Arquivos%20Seq

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Arquivos Seqüenciais
Inhaúma Neves Ferraz Departamento de Ciência da
Computação Universidade Federal
Fluminense ferraz_at_ic.uff.br
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Sumário

• GENERALIDADES
• ATUALIZAÇÃO DO ARQUIVO MESTRE ("BALANCED LINE ")
• Caracterização do Problema
• Transações Problemáticas
• INTERCALAÇÃO
• Generalidades
• Algoritmo Básico
• Otimização do algoritmo

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Conceito

• Arquivos em série são aqueles nos quais os
  registros só podem ser acessados em ordem
  linear, ou seja, o registro de ordem i só pode
  ser acessado depois do registro de ordem i 1
• Arquivos seqüenciais são aqueles nos quais os
  registros são armazenados em ordem ascendente ou
  descendente do valor de um ou mais de seus
  atributos (chave)

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Utilização

• Não há melhor organização do que a seqüencial
  para as situações que exijam varredura ou
  cobertura periódica de todos os registros de um
  dado arquivo
• Exemplos
• Cobranças periódicas de serviços públicos
• Geração das listas de presença das escolas
• Confecção das folhas de pagamento de empregados
• Extração dos talões de cobrança de clientes, etc.

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ATUALIZAÇÃO DO ARQUIVO MESTRE (" BALANCED LINE ")

• Caracterização do Problema
• Um problema comum no tratamento da informação
  consiste na atualização de um arquivo (o arquivo
  mestre) por um conjunto de transações que podem
  ser
• inclusão de registros
• exclusão de registros
• modificação de registros

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Arquivo de Transações

• Registros do arquivo de transações são compostos
  de
• chave primária
• identificador do tipo de transação(" I ", "E ", "
  M ")
• identificador do atributo a atualizar, no caso de
  modificação
• valores de todos os atributos, no caso de
  inclusão
•  
• É interessante fazer um pré-processamento no
  arquivo de transações para validação de dados e
  verificação da consistência, reduzindo a
  complexidade do algoritmo principal

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Esquema de Balance Line
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Gerações de Balance Line
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Processamento do Balance Line (1)

• Os arquivos são classificados em ordem
  ascendente e terminados por um delimitador de fim
  de arquivo(" flag " ou " sentinela "), com
  valor de chave primária não inferior a qualquer
  outro ("high value")
• Na repetição principal, em cada laço, a variável
  chave_corrente recebe o valor da próxima chave a
  ser gravada
• Tudo se passa como se os arquivos principal e de
  transações fossem pilhas cujos topos fossem os
  registros correntes de cada arquivo
• Os topos destas pilhas são comparados e o de
  menor chave é excluído da pilha e incluído no
  arquivo de saída
• Se a chave dos dois topos coincidirem, o registro
  do arquivo principal sofre as atualizações
  indicadas no registro do arquivo de transações e
  o resultado vai para o arquivo de saída
• Se existir registro com chave igual a chave
  corrente no arquivo mestre, o " flag " alocado é
  ligado e o registro é movido para o " buffer "
  mestre

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Processamento do Balance Line (2)

• Transações com a mesma chave da chave corrente
  são tratadas da maneira que se segue
•  Inclusão - Cria-se novo registro no " buffer"
  mestre e liga-se o " flag " alocado
• Se este " flag " já estivesse ligado ocorreria
  erro por tentativa de inclusão de registro com
  chave igual a de registro já existente.
• Exclusão - O " flag" alocado é desligado
• Se este "flag " já estivesse desligado ocorreria
  erro por tentativa de exclusão de registro já
  inexistente.
•  Modificação - O " flag " alocado não é alterado
• Se estiver desligado ocorre erro por tentativa
  de modificação de registro inexistente
• Caso contrário efetuam-se as modificações

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Processamento do Balance Line (3)

• Ao final do tratamento do registro de transações,
  caso o " flag " alocado esteja ligado, o "
  buffer " mestre é gravado no arquivo de saída.
• Após o processamento de todos os registros
  gravase no arquivo de saída um " flag " de final
  de arquivo.

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Transações Problemáticas

• Existem algumas transações que são problemáticas
• Não se trata de imperfeições no algoritmo
• Os problemas são oriundos de situações reais
  provocados por usuários, a saber
• Inclusão de registro seguida de modificações
  nesse registro quando o registro já existia
• Aproveita-se ou não as modificações ?
• Alteração do atributo chave
• Uma possibilidade consiste em pré-processar o
  arquivo de transações transformando essas
  modificações em uma exclusão seguida de inclusão

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INTERCALAÇÃO

• Generalidades
•  Intercalação é o processo através do qual
  diversos arquivos seqüenciais classificados por
  um mesmo critério são mesclados gerando um único
  arquivo seqüencial  
•  
• Algoritmo Básico
• De cada um dos arquivos a intercalar basta ter em
  memória um registro. Considera-se cada
  arquivo como uma pilha e o registro em memória
  seu topo
• Em cada iteração do algoritmo, o topo da pilha
  com menor chave é gravado no arquivo de
  saída e é substituído pelo seu sucessor. Pilhas
  vazias têm topo igual a " high value "
• O algoritmo termina quando todos os topos da
  pilha tiverem " high value "

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Busca Direta na Intercalação

• Quando a ordem de intercalação (número de
  arquivos a serem intercalados) é grande, é
  interessante otimizar a busca da menor chave
• Buffer é um " array " de registros topos de
  pilhas
• Podese fazer busca neste " array
• Busca direta para determinar o elemento de menor
  chave
• Uso de árvores binárias de seleção, tais como as
  árvores binárias de vencedores e de perdedores

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Esquema Básico de Intercalação
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Árvore binária de vencedores

• Árvores binárias de seleção são aquelas nas quais
  cada nó representa o menor de seus dois filhos e
  assim a raiz representa o menor nó da árvore
• Na árvore binária de vencedores os nós externos
  representam os elementos do array de registros
  topos de pilha dos arquivos a intercalar..
• Cada nó interno tem três componentes
• Cada nó interno contém informações um ponteiro
  para o menor de seus descendentes, esteja em que
  nível estiver (vencedor)
• Um nó vencedor em vários níveis aparece diversas
  vezes ao longo da árvore

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Exemplo de árvore de vencedores
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Árvore de Perdedores

• Conceito
• Nesta árvore cada nó interno tem dois componentes
  
• Os nós externos ou de falha formam o " array "
  Buffer, de registro topos de pilha. Cada pilha é
  um arquivo seqüencial a intercalar

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Nó da Árvore de Perdedores
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Processamento da árvore de perdedores

• Monta-se a árvore de perdedores representando
  apenas os nós internos
• Na árvore de perdedores figurarão todos os nós
  exceto o nó vencedor
• Determina-se s o índice do menor valor em Buffer
• Grava-se Buffers no arquivo de saída
• A " pilha " s sofre uma operação de POP
• Um ponteiro T percorre a árvore de perdedores de
  pai( Buffers ) até a raiz
• Em cada momento faz-se o teste
  Bufferperdedor(T) lt Buffers
• Se o teste for positivo, troca-se s por
  perdedorT e vice-versa
• T vai para pai(T)
• Quando T chega a raiz grava-se Buffers na
  saída e reinicia-se o processo
• O processo termina quando todas as pilhas
  estiverem vazias
• Os valores de chave não ficam armazenados na
  árvore e a saída não é pelo elemento da raiz
  

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Exemplo

• Considere-se a existência de 11 arquivos a
  intercalar, exibindo apenas as chaves dos
  registros

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Derivação da Árvore de Perdedores
.
Como existe número ímpar de pilhas, será
necessário considerar uma pilha isolada. Pode-se
fazer , por exemplo, 3 comparações, uma pilha
isolada e duas comparações
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Desenvolvimento do exemplo
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Situação Inicial
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Evolução da Intercalação (1)
Situação após a exclusão do registro de chave 2
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Evolução da Intercalação (2)
Situação após a exclusão do registro de chave 6
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Evolução da Intercalação (3)
Situação após a exclusão do registro de chave 10
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Evolução da Intercalação (4)
Situação após a exclusão do registro de chave 13
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Evolução da Intercalação (5)
Situação após a exclusão do registro de chave 15
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Evolução da Intercalação (6)
Situação após a exclusão do registro de chave 20
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Evolução da Intercalação (7)
Situação após a exclusão do registro de chave 31
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Evolução da Intercalação (8)
Situação após a exclusão do registro de chave 37