论关系图的合理有效性：解释关系查询模式与关系语言的模式表达能力

通过逻辑表达能力比较关系语言已得到很好的理解。但如何通过表示关系查询模式的能力来比较关系语言，则理解较少。实际上，除了“某种编写查询的方式”之外，查询模式究竟是什么？又如何在过程式和声明式语言中跨语法定义查询模式？据我们所知，我们通过使用查询关系表之间结构保持映射的变体，首次提供了关系查询模式的语义定义。这一形式化方法使我们能够分析关系语言片段的相对模式表达能力，并创建一个逻辑表达能力相同但模式表达能力不同的语言层次结构。值得注意的是，对于非析取语言片段，我们证明关系演算可以表达比关系代数基本运算符更大的模式类。我们与语言无关的查询模式定义为辅助数据库用户开辟了新途径。例如，这些模式可用于创建忠实表示查询模式、加速解释并在查询编辑期间提供视觉反馈的可视化查询表示。作为一个具体示例，我们提出了关系图，这是一种对安全关系演算的完备且可靠的图形化表示，可证明其 (i) 无歧义，(ii) 关系完备，且 (iii) 能够表示非析取查询并集的所有查询模式。据我们所知，在所有关系查询的图形化表示中，我们的表示是唯一具备这三种特性的。此外，我们匿名预注册的用户研究表明，与 SQL 相比，关系图能让用户有意义地更快、更准确地识别模式。