ANÁLISE E PROJETO DE BANCO DE DADOS
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- Isaac Garrau Valverde
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1 ANÁLISE E PROJETO DE BANCO DE DADOS ESTRUTURAS E INDEXAÇÃO FELIPE G. TORRES
2 ARQUIVOS Um arquivo é uma sequência de registros. Em muitos casos do mesmo tipo. Se cada registro no arquivo tem exatamente o mesmo tamanho (em bytes), o arquivo é considerado composto de registro de tamanho fixo. Caso contrário ele é chamado de arquivo composto por registro de tamanho variável.
3 ARQUIVOS Os arquivos de registro são utilizados em larga escala para a integração de sistemas. Para determinar os bytes em um registro em particular em cada campo, podemos usar caracteres separadores (%, ). Uma opção prática também é atribuir um código curto de tipo de campo.
4 TIPOS DE ARQUIVOS
5 BLOCAGEM DE REGISTROS Os registros de um arquivo precisam ser alocados a blocos de disco. Conceitua-se blocos de disco como uma unidade de transferência de dados entre o disco e a memória. Se um bloco for maior que um registro, o bloco poderá ter um ou mais registros, porém pode ocorrer de um arquivo ter um registro muito extenso, que não caiba em um bloco.
6 BLOCAGEM DE REGISTROS Para um arquivo de registro de tamanho fixo, com tamanho de R bytes, sendo: tamanho do bloco R Pode-se então estabelecer o fator de blocagem: bfr = [B/R]
7 BLOCAGEM DE REGISTROS Em geral, R pode não dividir B exatamente, de modo que temos algum espaço não usado em cada bloco, igual a: B (bfr * R) em bytes Para não perder-se esse espaço vago nos blocos, pode-se armazenar um registro parcialmente em blocos distintos.
8 BLOCAGEM DE REGISTROS Um ponteiro no final do primeiro bloco, aponta para o bloco que contém o restante. Essa organização é chamada de espalhada porque os registros podem se espalhar em mais de um bloco.
9 BLOCAGEM DE REGISTROS Para registros de tamanho variável que usam a organização espalhada, cada bloco pode armazenar um número diferente de registros. Para calcular o número de blocos b necessários para um arquivo de r registros: b = [(r / brf)] em blocos
10 ALOCAÇÃO DE BLOCOS A alocação contígua, os blocos de arquivo são alocados a blocos de disco consecutivos. Esta alocação tem a leitura do arquivo inteiro. Este método dificulta a expansão dos arquivos. A alocação ligada, cada bloco de arquivo contém um ponteiro para o próximo bloco de arquivo. Isso facilita a expansão do arquivo mas deixa a leitura mais lenta.
11 TÉCNICAS DE HASHING Um tipo de organização de arquivo principal é baseado no hashing, que oferece acesso muito rápido. Ela é chamada de arquivo de hash. A condição de pesquisa precisa ser uma condição de igualdade em um único campo, chamado campo de hash ou campo-chave (chave hash).
12 TÉCNICAS DE HASHING A idéia por trás do hashing é oferecer uma função h, chamada de função de hash ou função de randomização. Esta função é aplicada ao valor do campo de hash de um regitro e gera o endereço do bloco de disco em que o registro está armazenado. Uma pesquisa pelo registro no bloco pode ser executada em um buffer da memória principal.
13 TÉCNICAS DE HASHING O hashing também é utilizado como uma estrutura de pesquisa interna em um programa que um grupo de registro seja acessado por uma chave.
14 HASHING INTERNO Normalmente o hashing implementado para arquivos internos é uma tabela hash por meio do uso de um array de registros. Então, temos M slots cujos endereços correspondem aos índices de array. A função hash que regerá a alocação de valores na tabela deverá normalizar os valores em inteiros variando entre 0 e M-1. Exemplo a : h(k) = K mod M
15 DESDOBRAMENTO Os valores de campo de hash não inteiros podem ser transformados em inteiros antes que a função mod seja aplicada. Uma técnica, chamada desdobramento, envolve aplicar uma função aritmética, como a adição, ou uma função lógica, como o or exclusivo. Por exemplo, com um hash de 1000 chaves, uma chave de seis dígitos pode ser desdobrada e armazenada no endereço: ( ) mod 1000 = 199.
16 DESDOBRAMENTO
17 PROBLEMA DE COLISÕES O problema com a maioria das funções de hashing é que elas não garantem que valores distintos terão endereços de hash distintos. O motivo é que normalmente o número de valores é muito maior que o número de endereços. Uma colisão ocorre quando o valor do campo de hash de um registro que está sendo inserido é calculado como um endereço que contém um registro ocupando-o.
18 RESOLUÇÃO DE COLISÕES A ação de localizar outra posição é chamado de resolução de colisão. Existem vários métodos para resolução de colisão, incluindo: Endereçamento aberto. Partindo da posição ocupada especificada pelo endereço de hash, o programa verifica as posições subsequentes em ordem, até que uma posição não usada seja encontrada.
19 RESOLUÇÃO DE COLISÕES Encadeamento. Para esse método, vários locais de overflow são mantidos, normalmente estendendo o array com uma série de posições de overflow.
20 RESOLUÇÃO DE COLISÕES Hashing múltiplo. O algoritmo aplica uma segunda função hash se a primeira resultar em uma colisão. Se houver outra colisão, o programa utiliza o endereçamento aberto ou aplica uma terceira função hash e, depois, usa o endereçamento aberto se necessário.
21 ESTRUTURA DE INDEXAÇÃO Além dos hashes existem outras estruturas de acesso auxiliares, chamadas de índices, que são utilizadas para agilizar a recuperação de registros em resposta a pesquisas. As estruturas de índices são arquivos adicionais que oferecem caminhos de acesso secundários. Formas alternativas de acessar registros sem afetar o posicionamento físico dos arquivos de dados.
22 ESTRUTURA DE INDEXAÇÃO Além dos hashes existem outras estruturas de acesso auxiliares, chamadas de índices, que são utilizadas para agilizar a recuperação de registros em resposta a pesquisas. As estruturas de índices são arquivos adicionais que oferecem caminhos de acesso secundários. Formas alternativas de acessar registros sem afetar o posicionamento físico dos arquivos de dados.
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