利用C++实现⾃然连接操作算法

目录

• 1. 实验目的
• 2. 实验内容
• 3. 实验结果

1. 实验目的

本次实验三需要完成的内容为实现然连接(natural join)操作算法，对两个关系进然连接，具体实现基于块的嵌套循环连接(Block-based Nested Loop Join)算法。

我们要实现的函数在 executer.cpp 文件中。

bool NestedLoopJoinOperator::execute(int numAvailableBufPages,
                                     File &resultFile)

2. 实验内容

首先，我们读取两个表头的信息

TableId leftTableId = catalog->getTableId("r");
TableId rightTableId = catalog->getTableId("s");
badgerdb::File left = File::open(catalog->getTableFilename(leftTableId));
badgerdb::File right = File::open(catalog->getTableFilename(rightTableId));

运用两层循环寻找两个表中名称与类型完全相同的属性，将他们全部标记出来，用于之后的自然连接操作。

vector<int> leftForeignKeyId;
vector<int> rightForeignKeyId;
for (int i = 0; i < leftTableSchema.getAttrCount(); i++)
{
    for (int j = 0; j < rightTableSchema.getAttrCount(); j++)
    {
        if ((leftTableSchema.getAttrName(i) == rightTableSchema.getAttrName(j)) && (leftTableSchema.getAttrType(i) == rightTableSchema.getAttrType(j)))
        {
            leftForeignKeyId.push_back(i);
            rightForeignKeyId.push_back(j);
            break;
        }
    }
}

准备操作做完后，开始进行自然连接操作。

用循环从磁盘中读取两个页面的信息，记录 io 操作次数

for (badgerdb::FileIterator leftPage = left.begin(); leftPage != left.end(); leftPage++)
{
    badgerdb::Page *bufferedLeftPage;
    bufMgr->readPage(&left, (*leftPage).page_number(), bufferedLeftPage);
    numIOs += 1;

    for (badgerdb::FileIterator rightPage = right.begin(); rightPage != right.end(); rightPage++)
    {
        badgerdb::Page *bufferedRightPage;
        bufMgr->readPage(&right, (*rightPage).page_number(), bufferedRightPage);
        numIOs += 1;

之后，从表中读取全部的元组的信息，进行对比。

读取的元组信息有特殊的格式，并不能直接利用，所以需要先了解元组在表中储存的格式，然后进行解读。元组的存储方式可以从 storage.cpp 中的 createTupleFromSQLStatement 函数中得知。

switch (dataType) {  // (int) 56 (0011 1000) -> (char) '\0''\0''\0''8'
case INT: {        // convert int value into 4 byte representation
    case CHAR: {  // (char(5) ) 'abc' -> 'abc00'
        case VARCHAR: {  // (varchar(8) ) 'abc' -> '3''abc'  (3 refer to the ascii
            // code number correspond alpha)

于是，我们根据注释的存储方式编写解析函数，该函数输入为文件中存储的元组，输出为数组表示的直观的元组内容。

vector<string> analyze(string record, badgerdb::TableSchema schema)

先读取其中一个表的元组，用块来存储。

for (badgerdb::PageIterator leftRecord = bufferedLeftPage->begin(); leftRecord != bufferedLeftPage->end(); leftRecord++)
{
    vector<string> leftInfo = analyze(*leftRecord, leftTableSchema);
    numUsedBufPages += 1;
    block.push_back(leftInfo);
    if (block.size() < BLOCK_SIZE)
    {
        continue;
    }

然后读取另一个表的元组信息，

for (badgerdb::PageIterator rightRecord = bufferedRightPage->begin(); rightRecord != bufferedRightPage->end(); rightRecord++)
{
    numUsedBufPages += 1;

将两个元组当中的属性名相同的属性列信息进行对比，

bool f = true;
for(int i = 0; i < leftForeignKeyId.size(); i++)
{
    if(leftInfo[leftForeignKeyId[i]] != rightInfo[rightForeignKeyId[i]])
    {
        f = false;
        break;
    }
}

如果全部相同，则代表需要进行自然连接操作。

if(f)
{
    string current_line = "INSERT INTO TEMP_TABLE VALUES (" + leftInfo[0];
    for (int i = 1; i < leftTableSchema.getAttrCount(); i++)
    {
        current_line = current_line + ", " + leftInfo[i];
    }
    for (int i = 0; i < rightTableSchema.getAttrCount(); i++)
    {
        current_line = current_line + ", " + rightInfo[i];
    }
    current_line = current_line + ");";

    string tuple = HeapFileManager::createTupleFromSQLStatement(current_line, catalog);
    numResultTuples += 1;
    HeapFileManager::insertTuple(tuple, resultFile, bufMgr);
}

否则不进行任何操作。

在全部循环都结束之后，块中可能还会有剩余的信息没有进行处理，此时再单独对剩余信息进行处理，代码基本相同。

3. 实验结果

代码运行结果如下：

到此这篇关于利用C++实现⾃然连接操作算法的文章就介绍到这了,更多相关C++连接操作算法内容请搜索自由互联以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自由互联！