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Linguagem de Consultas com suporte a Preferências AULA 10 PPG107 - 2012 SISTEMAS DE BANCO DE DADOS – Pós-graduação em CC - UFU.

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1 Linguagem de Consultas com suporte a Preferências AULA 10 PPG SISTEMAS DE BANCO DE DADOS – Pós-graduação em CC - UFU

2 Modelo de Preferência R(A1,...,An) : esquema relacional Operadores de Preferências locais: Atuam sobre os valores dos atributos. Permitem obter os melhores valores de acordo com algum critério. Operadores de Preferências globais Atuam sobre as tuplas Resultam de uma combinação de operadores locais Permitem obter as melhores tuplas de R(A1,...,An), satisfazendo de acordo com algum critério.

3 Operadores Locais : Aproximação AROUND Favorece valores próximos de um valor alvo. Caso o valor alvo existe no banco de dados, este é retornado. Caso contrário, o mais próximo deste valor é retornado. BETWEEN [low,up] Favorece valores dentro do intervalo [low,up] Caso valores dentro do intervalo [low, up] existem, tais valores são retornados. Caso contrário, os valores mais próximos de low ou up são retornados.

4 Exemplo SELECT * FROM VIAGENS PREFERRING DURATION AROUND 14 SELECT * FROM VIAGENS PREFERRING START-DAY BETWEEN [1/9, 5/9]

5 Operadores Locais: Minimização, Maximização LOWEST (atributo) Valores mínimos são privilegiados HIGHEST(atributo) Valores máximos são privilegiados Versão SQL (agregados MIN e MAX) Em PrefSQL é possivel aplicar LOWEST e HIGHEST sobre uma expressão aritmética envolvendo diversos atributos ou mesmo sobre o resultado de uma store procedure.

6 Exemplo SELECT * FROM APART PREFERRING HIGHEST(Area) SELECT * FROM APART PREFERRING LOWEST(Preço/Area)

7 Operadores Locais Favoritos / não-desejados POS(Atributo,Pos-set) x < y se x não está em Pos-set e y ɛ Pos-set NEG(Atributo,Neg-set) x < y se x ɛ Neg-set e y ε Neg-set POS/NEG(Atributo,Pos-set,Neg-set) x < y se (x ɛ Neg-set e y ε Neg-set) ou (x ɛ Neg-set e x ɛ Pos-set e y ε Pos-set ) POS/POS(Atributo,Pos1-set,Pos2-set) x < y se (x ɛ Pos1-set e y ɛ Pos2-set) ou (x ɛ Pos1-set e x ɛ Pos2-set e y ɛ Pos1-set) ou (x ɛ Pos1-set e x ɛ Pos2-set e y ɛ Pos2-set)

8 Exemplo SELECT * FROM HOTELS PREFERRING POS/NEG (LOCAL,{centro,lidice},{umuarama}) Prefiro um hotel no centro ou no bairro lidice. Caso não tenha nenhum disponível, pode ser qualquer um menos no umuarama.

9 Composição de Preferências Locais Composição Pareto = todos os atributos tem igual importância t = (a1,…,an) s=(b1,…,bn) t > s se Existe i talque ai > bi e Para todo j i, bj não é melhor do que aj (ou ambos são indiferentes, ou aj > bj)

10 Exemplo SELECT * FROM HOTELS PREFERRING POS/NEG (LOCAL,{centro,lidice},{umuarama}) AND Preço BETWEEN [110, 150]

11 Introduzindo ordem de importância entre os atributos CASCADE Associa diferentes níveis de importância às preferências locais Aplica uma preferência após a outra. A ordem em que são apresentadas as preferências é igual à ordem de importância entre os atributos

12 Exemplo SELECT * FROM HOTELS PREFERRING POS/NEG (LOCAL,{centro,lidice},{umuarama}) CASCADE Preço BETWEEN [110, 150] CASCADE Dog-Accepted = sim

13 Combinando composição Pareto com Cascade Exemplo: cliente comprando um carro usado. CARRO(MARCA,CATEGORIA,PREÇO,COR,POTENCIA,KM) (1) Meu carro favorito deve ser da marca Chevrolet. Não admito outra marca de carro. Restrição forte sobre MARCA – não se trata de uma preferência, mas de uma exigência. (2) Prefiro que seja uma caminhonete, mas se não tiver, prefiro que não seja van. Preferência POS/NEG sobre CATEGORIA

14 Combinando composição Pareto com Cascade - continuação (3) Igualmente importante, quero gastar em torno de 40 mil reais e o carro deve ser tão potente quanto possível. Preferência AROUND sobre PREÇO e HIGHEST sobre POTENCIA (4) Menos importante para mim é a cor, embora se for para escolher, prefiro vermelho. Preferência POS sobre COR (5) Se houver muitas opções possiveis, decido pelo que tem menos quilômetros rodados. Preferência LOWEST sobre KM

15 Combinando composição Pareto com Cascade - continuação SELECT * FROM CARRO WHERE MARCA = Chevrolet PREFERING POS-NEG(CATEGORIA,{Caminhonete},{Van}) AND PREÇO AROUND AND HIGHEST(POTENCIA) CASCADE POS(COR,{Vermelho}) CASCADE LOWEST(KM)

16 Funções de Qualidade Tuplas selecionadas ou rejeitadas pela cláusula WHERE: razão da aceitação ou rejeição é clara – não satisfaz a condição especificada. Tuplas selecionadas ou rejeitadas pela cláusula PREFERRING : Razão da aceitação ou rejeição não é clara – não depende somente da tupla, mas também de seus competidores.

17 As Funções de Qualidade TOP(A) : verdadeiro se o valor para o atributo A é o melhor. LEVEL(A) = n se o valor do atributo A dista do valor optimal de n unidades. O valor optimal está no nível 1. DISTANCE(A) : para atributos numéricos. DISTANCE(A) = n se | valor(A) – valor optimal | = n

18 Exemplo Carro MARCA COR KM Alfa RoBranco 19 Honda Verde 19 Jaguar Amar. 35 AudiVerm. 40 Mercedes Verm 43 Toyota Amar. 51 SELECT MARCA, COR, KM, LEVEL(COR), DISTANCE(KM) FROM CARRO PREFERRING POS-POS(COR, {branco}, {Amarelo}) AND KM AROUND 40 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t3

19 MARCA COR KM L(COR) DIST(KM) AudiVerm. 40 JaguarAmar. 35 Alfa RoBranco Exemplo - continuação RESULTADO t4 t3 t1

20 Controle de Qualidade Utilizado para retornar melhores alternativas, quando as preferências não podem ser totalmente satisfeitas. Utilizada também quando o usuário estabelece um certo grau de qualidade para as respostas.

21 Exemplo Um cliente de uma agência de viagens procura um pacote que tenha início por volta do dia 3 de Julho e dure aproximadamente 2 semanas. Mas não aceita variações acima de dois dias para cada critério. SELECT * FROM VIAGEM PREFERRING start_day AROUND 3/7/2009 AND DURATION AROUND 14 BUT ONLY DISTANCE(start_day) <= 2 AND DISTANCE(duration) <= 2

22 Bloco básico de PrefSQL SELECT FROM WHERE PREFERRING GROUPING BUT ONLY ORDER BY

23 Semântica de PrefSQL Executa as operações de junção da cláusula FROM e seleciona as tuplas verificando as condições da cláusula WHERE. Obtém-se assim uma relação R. Encontra as tuplas optimais com relação às preferências da cláusula PREFERRING. As tuplas optimais pertencentes à relação R são retornadas caso exista alguma nestas condições. Caso contrário: considera todas as tuplas de R satisfazendo a condição BUT ONLY e retorna aquelas que não são dominadas.

24 Plano de Execução básico R1R1 RnRn … WHERE ----: SELEÇÃO SelectBest ---: SELECIONA TUPLAS NÃO-DOMINADAS SELECT : PROJEÇÃO FROM ----: OPERADOR DE JUNÇÃO BEST-: TUPLAS OPTIMAIS satisfazendo condição do Where BUT-ONLY ø = ø

25 Exemplo t1 t7 t2 t4 t3 t6 t5 Não satisfaz a restrição hard da cláusula where Tupla ideal t2 e t4 são as melhores satisfazendo as preferências t2 satisfaz a restrição but-only t4 não satisfaz a restrição but-only Resposta: t2 Banco de dados só contém t2, t4, t5, t7

26 Características da versão 1.3 Consultas de PREFSQL podem ser invocadas como sub-consulta do comando INSERT. Sub-consultas da cláusula WHERE não podem conter a cláusula PREFERRING. A cláusula ORDER BY não aceita ordenação por valores de uma função de qualidade. Ordenação por função de qualidade deve ser codificada de forma ad-hoc.

27 Implementação de PrefSQL Implementação iniciou em grupo alemão da Universidade de Augsburg. Primeira versão comercial em Consultas com preferências são traduzidas em consultas SQL. Um driver JDBC de Preferências se responsabiliza por esta tradução e otimização. Em seguida o driver JDBC standard de SQL envia a consulta para o SGBD. O otimizador SQL do SGBD otimiza a consulta mais uma vez. O plano de execução mais adequado é executado pelo SGBD.

28 Esquema Geral Aplicação (ex. e-comércio) Driver JDBC de Preferências Otimizador de Preferências Driver JDBC standard do SQLSQL do SGBD

29 Procedimento Geral para encontrar as melhores tuplas 1. Max:= ø 2. Seleciona uma tupla t1 em R 3. Insere t1 em Max se não existe nenhuma tupla t2 em R que é melhor do que t1. 4. Repete passos (2) e (3) até que todas as tuplas foram selecionadas. 5. Retorna Max = tuplas não-dominadas.

30 Otimizador de Preferências Pode invocar algoritmos específicos (bibliotecas) para encontrar as melhores tuplas. OU Pode invocar um tradutor que transforma a consulta com preferência em uma consulta SQL normal. Cabe ao otimizador de preferências analisar qual a melhor política.

31 Exemplo Select * FROM CARROS PREFERRING MARCA = Audi AND DIESEL = sim Semântica Pareto: t1 > t2 se t1(MARCA) = Audi E t2(MARCA) Audi E t1(DIESEL) = t2(DIESEL) t1(MARCA) = Audi E t2(MARCA) Audi E t2(DIESEL) = não t1(DIESEL) = sim E t2(DIESEL) = não E t1(MARCA) = t2(MARCA) t1(DIESEL) = sim E t2(DIESEL) = não E t2(MARCA) Audi

32 Tradução em SQL Create View Aux AS SELECT *, CASE WHEN MARCA = Audi THEN 1 ELSE 2 END AS MARCA- LEVEL, CASE WHEN DIESEL = Sim THEN 1 ELSE 2 END AS DIESEL-LEVEL FROM CARROS; AUX MARCA MODELO KM DIESEL MARCA-LEVEL DIESEL-LEVEL

33 Tradução em SQL INSERT INTO MAX SELECT MARCA, MODELO, KM, DIESEL FROM AUX A1 WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM AUX A2 WHERE (A2.MARCA-LEVEL < A1.MARCA-LEVEL AND A2.DIESEL-LEVEL <= A1.DIESEL-LEVEL) OR (A2.DIESEL-LEVEL < A1.DIESEL-LEVEL AND A2.MARCA-LEVEL <= A1.MARCA-LEVEL)

34 Discussão PrefSQL não é uma extensão de SQL standard. Não tem um poder de expressão maior. SQL3 é mais expressivo do que SQL standard SQL3 permite consultas recursivas É provado que não é possivel realizar consultas recursivas somente com os operadores do SQL standard. Qualquer operador de otimalidade que tem a semântica BMO (Best Matches Only) pode ser expresso com os operadores do SQL standard.


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