Глоссарии по дисциплине: Безопасность продовольственных продуктов

1 2 3 4 5 6 7

Интернет-Университет Информационных Технологий

https://www.INTUIT.ru

Базы данных

7. Лекция: Формализация реляционной модели: версия для печати и PDA В лекции рассматриваются вопросы, связанные с формализацией наиболее распространенной в настоящее время модели данных СУБД – реляционной модели. Здесь рассматривается формализованное описание отношений и средств манипулирования данными в реляционной модели.

Цель лекции: рассмотреть формализованное описание реляционной модели и операций манипулирования данными как основу для использования математических методов проектирования баз данных и основу создания языков запросов к базе данных. 7.1. Формализованное описание отношений и схемы отношений Как уже отмечалось в п. 6.2.3, реляционная модель описывает представление данных в виде двумерной таблицы, называемой отношением. Наименованиями столбцов этой таблицыслужат имена атрибутов. Рассмотрим формализованное описание соответствующих понятий. Пусть A₁, A₂,..., A_n имена атрибутов. Каждому имени атрибута A_i соответствует допустимое множество значений, которые может принимать атрибут A_i. Это множество значений D_i называется доменом атрибута A_i, i=1,n. По определению, домены являются непустыми конечными или счетными множествами. Уточним, что в теории реляционных баз данных доменрассматривается как множество значений одного (причем простого) типа данных. Понятию домена D_i соответствует множество значений, стоящих в столбце A_i рассматриваемой таблицы. Схемой отношения R {A₁, A₂,..., A_n} называется конечное множество имен атрибутов {A₁, A₂,..., A_n}, причем атрибут A_i принимает значение из множества D_i (i=1, 2,..., n), где n – арность отношения. Понятию "схема отношения" соответствует описание структуры двумерной таблицы (имена столбцов и допустимые множества значений). Пусть D = D₁

D₂

...

D_n. Отношением r со схемой R называется конечное множество отображений {t₁, t₂,..., t_p} из множества R: {A₁, A₂,..., A_n} в множество D:{D₁

...

D_n}, таких, что t_k(A_i)

D_i, k=1,p; i=1,n. Отображение t_k называется k -м кортежем, n – размерность кортежа. Понятию k-го кортежа соответствует множество значений, стоящих в k-й строке рассматриваемой таблицы. Понятию отношения r соответствует множество значений, стоящих во всех строках рассматриваемой таблицы. Ключом отношения r со схемой R называется минимальное подмножество K = {A_i1, A_i2,..., A_im}

{A₁, A₂,..., A_n}, где {i₁, i₂,...,i_m}

{1, 2,..., n}, такое, что любые два различных кортежа t₁, t₂

r (t₁

t₂) не совпадают по значениям множества K ={A_i1, A_i2,..., A_im}. Возможны случаи, когда отношение r имеет несколько ключей. Такие ключи называются потенциальными (возможными). Выбранный из них ключ для идентификации кортежей называется первичным ключом. Таким образом, достаточно знать значение кортежа на множестве K, чтобы однозначно его идентифицировать. Ключ используется для представления связей между отношениями. С этой целью первичный ключ одного отношения включается в структуру (набор атрибутов) связанного с ним отношения. Для второго отношения соответствующий ключ называется внешним ключом. Совокупность схем отношений, используемых для представления концептуальной модели, называется схемой реляционной базы данных (реляционной моделью данных). Текущие значения соответствующих отношений называются реляционной базой данных. Выпишем реляционную модель данных примера из предыдущей лекции (см. рис. 6.3.). Введем обозначения атрибутов всех соответствующих сущностей. Пусть A₁ – код студента, A₂ – фамилия, A₃ – дата рождения, A₄ – место рождения, A₅ – номер факультета, A₆ – название факультета, A₇ – номер специальности, A₈ – название специальности. Обозначим схему отношения СТУДЕНТ как R1, ФАКУЛЬТЕТ как R2, СПЕЦИАЛЬНОСТЬ как R3, СТУДЕНТ УЧИТСЯ НА ФАКУЛЬТЕТЕ как R4, СТУДЕНТ УЧИТСЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ как R5, НА ФАКУЛЬТЕТЕ ИМЕЮТСЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ как R6. Тогда реляционная модель соответствующего примера описывается следующей совокупностью схем отношений: R1(A₁, A₂, A₃, A₄)R2(A₅, A₆)R3(A₇, A₈)R4(A₁, A₅)R5(A₁, A₇)R6(A₅, A₇) Напомним, что понятие "схема отношения" соответствует описанию структуры таблицы. Таблица с заполненными значениями (заполненными строками) соответствует понятие "отношение". Для данного примера отношения, соответствующие вышеуказанным схемам отношений будем обозначать r1, r2, r3, r4, r5, r6, Отметим следующие свойства отношения:

Отношение имеет имя, которое отличается от имен всех других отношений.
Каждое значение элементов кортежей представляется простым (атомарным) типом данных.
Каждый атрибут имеет уникальное имя.
Значения всех атрибутов являются атомарными (неделимыми). Это следует из определения домена как множества значений простого типа данных, т.е. среди значений домена не могут содержаться множества.
Порядок рассмотрения атрибутов в схеме отношения (отношении) не имеет значения, т.к. для ссылки на значение атрибута в кортеже отношения всегда используется имя атрибута.
Порядок рассмотрения кортежей в отношении не имеет значения, т.к. отношение представляет собой множество кортежей, а элементы множества, по определению теории множеств, неупорядочены.

7.2. Манипулирование данными в реляционной модели Для манипулирования данными в реляционной модели используются два формальных аппарата:

реляционная алгебра, основанная на теории множеств;
реляционное исчисление, базирующееся на исчислении предикатов первого порядка.

Механизмы реляционной алгебры и реляционного исчисления эквивалентны, т.е. для любого допустимого выражения реляционной алгебры можно построить эквивалентную формулу реляционного исчисления и наоборот Отличаются два этих формальных аппарата уровнем процедурности. Выражения реляционной алгебры строятся на основе алгебраических операций (высокого уровня), и подобно тому, как интерпретируются арифметические и логические выражения, выражение реляционной алгебры также имеет процедурную интерпретацию. Другими словами, запрос, представленный на языке реляционной алгебры, может быть реализован как последовательность элементарных алгебраических операций с учетом их старшинства и возможного наличия скобок. Для формулы реляционного исчисления однозначная интерпретация (соответствующая однозначная последовательность действий), вообще говоря, отсутствует. Формула только устанавливает условия, которым должны удовлетворять кортежи результирующего отношения. Поэтому языки реляционного исчисления являются более непроцедурными или декларативными. Операции, реализуемые с помощью указанных аппаратов, обладают важным свойством: они замкнуты на множестве отношений. Это означает, что выражения реляционной алгебры и формулы реляционного исчисления определяются над отношениями реляционных БД и результатом вычисления также являются отношения. В результате любое выражение или формула могут интерпретироваться как отношение, что позволяет использовать их в других выражениях или формулах. Как мы увидим, алгебра и исчисление обладают большой выразительной мощностью, очень сложные запросы к базе данных могут быть выражены с помощью одного выражения реляционной алгебры или одной формулы реляционного исчисления. Именно по этой причине такие механизмы включены в реляционную модель данных. Конкретный язык манипулирования реляционными БД называется реляционно полным, если любой запрос, выражаемый с помощью одной операции реляционной алгебры или одной формулы реляционного исчисления, может быть выражен с помощью одного оператора этого языка. Заметим, что крайне редко алгебра или исчисление принимаются в качестве полной основы какого-либо языка БД. Обычно (как, например, в случае языка SQL) язык основывается на некоторой смеси алгебраических и логических конструкций. Тем не менее знание алгебраических и логических основ языков баз данных часто бывает полезно на практике. 7.3. Операции реляционной алгебры Операции реляционной алгебры определены на множестве отношений и являются замкнутыми относительно этого множества (образуют алгебру). Оказывается, что любой произвольный запрос к БД можно представить в виде последовательности, составленной из пяти основных операций реляционной алгебры. Рассмотрим эти операции. Объединение r

s Объединением отношений r и s называется множество кортежей, которые принадлежат или r, или s, или им обоим. Для операции объединения требуется одинаковая арность отношений. Для примера, пусть

r		s
a	b	a	b	g	a
d	a	f	d	a	f
c	b	d

тогда

r s
a	b	a
d	a	f
c	b	d
b	g	a

Заметим, что с помощью операции объединения может быть реализовано добавление нового кортежа к имеющемуся отношению. В этом случае r – исходное отношение, s – отношение, содержащее один добавляемый кортеж.

Разность r – s

Разностью отношений r и s называется множество кортежей, принадлежащих r, но не принадлежащих s. Для этой операции также требуется одинаковая арность отношений.

r - s
a	b	a
c	b	d

Заметим, что с помощью операции разности может быть реализовано удаление кортежа из имеющегося отношения. В этом случае r – исходное отношение, s – отношение, содержащее один удаляемый кортеж.

Декартово произведение r × s

Пусть r и s – отношения арности k1 и k2 соответственно. Декартовым произведением r × s называется множество кортежей длины k1+k2, первые k1 компонентов которых образуют кортежи, принадлежащие r, а последние k2 – кортежи, принадлежащие s.

r × s
a	b	a	b	g	a
a	b	a	d	a	f
d	a	f	b	g	a
d	a	f	d	a	f
c	b	d	b	g	a
c	b	d	d	a	f

Проекция _{Ai1,Ai2,...Aim}(r)

Проекция _{Ai1,Ai2,...Aim}(r) есть множество кортежей, получаемых из кортежей отношения r выбором столбцов с именами A_i1, A_i2,..., A_im.

Другими словами, это операция построения "вертикального" подмножества, получаемого путем выбора определенных атрибутов и исключения остальных. Повторяющиеся кортежи исключаются.

_1,3(r)
a	a
d	f
c	d

Выбор (селекция) σ_F(r)

Пусть F – формула, образованная: операндами, являющимися константами или именами атрибутов, арифметическими операторами сравнения, логическими операторами (и, или, не), тогда выбором (селекцией) σ_F называется множество кортежей, компоненты которого удовлетворяют условию, заданному формулой F.

σ_(1)=(3)(r)=

Здесь F:(1)=(3) – содержимое первого столбца равно содержимому третьего столбца.

Приведем ряд примеров представления запросов с помощью формальных операций для реляционной модели (СТУДЕНТ, ФАКУЛЬТЕТ, СПЕЦИАЛЬНОСТЬ), рассмотренной выше.

Пример 1.

Сформировать список студентов (фамилия).

Рассмотрим схему отношения СТУДЕНТ.

Атрибут "Фамилия" обозначен здесь А₁ Для ответа на запрос необходимо взять проекцию отношения r1 на столбец А₂.

_A1(r1)

Пример 2.

Выдать список фамилий и дат рождений студентов, которым на текущую дату (date) больше 35 лет.

Рассмотрим то же отношение r1. Сначала выбираем студентов, которым больше 35 лет:

σ_(A3)+35<date(r1)

Затем берем проекцию полученного отношения на столбцы

_A1,A3(σ_(A3)+35<date(r1))

Заметим, что можно было бы выполнить эти две операции в другой последовательности – сначала проекция, а затем селекция. Предлагается оценить, какой из этих вариантов лучше по оценке числа выполняемых элементарных действий и объему требуемой памяти.

Пример 3.

Выдать список фамилий студентов, обучающихся по специальности "Информационные технологии". Название специальности является атрибутом отношения r3. Если бы в этом отношении присутствовал атрибут "фамилия", то задача решалась бы аналогично примеру 2. В отношении r5 присутствует атрибут "код студента", а "фамилия" присутствует в отношении r1. Для ответа на этот запрос необходимо связывать по "код студента" отношение r3 и отношение r1.

Сначала выберем из отношения r3 кортежи с названием специальности "Информационные технологии". Обозначим полученное отношение rp1. (Дальнейшие промежуточные отношения будем обозначать последовательно rp1, rp2, rp3 и т.д.).

rp1=σ_{(A8)="Информационныетехнологии"}(r3)

Далее нас будет интересовать только атрибут A₁ – "код студента". Поэтому возьмем проекцию на эти столбцы.

rp2_A1(rp1).

Далее необходимо связать отношения r1 и rp2 (склеить таблицы). Для склейки таблиц используется операция "декартово произведение":

rp3=r1×rp2

В отношении r3 присутствуют два одинаковых столбца: A₁ из отношения r1 и A₁ из отношения rp2. Выбирая из отношения rp3 строки, в которых значения в соответствующих столбцах совпадают, получим сведения о студентов, обучающихся по специальности "Информационные технологии"

rp4=σ_(A1_⋅_r1)=(A1_⋅_rp2)(rp3),

где A1 ⋅ r1 и A1 ⋅ rp2 обозначают соответственно столбец A₁ соответствующей первой и второй составной части декартова произведения. Теперь осталось только выбрать фамилии соответствующих студентов

rp5=_A1(rp4)

Получаем требуемый результат. Заметим, что для экономии действий и памяти, перед тем как склеивать таблицы, целесообразно было сделать операцию проекции отношения r1 на столбцы A₁, A₂. (чтобы не включать в декартово произведение лишние столбцы).

Введенные пять основных операций реляционной алгебры позволяют реализовать любой запрос к реляционной базе данных. Однако наряду с основными операциями достаточно часто удобно использовать так называемые дополнительные операции реляционной алгебры (которые могут быть выражены через основные).

Пересечение r s

Пересечением отношений r и s называется множество кортежей, принадлежащих как r, так и s. Пересечение может быть выражено через операции разности

s = r – (r – s).

θ -соединение

θ-соединение r и s по столбцам A_i и A_j представляет собой множество таких кортежей в декартовом произведении r и s, что i-й компонент r находится в отношении θ c j-м компонентомs, где θ – арифметический оператор сравнения. Если θ является оператором равенства, то эта операция называется эквисоединением

где l – арность отношения r.

Пример.

r		s

Заметим, что в примере 3 две последовательно идущие операции (декартово произведение и селекция) вместе как раз представляют операцию соединения. Причем использование декартова произведения для соединения таблиц обязательно обусловливает использование селекции как следующей операции для установления связи между таблицами. Поэтому целесообразно использовать такую объединенную операцию и программно реализовывать в СУБД именно операцию соединения.

Естественное соединение

Операция применима тогда и только тогда, когда столбцы имеют имена (являются атрибутами). Операция применима к отношениям, у которых есть одинаковые атрибуты.

Пусть

r = (A₁,..., A_k, B₁,..., B_n), s = (A₁,..., A_k, C₁,..., C_m),

имена A₁,..., A_k совпадают.

Тогда определяется следующим образом

Для подчеркивания важности приведенных операций реляционной алгебры, а также для уточнения понятия реляционной СУБД приведем следующее определение одного из ведущих специалистов в области реляционных баз данных К.Дж. Дейта: " Будем называть систему реляционной, если она поддерживает, по крайней мере, реляционные базы данных, т.е. базы данных, которые могут восприниматься пользователем как таблицы и только как таблицы, операции селекции, проекции и соединения реляционной алгебры, не требуя при этом, чтобы каким-то образом были предопределены физические пути доступа для поддержки этих операций ".

Краткие итоги: В лекции рассматриваются вопросы, связанные с формализацией наиболее распространенной в настоящее время модели данных СУБД – реляционной модели. Формальное описание реляционной модели и полученные на этой основе математические методы и алгоритмы позволяют формализовать ряд шагов проектирования реляционной базы данных, получить оптимальную (по определенным критериям) структуру базы данных и эффективные алгоритмы обработки. Здесь рассматривается формализованное описание отношений, формальные средства манипулирования данными в реляционной модели (дано понятие реляционного исчисления и реляционной алгебры, приводятся основные операции реляционной алгебры). Приводятся примеры представления запросов как последовательность формальных операций реляционной алгебры.

Вопросы, рассматриваемые в данной лекции, более подробно описаны в [[4]-[14]].

Глоссарии по дисциплине "Безопасность продовольственных продуктов"

	Потребитель	гражданин, имеющий намерение заказать или приобрести, либо заказывающий, приобретающий или использующий пищевые продукты исключительно для личных, семейных, домашних и иных нужд, не связанных с извлечением прибыли.
	Нормативные документы	стандарты, санитарные, ветеринарно-санитарные и фитосанитарные правила и нормы и другие нормативные правовые акты, устанавливающие требования к качеству и безопасности пищевых продуктов, материалов и изделий, контактирующих с ними, контролю за их качеством и безопасностью, к условиям их изготовления, хранения, перевозки, реализации и использования, утилизации или уничтожения некачественных, опасных пищевых продуктов, материалов и изделий
	Качество кулинарной продукции	совокупность свойств кулинарной продукции, обусловливающих ее пригодность к дальнейшей обработке и/или употреблению в пищу, безопасность для здоровья потребителей, стабильность состава и потребительских свойств (ГОСТ Р 50647).
	Безопасность	отсутствие недопустимого риска, связанного с возможностью нанесения ущерба.
	Охрана окружающей среды	защита окружающей среды от неблагоприятного воздействия продукции, процессов и услуг.
	Изготовитель	Организация любой формы собственности, а также индивидуальный предприниматель, производящие пищевые продукты для реализации потребителям.
	Продавец	Организация, независимо от ее формы собственности, а также индивидуальный предприниматель, реализующие пищевые продукты потребителям по договору купли-продажи.
	Пищевой продукт	Продукт в натуральном или переработанном виде, употребляемый человеком в пищу (в том числе продукты детского и диетического питания), бутилированная питьевая вода, алкогольная продукция, пиво, безалкогольные напитки, жевательная резинка, а также продовольственное сырье, пищевые добавки и биологически активные добавки
	Продукт детского питания	Пищевой продукт, предназначенный для питания детей в возрасте до 14 лет и отвечающий физиологическим потребностям детского организма.
	Срок хранения	Период, в течение которого пищевой продукт при соблюдении установленных условий хранения сохраняет свойства, указанные в нормативном или техническом документе. Истечение срока хранения не означает, что продукт не пригоден для использования по назначению.
	Продукт диетического питания	Пищевой продукт, предназначенный для лечебного и профилактического питания.
	Пищевая добавка	Природное или искусственное вещество и их соединение, специально вводимое в пищевые продукты в процессе их изготовления в целях придания пищевым продуктам определенных свойств и/или сохранения качества пищевых продуктов.
	Биологически активная добавка	Природное (идентичное природному) биологически активное вещество, предназначенное для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов. этикетка: Любая красочная или описательная характеристика продукта и его изготовителя, представленная в виде трафарета, штампа, надписи, рельефа на единице потребительской тары, а также листе-вкладыше или ярлыке, прилагаемых или прикрепляемых к каждой единице товара.
	Ингредиент	Вещество животного, растительного, микробиологического или минерального происхождения, а также природные или синтезированные пищевые добавки, используемые при подготовке или производстве пищевого продукта и присутствующие в готовом продукте в исходном или измененном виде.
	Срок реализации	Период, в течение которого пищевой продукт может предлагаться потребителю.
	Срок годности	Период, по истечении которого пищевой продукт считается непригодным для использования по назначению.
	Дата упаковывания	(дата розлива для жидких продуктов): Дата размещения пищевого продукта в потребительскую тару;
	Дата изготовления	Дата, проставляемая изготовителем и информирующая о моменте окончания технологического процесса изготовления пищевого продукта;
	Товарный знак	Обозначение, позволяющее отличать пищевые продукты одних юридических или физических лиц от однородных пищевых продуктов других юридических или физических лиц.
	Овоскопия	определение качества яиц просвечиванием электрическими лампами на специальном приборе (овоскоп);
	Продовольственное сырье	сырье растительного, животного, микробиологического, минерального, искусственного происхождения и вода, используемые для изготовления пищевых продуктов;
	Санитарная одежда	комплект защитной одежды персонала, предназначенной для защиты сырья, вспомогательных материалов и готового продукта от загрязнения механическими частицами, микроорганизмами и других загрязнений;
	Санитарный день	специально отведенное время (не менее одного раза в месяц) для проведения генеральной уборки помещений, мойки оборудования и инвентаря, при необходимости - дезинфекции, дезинсекции, дератизации;
	Санитарный брак	изменение продукта, возникшее вследствие нарушений в ходе технологической операции, правил перевозки и складирования, порча продукта с изменением его органолептических и потребительских свойств, приводящая к невозможности использования его по прямому назначению;
	Товарное соседство	условия, исключающие совместное хранение и реализацию сырых и готовых продуктов, предотвращающие их загрязнение и проникновение посторонних запахов, отражающихся на качестве товара;
	Пищевые продукты	продукты в натуральном или переработанном виде, употребляемые человеком в пищу, в том числе продукты детского питания, бутилированная вода, алкогольная продукция, жевательная резинка, а также продовольственное сырье, пищевые добавки и биологически активные добавки
	Предельно-допустимые концентрации (далее - пдк)	уровни вредных производственных факторов, которые при ежедневной работе в течение всего рабочего стажа не должны вызвать заболевание или отклонение в состоянии здоровья
	Качество кулинарной продукции	свойства кулинарной продукции, обусловливающие ее пригодность к дальнейшей обработке и/или употреблению в пищу, безопасность для здоровья потребителей, стабильность состава и потребительских свойств
	Скоропор тящиеся пищевые продукты	пищевые продукты, требующие специальных условий транспортировки, хранения и реализации в строго регламентируемые сроки

Введение

Эта тема актуальна в настоящее время, так как изучение этой проблемы и её решение обеспечивает продовольственную безопасность всего мира.

В условиях глобализации экономики люди все больше задумываются о своем будущем. Наша свобода движения все больше ограничивается в результате увеличения плотности населения, индустриализации, нарушения экологии. Наступает кризис в снабжении энергией, сырьем, водой и продуктами питания. Одной из важных и острых глобальных проблем человечества является продовольственная проблема, поскольку она непосредственно относится к самому физическому существованию сотен миллионов людей. В последнее время ее проявления носят довольно сложный характер, так как несут в себе отпечаток противоречий современной технологической цивилизации.

Сейчас, когда численность населения на земном шаре уже превышает 6 млрд. чел. и продолжает расти, начинают обсуждать вопрос, сколько же человек может прокормить наша планета. Возникает угроза того, что существующие посевные площади не смогут произвести достаточное количество продуктов питания, необходимых непосредственно для потребления населения, а также для кормления сельскохозяйственных животных. Нужно также учесть, что часть посевных площадей занимается под технические культуры, которые также необходимы человечеству.

Продовольствие постоянно выступает необходимой и безальтернативной частью фонда жизненных средств, и нарастание по тем или иным причинам его дефицита справедливо воспринимается как бедствие, требующее быстрых действий.

Основополагающей причиной масштабных продовольственных трудностей, наблюдаемых на протяжении последних десятилетий, стали именно структурные внутренние диспропорции в национальных системах продовольственного обеспечения в развивающихся странах. Отсюда в итоге наличие «ножниц» между рыночным спросом и предложением на главные продукты питания. Весомая роль в данном процессе принадлежит урбанизации. Именно она в первую очередь определяет формирование новых стандартов продовольственного потребления и вызывает сдвиги в структуре питания в пользу «интернациональных» продуктов.

Международное звучание продовольственной проблеме придает и то обстоятельство, что ее решения невозможно достичь изолированными усилиями отдельных стран, от которых требуется хорошо налаженное сотрудничество вне зависимости от господствующих в них общественных и политических систем. К ней нельзя подходить также в отрыве от других сложных ситуаций глобального размаха, с которыми вынуждено сталкиваться человечество. В настоящее время в мире, видимо, нет государства, в котором производство, распределение и внешняя торговля продовольствием не были бы серьезной заботой центральных властей. И в этом отношении рассматриваемая проблема выступает, как глобальная несмотря на то, что одни страны сталкиваются с хроническим недостатком продуктов питания, в других текущей целью стало качественное улучшение пищевого рациона с тем, чтобы приблизить его к научно обоснованным нормам, а некоторые вынуждены даже «бороться» с излишками производимых продуктов и вызываемыми их избыточным потреблением болезнями населения.

Накопленный многовековой опыт свидетельствует, что освещаемая проблема представляет собой синтетическое явление, которое не замкнуто рамками собственно общественного воспроизводства и требует более широких подходов.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

1 2 3 4 5 6 7

Высвобождение оборотных средств

Нарушения слоговой структуры слова у детей

Основные экономические группировки стран современного мира

РАВНОМЕРНЫЙ ПРОКАТ

ОБОЗНАЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ЧЕРТЕЖАХ

Требования к тексту документа

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть