OctaDB Engine

Обзор

В этом проекте вы собираетесь создать небольшой механизм базы данных с поддержкой индексов Octrees. Требуемые функциональные возможности:

1. Создание таблиц
2. Вставка кортежей
3. Обновление кортежей
4. Удаление кортежей
5. Поиск в таблицах Бинарный
6. Создание октодерева по требованию
7. Использование созданного окто-дерева, где это возможно.

Таблицы

1. Каждая таблица/отношение будет храниться на диске в виде страниц (каждая страница представляет собой отдельный файл).
2. Поддерживаемый тип столбца таблицы: java.lang.Integer, java.lang.String, java.lang.Double, java.util.Date (Примечание: допустимый формат даты — «ГГГГ-ММ-ДД»).

Страницы

1. Страница имеет заранее определенное фиксированное максимальное количество строк (N). Например, если в таблице 40 000 кортежей и N=200, таблица будет храниться в 200 файлах.
2. Для эмуляции страницы вам необходимо использовать двоичный объектный файл Java (.class) (чтобы вам не приходилось работать со страницами файловой системы, что не входит в задачу данного курса). Одну страницу необходимо хранить как сериализованный вектор (java.util.Vector), поскольку векторы являются потокобезопасными). Обратите внимание, что вы можете сохранить/загрузить любой объект Java на диск или с диска, реализовав интерфейс java.io.Serializable. На самом деле вам не нужно добавлять какой-либо код в свой класс, чтобы сохранить его на жестком диске.
3. Один кортеж должен храниться в отдельном объекте внутри двоичного файла.
4. Вам необходимо отложить загрузку страницы до тех пор, пока кортежи на этой странице действительно не понадобятся. Обратите внимание, что цель использования страниц — избежать загрузки всего содержимого таблицы в память. Следовательно, это противоречит цели загрузки всех страниц при запуске программы.
5. Если все строки на странице удалены, вам необходимо удалить эту страницу. Не храните совершенно пустые страницы. В случае вставки, если вы пытаетесь вставить всю страницу, сдвиньте одну строку вниз на следующую страницу. Не создавайте новую страницу, если вы не находитесь на последней странице таблицы и последняя не заполнена.
6. Возможно, вам будет полезно создать Java-класс Table для хранения соответствующей информации о страницах и сериализации ее так же, как вы сериализуете страницу.

• Вам нужно будет сохранить метаданные в текстовом файле. Он должен иметь следующий макет: TableName, ColumnName, ColumnType, ClusteringKey, IndexName, IndexType, min, max.
  • ClusteringKey имеет значение true, если столбец является первичным ключом. Для простоты вы всегда будете сортировать строки таблицы по первичному ключу. Вот почему его еще называют ключом кластеризации. Только 1 ключ кластеризации на таблицу.
  • min и max относятся к минимальному и максимальному значениям, возможным для этого столбца. Например, если пользователь создает таблицу/отношение CityShop, указывая несколько атрибутов с их типами и т. д., файл будет иметь вид:

 Table Name, Column Name, Column Type, ClusteringKey, IndexName,IndexType, min, max 
CityShop, ID, java.lang.Integer, True, null, null, 0,10000 
CityShop, Name, java.lang.String, False, NameAddrSpecIndex, Octree, “A”, “ZZZZZZZZZZZ” 
CityShop, X, java.lang.Double, False, XYZIndex, Octree, 0,1000000 
CityShop, Y, java.util.Double, False, XYZIndex, Octree, 0,1000000 
CityShop, Z, java.lang.Double, False, XYZIndex, Octree, 0,1000000 
CityShop, Specialization, java.lang.String, False, NameAddrSpecIndex, Octree, “A”, “ZZZZZZZZZZZ” 
CityShop, Address, java.lang.String, False, NameAddrSpecIndex, Octree, “A”, “ZZZZZZZZZZZ”

*Вы должны хранить вышеуказанные метаданные в одном файле с именем Metadata.csv . Не беспокойтесь о его размере в вашем решении (т. е. не разбивайте его по страницам).

*Вы должны использовать файл метаданных.csv, чтобы узнать о типах передаваемых данных и убедиться, что они имеют правильный тип. Так что не рассматривайте файл метаданных.csv как украшение!

Индексы

1. Вам необходимо использовать Octree для поддержки создания индексов. Октри имеет ровно 3 измерения. Вам не требуется поддерживать другие типы индексов.
2. Каждый столбец имеет связанный с ним диапазон (минимум, максимум). Вам следует использовать этот диапазон для создания делений на шкале индекса.
3. Вам следует обновлять существующие соответствующие индексы при вставке/удалении кортежа.
4. Если индекс создается после заполнения таблицы, у вас нет другого выбора, кроме как просканировать всю таблицу, чтобы прочитать данные и вставить их в индекс.
5. При запуске приложения; чтобы не сканировать все таблицы для построения существующих индексов, следует сохранить сам индекс на диск и загрузить его при следующем запуске приложения.
6. Когда таблица создана, вам не нужно создавать индекс. Индекс будет создан позже, когда пользователь запросит это через вызов метода createIndex.
7. Если индекс существует, его следует использовать при выполнении запросов, где это возможно. Следовательно, если индекс не существует для запрашиваемых столбцов (например, выберите * из T, где x = 20, y = 30 и z = 20) , то на запрос будет дан ответ с использованием линейного сканирования в T. Однако, если индекс создается для трех запрошенных столбцов, тогда индекс следует использовать.
8. Обратите внимание, что индексы следует использовать при ответе на многомерные частичные запросы, если индекс был создан для любого из столбцов, используемых в запросе, например, выберите * из Таблицы1, где Таблица1.столбец1=значение1 и Таблица1.столбец2=значение2 и Таблица1.столбец3= значение3 и Таблица1.столбец4=значение4; и индекс создан для Table1.column1, Table1.column2 и Table1.column3, то его следует использовать при ответе на запрос.
9. Оператор внутри SQLTerm может быть >, >=, <, <=, != или =.
10. Операторами между SQLTerm (как в strarrOperators выше) являются AND, OR или XOR.
11. DBAppException — это общее исключение, позволяющее избежать нарушения тестовых случаев при их запуске. Вы можете настроить исключение, передав другое сообщение при создании. Вы должны создавать исключение всякий раз, когда вам передаются данные, которые нарушают целостность вашей схемы.
12. SQLTerm — это класс с четырьмя атрибутами: String _strTableName, String _strColumnName, String _strOperator и Object _objValue.
13. Итератором является java.util.Iterator. Это интерфейс, который позволяет клиентскому коду перебирать результаты построчно. Какой бы объект вы ни возвращали, содержащий набор результатов, он должен реализовывать интерфейс Iterator. 14. Вам следует проверять переданные типы, а не просто принимать любой тип — в противном случае ваш код выйдет из строя из-за недопустимого ввода. *Ваш основной класс должен называться DBApp.java и иметь следующие семь методов с указанной сигнатурой. Имена параметров записаны с использованием венгерской нотации.

 public void init( ); 
public void createTable(String strTableName, String strClusteringKeyColumn, Hashtable<String,String> htblColNameType, Hashtable<String,String> htblColNameMin, Hashtable<String,String> htblColNameMax ) throws DBAppException(){}
public void createIndex(String strTableName, String[] strarrColName) throws DBAppException(){}
public void insertIntoTable(String strTableName, Hashtable<String,Object> htblColNameValue) throws DBAppException(){} 
public void updateTable(String strTableName, String strClusteringKeyValue, Hashtable<String,Object> htblColNameValue ) throws DBAppException(){}
public void deleteFromTable(String strTableName,Hashtable<String,Object> htblColNameValue) throws DBAppException(){}
public Iterator selectFromTable(SQLTerm[] arrSQLTerms, String[] strarrOperators) throws DBAppException(){}