謂詞數(shù)據(jù)模型(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-29 10:30:01 | 來源：信息時(shí)代

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    謂詞數(shù)據(jù)模型 : 用一階謂詞邏輯語言描述的數(shù)據(jù)模型,又稱謂詞邏輯模型。它是20世紀(jì)70年代中由Gallaire及Minker等人所提出的一種模型(見參考文獻(xiàn)[1]),在此模型中將一階謂詞邏輯用于數(shù)據(jù)庫研究,建立一種新的模型稱謂詞模型,該模型的建立為研究演繹數(shù)據(jù)庫與知識庫奠定了理論基礎(chǔ)。
1. 一階謂詞邏輯公式
(1)謂詞:P(x₁,x₂,…,x_n)稱n元謂詞,x_i(i=1,2,…,n)是個(gè)體變元。給定一個(gè)指派(a₁,a₂,…,a_n)代入P(x₁,x₂,…,x_n)后可有值T(真)或F(假),其中a_i(i=1,2,…,n)是個(gè)體常元。
(2)文字:謂詞及其否定稱文字,其中謂詞稱正文字,謂詞否定稱負(fù)文字。
(3)公式:一階謂詞邏輯公式又稱公式可定義如下:①文字是公式;②如α,β是公式,則(α∧β),(α∨β), (α→β)以及α均為公式; ③如F是公式, 則∃xF, ∀xF是公式。
公式由且僅由上面三種方式通過有限次步驟而實(shí)現(xiàn)。
2. 一階謂詞邏輯語言
一階謂詞邏輯公式稱一階謂詞邏輯語言。
3. Horn子句
由于一階謂詞邏輯語言結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不適合實(shí)際應(yīng)用中,因此在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中采用一種規(guī)范化的結(jié)構(gòu)語句稱Horn子句。
Horn字句的一般形式是“a_n:—a₁,a₂,…,a_n-1”,它是“a₁∨a₂∨…∨a_n-1→a_n”的另一種表示方法。其中,a_i(i=1,2,…,n)是正文字。
在Horn子句中a_n被稱為子句頭,而“a₁,a₂,…,a_n-1”被稱為子句的體。
Horn子句還可以有下面幾種特殊表示:
(1)斷言:Horn子句中當(dāng)n=1時(shí)此子句稱斷言,并可表示為:a_n。
(2)假設(shè): Horn子句中當(dāng)a_n不出現(xiàn)時(shí)此子句稱假設(shè),并可表示為“:—a₁,a₂,…,a_n-1”。
(3)空子句: Horn子句中n=0時(shí)此字句稱空子句,并可表示為“—”或“□”。
4. Datalog子句
Datalog子句是Horn子句的特例,亦即是需對Horn子句加一些限制:
Datalog中變量必須受限,即其變量不能在無限域中變化而必須限制在一個(gè)有限域內(nèi)。
在Datalog中僅出現(xiàn)自由個(gè)體變元以及以存在量詞形式出現(xiàn)的約束變元。其中子句頭中所出現(xiàn)的個(gè)體變元均為自由個(gè)體變元,而子句體中所出現(xiàn)的變元(除頭中變元外)均為約束變元。
5.謂詞模型
可用Datalog表示的數(shù)據(jù)模型稱謂詞模型:
(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示: 可以用謂詞P(x₁,x₂,…,x_n)表示一個(gè)基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其中x_i(i=1,2,…,n)表屬性,一個(gè)數(shù)據(jù)元組(a₁,a₂,…,a_n)屬于該結(jié)構(gòu)是以它為指派對P(x₁,x₂,…,x_n)作代入后使P(x₁,x₂,…,x_n)為T。
屬性x_i的數(shù)據(jù)類型可用一元謂詞表示,如x₁為整型則可用INT(x₁₎表示之。這樣一個(gè)基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用Datalog子句“DS(x₁,x₂,…,x_n):—P(x₁,x₂,…,x_n),a₁(x₁),a₂(x₂),…,a_n(x_n)”表示,而整個(gè)數(shù)據(jù)模式可以用一個(gè)Datalog子句的集合表示。
(2)數(shù)據(jù)操縱表示:可用Datalog子句的頭表示數(shù)據(jù)操作的結(jié)果而體則表示操作的要求,如:
Q(Sn):—S(sno,sn.sd,sa),sa>‘20’
表示在學(xué)生數(shù)據(jù)庫S(sno,sn,sd,sa)中查詢年齡大于20歲的學(xué)生姓名,其中sno、sn、sd及sa分別表示學(xué)生學(xué)號、姓名、系別及年齡。
(3)數(shù)據(jù)約束表示: 可用DATALOG子句表示數(shù)據(jù)間語言約束,其中子句頭表約束結(jié)果而體則表示約束要求。如學(xué)生數(shù)據(jù)庫中學(xué)生年齡在18～35歲之間,這個(gè)約束可用DATALOG子句表示為:
I(sa):—S(sno, sn, sd, sa), sa≥18, sa≤35