических предикатов. Они позволяют изменять, очищать, копировать и перемещать строки из соответствующих таблиц.

В зависимости от выполняемого действия директивный оператор записывается в одном из следующих двух шаблонов:

(1) <действие₁> < место_действия₁> IN <предикат₁> TO

<место_действия₂> IN <предикат₂>

(2) <действие₂> <место_действия₁> IN <предикат₁>

При этом,

действие₁ ::= MOVE | COPY,

 действие₂ ::= ERASE|CUT|PASTE|ADD  –

определяют выполняемое действие (перемещение, копирование, очищение, вырезка в буферную таблицу, вставка из буферной таблицы и добавление строк соответственно).

место_действия ::= FIRSTLINE|LASTLINE|ALL|

FROM <разделитель> UPTO <разделитель> |

FROM  <разделитель> DOWNTO <разделитель> |

MATCH <строка аргументов>|

NOT MATCH<строка аргументов> | BEFORE <разделитель> |

AFTER <разделитель>| BEFORE <строка аргументов> -

определяет строки, над которыми выполняется действие. Для разных действий множество допустимых мест действия различно. Семантика определения места действия и допустимые конфигурации директивного оператора описаны дальше в таблицах.

Описание места действия директивного оператора

Осуществляемые действия и способы указания места в таблицах позволяют вырезать, копировать и перемещать строки из таблицы в таблицу и из таблицы в буфер и обратно. Выполнение этого оператора возможно также для части таблицы, удовлетворяющей определенному условию. Если действие директивного оператора затрагивает сразу несколько таблиц, то без особых оговорок его можно выполнять только над таблицами с одинаковым числом столбцов (т.е. одинаковой ширины).

Допустимые конфигурации операторов вида (1).

Допустимые конфигурации операторов вида (2).

Строка аргументов в директивном операторе состоит из констант и символа “_” (подчеркивание). Символ “_” определяет замещаемые (немаскируемые) места в маске.

Действия директивных операторов следующие:

Выделение места действия в директивных операторах осуществляется одним из следующих способов:

Пример 9. Пусть  исходная таблица pred имеет следующий вид:

(S.A,  S.B,  S.C)

 (S.A,  S.С,  S.C)

(S.A,  S.D,  S.C)

(S.A,  S.E,  S.A)

(S.A,  S.F,  S.A)

Применение директивного оператора

ERASE IN pred ON pred(_,S.D,_) MATCH

изменит эту таблицу на

(S.A,  S.B,  S.C)

(S.A,  S.С,  S.C)

(S.A,  S.E,  S.A)

(S.A,  S.F,  S.A)

т.е.  будет  удалена третья строка.

Оператор  

ERASE IN pred ON pred (S.A, _, _) MATCH

очистит таблицу целиком, так как в каждой строке на первом месте расположена константа S.A.

Продуктивные операторы осуществляют выполнение продукций. Все они построены по  следующей схеме:

RUN  <имя_продукции>  <тип выполнения> <место выполнения>.

Тип выполнения задает, как выполняется продукция - один раз или несколько. Типы выполнения описаны в следующей таблице.

Место выполнения указывает для каждой таблицы тот фрагмент, который унифицируется с соответствующим предикатом из ключей продукции. Эта часть продуктивного оператора имеет такой же вид, как соответствующая часть для директивного оператора, т.е. используются конструкции вида

IN  имя_ таблицы  место_в_таблице.

Из директив, указывающих место действия, используются директивы типа  FROM a₁ TO a₂, где а₁ и а₂ суть разделители, FIRSTLINE и LASTLINE. Тем самым указывается фрагмент таблицы либо от разделителя а₁ до разделителя а₂, либо первая, или последняя записи таблицы. Вместо а₁ можно использовать TOP, т.е. указание на первую запись таблицы, вместо а₂ - BOTTOM, т.е. номер ее последней записи. По умолчанию предполагается, что место действия есть вся таблица.

4. Примеры запросов к БД. Приведем примеры моделирования средствами предлагаемого языка наиболее распространенных операторов языка SQL. Как показывает опыт, такая реализация запросов нагляднее, чем на стандартном SQL. При кажущейся громоздкости программ они прозрачны с содержательной точки зрения и поэтому легко воспринимаются. Помимо этого язык обладает рядом свойств, которые позволяют говорить о его большей выразительной возможности, чем стандартный SQL. Поэтому реализация СУБД на принципах логического моделирования является интересной альтернативой общепринятому подходу.

Чтобы лучше ориентироваться в запросах, приведем схему БД, к которой они относятся (рис. 1).

Рис. 1

Пример 10. Моделирование оператора Max

Запрос на SQL:

SELECT MAX(Выход)

FROM       Блюда

Предлагаемая программа на языке:

NAME: prMax

KEYS: ВремБлюдо(&INT.A, &Блюда.B, &В.C, &Основа.D, &INT.E, INT.F)

Блюдо(&INT.A1, &Блюда.B1, &В.C1, &Основа.D1, &INT.E1, &INT.F1)

COND: (&INT.E > &INT.E1)

CONC: NOT Блюдо(&INT.A1,&Блюда.B1,&В.C1,&Основа.D1,&INT.E1, &INT.F1)

COM: Моделирование оператора MAX. ВремБлюдо – вспомогательная таблица. Ее аргументы упорядочены так же, как в таблице Блюдо

END

BEGIN

L1: MOVE FIRSTLINE IN Блюдо TO ALL IN ВремБлюдо

RUN prMax

IF EMPTY(Блюдо) THEN GOTO L2 ELSE GOTO L1

L2: PRINT ВремБлюдо

END.

Пример 11. Моделирование оператора Count

Запрос на SQL:

SELECT COUNT (БЛ)

FROM     Блюдо

Предлагаемая программа:

NAME: prCount

KEYS: ВремБлюдо(&INT.A, &Блюда.B, &В.C, &Основа.D, &INT.E, &INT.F) SummCount(&INT.U)

COND:

CONC: SummCount(&INT.U + INT.1) NOT SummCount(&INT.U)

COM: Моделирование оператора Count

END

BEGIN

L1: MOVE FIRSTLINE IN Блюдо TO ALL IN ВремБлюдо

RUN prCount

IF EMPTY(Блюдо) THEN GOTO L2 ELSE GOTO L1

L2: PRINT SummCount

END.

Пример 12. Моделирование оператора GROUP BY. Требуется вычислить общую массу каждого из продуктов, поставляемых в настоящее время поставщиками.

SELECT  Основа, SUM(Выход) AS SUM

FROM       Блюдо

GROUP BY Основа

Предлагаемая программа:

NAME: prОсноваСумм1

KEYS:

ВремБлюдо(&INT.A, &Блюда.B, &В.C, &Основа.D, &INT.E, &INT.F)

COND:

CONC: ОсноваСумм(&Основа.D, INT.0)

COM: Сумма инициализируется значением 0.

END

NAME: prОсноваСумм2

KEYS:  SummWieght(&INT.A) ОсноваСумм(&Основа.X, INT.0)

COND:

CONC: ОсноваСумм(&Основа.X, &INT.A)

NOT ОсноваСумм(&Основа.X, INT.0)

COM:

END

NAME: prGroup_by

KEYS: Блюдо(&INT.A, &Блюда.B, &В.C, &Основа.D, &INT.E, &INT.F)

ВремБлюдо(&INT.A1, &Блюда.B1, &В.C1, &Основа.D, &INT.E1, &INT.F1)

COND:

CONC: ВремБлюдоAVR(&INT.A, &Блюда.B, &В.C, &Основа.D, &INT.E, &INT.F) NOT Блюдо(&INT.A, &Блюда.B, &В.C, &Основа.D, &INT.E, &INT.F)

COM:  Моделирование оператора GROUP BY. Таблица ВремБлюдо содержит одну запись, поэтому в таблице ВремБлюдоAVR включены все записи с одним признаком Основа.

END

NAME: prSummaWieght

KEYS: ВремБлюдо(&INT.A1, &Блюда.B1, &В.C1, &Основа.D, &INT.E1, &INT.F1)  ОсноваСумм(&Основа.D, &INT.S0)

COND:

CONC: ОсноваСумм(&Основа.D, &INT.E + &INT.S0)

NOT  ОсноваСумм(&Основа.D, &INT.S0)

COM:  Суммирует выход продукта в одной группе.

END

BEGIN

ERASE ALL IN ВремБлюдоAVR

ERASE ALL IN ОсноваСумм

L1: COPY FIRSTLINE IN Блюдо TO ALL IN ВремБлюдо

RUN prGroup_by

COPY FIRSTLINE IN ВремБлюдоAVR TO ALL IN ВремБлюдо

RUN prОсноваСумм1

L2: MOVE FIRSTLINE IN ВремБлюдоAVR TO ALL IN ВремБлюдо

RUN prSummaWeight

ERASE ALL IN ВремБлюдо

/* суммирование в пределах одной группы Основа */

IF EMPTY(Блюдо) THEN GOTO LE ELSE GOTO L1

LE: PRINT ОсноваСумм

END.

Пример 13. Найти поставщиков помидоров, которые в БД являются продуктом с номером 11.

SELECT    Название, Статус

FROM       Поставщики

WHERE     ПС IN

(SELECT ПС

         FROM      Поставки

WHERE   ПР IN

(SELECT ПР

FROM      Продукты

WHERE   Продукт = 'Помидоры'));

Предлагаемая программа:

NAME: pr_Temp_PR_0

KEYS:  Продукты(&ПР.A, Продукт.Помидоры, &Бел._, &Жир._, &Угл._, &K._, &Ca._, &Na._, &B2._, &PP._, &C._) Поставки(&ПС.A2, &ПР.A, &INT.C4, &INT._) Поставщики(&ПС.A2, &Название.B3, &Статус.D3, &Город.E3, &Адрес.F3, &Тел.G3)

COND:

CONC: FINTabl(&Название.B3, &Статус.D3)

COM:

END

RUN pr_Temp_PR_0

PRINT FINTabl

END.

Пример 14. Выдать номера поставщиков, находящихся в том же городе, что и поставщик с номером 6.

SELECT           ПС

FROM              Поставщики

WHERE     Город  =

(SELECT  Город

FROM      Поставщики

WHERE   ПС = 6 );

Предлагаемая программа:

NAME: pr_Town

KEYS: Поставщики(ПС.6, &Название.B, &Статус.C, &Город.D, &Адрес.E, &Тел.F)

COND:

CONC: TempTown(&Город.D)

COM:

END

NAME: prFIN

KEYS: Поставщики(&ПС.A,&Название.B,&Статус.C,&Город.D,&Адрес.E, &Тел.F)  TempTown(&Город.D)

COND:

CONC: FINPS(&ПС.A)

COM:

END

Пример 15. Выдать название и статус поставщиков продукта с номером 11.

SELECT          Название, Статус

FROM             Поставщики

WHERE           11 IN

(SELECT ПР

FROM      Поставки

WHERE   ПС = Поставщики.ПС );

Предлагаемая программа:

1-й вариант.

NAME: pr_Temp_PR

KEYS: TempPostavchik(&ПС.A, &Название.B, &Статус.C, &Город.D, &Адрес.E, &Тел.F)  Поставки(&ПС.A, &ПР.B1, &INT.C1, &INT.D1)

COND:

CONC: TempPR(&ПР.B1)

COM:

END

NAME: pr_Temp_PR1

KEYS: TempPostavchik(&ПС.A, &Название.B, &Статус.C, &Город.D, &Адрес.E, &Тел.F)  TempPR(ПР.11)

COND:

CONC: FINTabl(&Название.B, &Статус.C)

COM:

END

BEGIN

ERASE ALL IN FINTabl

L2: ERASE ALL IN TempPR

MOVE FIRSTLINE IN Поставщики TO ALL IN TempPostavchik

RUN pr_Temp_PR

PRINT TempPR

RUN pr_Temp_PR1

IF EMPTY(Поставщики) THEN GOTO L3 ELSE GOTO L2

L3: PRINT FINTabl

END.

2-й вариант.

NAME: pr_Temp_PR

KEYS: TempPostavchik(&ПС.A, &Название.B, &Статус.C, &Город.D, &Адрес.E, &Тел.F)  Поставки(&ПС.A,ПР.11,&INT.C1,&INT.D1)

COND:

CONC: FINTabl(&Название.B, &Статус.C)

COM: Из поставщиков название и статус с признаком ПР = 11

BEGIN

ERASE ALL IN FINTabl

L2: ERASE ALL IN TempPR

MOVE FIRSTLINE IN Поставщики TO ALL IN TempPostavchik

RUN pr_Temp_PR

IF EMPTY(Поставщики) THEN GOTO L3 ELSE GOTO L2

L3: PRINT FINTabl

END.

Пример 16. Выдать номера всех продуктов, поставляемых только одним поставщиком.

SELECT DISTINCT X.ПР

FROM                 Поставки X

WHERE              X.ПР NOT IN

(SELECT   Y.ПР

FROM       Поставки Y

WHERE     Y.ПС <> X.ПС);

Предлагаемая программа:

NAME: pr_Temp_PR_0

KEYS: TempPostavki(&ПС.A, &ПР.B, &INT.C, &INT.D)

MidPostavki(&ПС.A1, &ПР.B1, &INT.C1, &INT.D1)

COND: (&ПС.A != &ПС.A1)

CONC: TempPR(&ПР.B1)

COM: выделяем все продукты, которые не поставляет поставщик  &ПС.А. Таблица TempPostavki сдержит одну запись, а MidPostavki – все записи из таблицы Поставки. 

END

NAME: pr_Temp_PR_1

KEYS: TempPostavki(&ПС.A, &ПР.B, &INT.C, &INT.D)  TempPR(&ПР.B)

COND:

CONC: Flag(INT.1) NOT Flag(INT.0)

COM: если среди продуктов, поставляемых другими поставщиками (не поставщиком &ПС.А) есть продукт, поставляемый поставщиком &ПС.А, то это фиксируется признаком Flag(INT.1).

NAME: pr_FIN

KEYS: TempPostavki(&ПС.A, &ПР.B, &INT.C, &INT.D)  Flag(&INT.X)

COND: (&INT.X = INT.0)

CONC: FINTabl(&ПР.B)

COND: (&INT.X = INT.1)

CONC: NOT Flag(&INT.X) Flag(INT.0)

COM: Если продукт &ПР.В поставляется только поставщиком &ПС.А (чему соответствует Flag(INT.0)), то заносим его в окончательную таблицу FINTabl. Если он поставляется и другими поставщиками (чему соответствует Flag(INT.1)), то не заносим.

END

BEGIN

ERASE ALL IN FINTabl

COPY ALL IN Поставки TO ALL IN MidPostavki

L1: ERASE ALL IN TempPR

MOVE FIRSTLINE IN Поставки TO ALL IN TempPostavki

RUN pr_Temp_PR_0

RUN pr_Temp_PR_1

RUN pr_FIN

IF EMPTY(Поставки) THEN PRINT FINTabl ELSE GOTO L1

END.

Пример 17. Выдать названия поставщиков, поставляющих продукт с номером 11.

SELECT         Название

FROM            Поставщики

WHERE EXISTS

(SELECT *

FROM     Поставки

WHERE  ПС = Поставщики.ПС AND ПР = 11 );

Предлагаемая программа:

NAME: pr_Temp_PR_0

KEYS: TempPostavchik(&ПС.A, &Название.B, &Статус.C, &Город.D, &Адрес.E, &Тел.F)  Поставки(&ПС.A, ПР.11, &INT.C1, &INT.D1)

COND:

CONC: FINTabl(&Название.B, &Статус.C)

COM:

END

BEGIN

ERASE ALL IN FINTabl

L1: MOVE FIRSTLINE IN Поставщики TO ALL IN TempPostavchik

RUN pr_Temp_PR_0

IF EMPTY(Поставщики) THEN GOTO L2 ELSE GOTO L1

PRINT FINTabl

END.

Пример 18. Выдать название и статус поставщиков, не поставляющих продукт с номером 11.

SELECT    Название, Статус

FROM       Поставщики

WHERE NOT EXISTS

(SELECT *

FROM Поставки

WHERE ПС = Поставщики.ПС AND ПР = 11);

Предлагаемая программа:

NAME: pr_Temp_PR_0

KEYS: TempPostavchik(&ПС.A, &Название.B, &Статус.C, &Город.D, &Адрес.E, &Тел.F)  Поставки(&ПС.A, ПР.11, &INT.C1, &INT.D1)

COND:

CONC: TempPS(&ПС.А)

COM: Выделяем всех поставщиков, поставляющих продукт ПР.11.

END

NAME: pr_Temp_PR_1

KEYS: TempPostavchik(&ПС.A, &Название.B, &Статус.C, &Город.D, &Адрес.E, &Тел.F)

COND:

CONC: FINTabl(&Название.B, &Статус.C)

COM: Выделяем название и статус поставщиков, не поставляющих помидоры (ПР.11)

END

BEGIN

ERASE ALL IN FINTabl

L1: ERASE ALL IN TempPS

MOVE FIRSTLINE IN Поставщики TO ALL IN TempPostavchik

RUN pr_Temp_PR_0

IF EMPTY(TempPS) THEN RUN pr_Temp_PR_1 ELSE GOTO L1

IF EMPTY(Поставщики) THEN GOTO L3 ELSE GOTO L1

L3: PRINT FINTabl

END.

Пример 19. Выдать поставщиков продуктов для летнего салата, которые поставляют эти продукты по минимальной цене.

SELECT          Продукт, Цена, Название, Статус

FROM             Продукты, Состав, Блюда, Поставки, Поставщики

WHERE          Продукты.ПР = Состав.ПР AND Состав.БЛ = Блюда.БЛ

AND    Поставки.ПР = Состав.ПР AND Поставки.ПС = Поставщики.ПС

AND    Блюда =   'Салат летний' AND                       Цена = 

            (SELECT MIN  (Цена)

            FROM   Поставки X

            WHERE          X.ПР = Поставки.ПР );

Предлагаемая программа:

NAME: pr_Sel

KEYS: Блюдо(&БЛ.A, Блюда.Салат_летний, &B.С, &Основа.D, &INT.E, &INT.F) Состав(&ПС.A2, &ПР.B1, &INT.C2, &INT.D2)

COND:

CONC: Stoim(&ПР.В1, &INT.C2, &ПС.А2)

COM: По БЛ выбираем из состава необходимые коды продуктов (ПР), добавляя их стоимость и код поставщика.

END

NAME: pr_Minstoim

KEYS: Stoim(&ПР.A, &INT.B, &ПС.C) Stoim(&ПР.A, &INT.B1, &ПС.C1)

COND: (&INT.B1 > &INT.B)

CONC: NOT Stoim(&ПР.А, &INT.B1, &ПС.С1)

COM: Выбираем продукты с минимальной стоимостью

END

NAME: pr_Temp_PR_0

KEYS: Stoim(&ПР.A, &INT.B, &ПС.C) Поставщики(&ПС.С1, &Название.В1, &Статус.С5, &Город.D1, &Адрес.Е1, &Тел.F1)

Продукты(&ПР.A, &Продукт.B3, &Бел.C3, &Жир.D2, &Угл.E2, &K.F2, &Ca.D3, &Na.E3, &B2.F3, &PP.F4, &C.F5) 

COND:

CONC: NOT FINTabl(&Продукт.B3, &INT.B, &Название.В1, &Статус.С5,)

COM: Выбираем по коду поставщика название и статус, а по коду продукта – его название (поле «Продукт»).

END

BEGIN

ERASE ALL IN Stoim

RUN pr_Sel

RUN pr_Minstoim

RUN pr_Temp_PR_0

PRINT Stoim

PRINT FINTable

END.

Литература

1.  Брошкова Н.Л. Единая среда проектирования и эксплуатации информационной системы, основанная на формально-семантическом подходе. Магистерская диссертация, М.: МАДИ, 2005. 155 с.

2.  Попов С.В. Логическое моделирование, М.: Тровант, 2006. 256 с.

3.  Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980. 662 с.

4.  Дейт К. Введение в системы баз данных. М.: Наука, 1980.

5.  Мейер Д. Теория реляционных баз данных. М.: Мир, 1987. 608 с.

6.  Мартен Д. Базы данных: практические методы. М.: Радио и связь, 1983. 168 с.