MSU_SQL_interpreter

Модельный SQL-интерпретатор

Данный проект содержит:

1. Реализацию архитектуры «Клиент — Сервер».

2. Реализацию SQL-интерпретатора.

Интерпретатор анализирует и выполняет некоторое подмножество предложений языка SQL. Синтаксический анализ SQL-предложений проводится методом рекурсивного спуска.

3. Реализацию модельного SQL-сервера на базе разработанного интерпретатора

и предоставленной библиотеки классов для работы с файлами данных. Процесс-клиент, принимает запрос к реляционной базе данных, записанный на языке SQL.
Клиентский процесс передает запрос процессу-серверу, который осуществляет поиск в базе данных в соответствии с запросом и передает результат поиска клиенту.

4. Реализацию интерфейса пользователя с модельным SQL-сервером.

Клиент получает от пользователя запрос на модельном SQL и, не анализируя его, передает серверу. Сервер анализирует запрос и в случае его корректности выполняет запрос и передает клиенту ответ. Если же запрос некорректен, сервер передает клиенту код ошибки. Клиент выдает пользователю либо ответ на его запрос, либо сообщение об ошибке.

5. Реализацию модельной базы данных, демонстрирующей работоспособность

программ.

РАБОТА С ПРОГРАММОЙ

Подготовка к работе

Для компиляции напишите "make" в командной строке.
Перед началом работы программы убедитесь, что в папке с исполняемыми файлами client и server отсутствует файл "mysocket". При корректной работе (без прерывания работы сервера по ctrl+C) файл ysocket удаляется автоматически
Запустите сначала процесс сервер с помощью ./server, затем в другом параллельном процессе запустите клиента ./client. В начале введите название файла, в который будет записываться результат работы интерпретатора.
Для работы с базой данных* пишите нужные команды** в процессе клиенте.
Для просмотра результатов работы базы данных введите в командной строке cat имя_файла.
Для работы с базой данных без клиент-серверного взаимодейтсвия, а посредством команд в программе tmp.cpp, пропишите в командной строке ./spm.
Для чистки файлов пропишите в консоли make clear.

для ознакомления с прицнипом работы базы данных прочтите ReadMe.txt ** примеры команд есть в файле tests.txt

Принцип работы

Сервер получает от клиента строку, содержащую команду, и запускает интерпретатор с помощью конструктора: Interpreter obj (str);
Кoнструктор считывает первое слово из строки: если это слово SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE, CREATE или DROP, то вызыаются соответствующие методы интерпретатора (select_sentence() и т.д.), иначе генерируется сообщение об ошибке.
Предложения без WHERE-клаузы (create, insert, drop) не требуют дополнительного парсинга и анализируются в цикле непосредственно в командах create_sentence() и т.д.
В WHERE-клаузах требуются лексический и синтаксический анализаторы для обработки самих where-клауз, long-выражений (используются в IN-альтернативе и логических выражений), и для регулярных выражений в LIKE-альтернативе. Для каждого случая создан отдельный namespace со своим набором типов лексем и т.д.
После обработки выполняются нужные действия, результат записывается в указанный клиентом файл.

ВНИМАНИЕ! В результате работы команд INSERT, UPDATE, DELETE, CREATE и DROP исходная таблица обновляется!

Реализованные предложения модельного языка SQL

Модельный язык SQL будет включать лишь шесть основных предложений стандарта языка SQL, возможности которых также будут существенно ограничены. Это:

SELECT — выбрать из БД данные, соответствующие запросу;

INSERT — вставить новую строку данных в таблицу;

UPDATE — обновить значения данных в существующей строке;

DELETE — удалить строку из таблицы;

CREATE — создать таблицу;

DROP — уничтожить таблицу.

Моделирование архитектуры «Клиент — Сервер»

Когда вызывается программа сервер, она запрашивает у ОС сокет (socket). После получения сокета он связывает с ним некоторое стандартное имя, чтобы программа-клиент могла общаться с сервером через данный сокет по этому имени. После присваивания имени сокету, сервер « слушает» на этом сокете требования связи (запросы) от процессов-клиентов. Когда запрос появляется, сервер может допустить или запретить связь клиента с сервером. Если связь допустима, ОС соединяет клиента с сервером, и сервер получает возможность получать сообщения от клиента и посылать ему ответы так же, как и при использовании механизма информационных каналов.

Клиент также запрашивает у ОС свой сокет для взаимодействия с другим процессом (сервером), а затем сообщает имя сокета, с которым он хотел бы связаться. ОС пытается найти сокет c заданным именем и, если находит его, посылает серверу, слушающему этот сокет, запрос связи. Если сервер допускает связь, ОС создает специальный сокет, соединяющий два процесса, и клиент получает возможность посылать и получать данные от сервера так же, как и при использовании механизма информационных каналов.

База данных и средства управления

Каждая таблица описывается одним файлом данных. Этот файл состоит из двух частей: заголовка, в котором описывается структура таблицы, и собственно записей. Заголовок содержит информацию о числе полей и для каждого поля — его тип ( строковый или длинный целый). Для строковых полей, кроме того, хранится их длина.

Для работы с таблицами реализована следующая функциональность:

— создание новой таблицы,

— удаление существующей таблицы,

— открытие существующей таблицы,

— перемещение по записям таблицы,

— редактирование отдельных записей таблицы,

— добавление новых записей в таблицу,

— удаление существующих записей из таблицы.

СТРУКТУРА ТАБЛИЦЫ

В библиотеке dbms.hpp реализованы следующие структуры:

class IField 				базовый класс для полей разных типов;

class ITextField : public IField	класс потомок для полей типа текст;

class ILongField : public IField	класс потомок для полей типа long;

class IShortField : public IField	класс потомок для полей типа short;

class ITableStruct 			содержит вектор из типов. По сути 
				    выполняет роль заголовка таблицы, где 
				    хранятся имена колонок и тип колонки;			    

class ITable				основной класс, содержащий информацию
				    в таблице в виде вектора векторов указателей
				    на поля IField, в которых содержится ссылка
				    на нужный класс-потомок.

Класс ITable содержит: 1. Массив text_fields полей ITextField. 2. Массив long_fields полей ILongField. 3. Массив short_fields полей IShortField. 4. Массив массивов fields с номерами. Если мы хотим получить доступ к значению в клетке [i][j], мы должны посмотреть значение fields[i][j], затем посмотреть тип j-го столбца с помощью метода header.GetType(). Далее нужно обратиться к соответствующему массиву по индексу fields[i][j].

Пример:
header | text1 : TEXT | text2 : TEXT | long1 : LONG | short1 : SHORT | text3 : TEXT
     0 |      ---     |      ---     |      123     |       ---      |     hello
     1 |      kill    |      ---     |      ---     |        1       |     world 
     2 |      ---     |       me     |     987654   |       -1       |      ---
     3 |      \0      |       \0     |       0      |       ---      |     please

       
 fields of elements in the text_field array: 
 "\0"* | "\0"* | "hello" | "kill" | "\0"* | "world" | "\0"* | "me" | "\0"* | "\0" |  "\0" |  "please"
 
 fields of elements in the long_field array: 
 123 | 0* | 987654 | 0
 
 fields of elements in the short_field array: 
 0* | 1 | -1 | 0*
 
 *isInit() = 0, то есть поле не инициализировано
 	 
 fields:
 0 1  0 0 2 
 3 4  1 1 5
 6 7  2 2 8
 9 10 3 3 11
 __________________________________________________________________
 
 При удалении столбца (пример со столбцом text2):
header | text1 : TEXT | long1 : LONG | short1 : SHORT | text3 : TEXT
     0 |      ---     |      123     |       ---      |     hello
     1 |      kill    |      ---     |        1       |     world 
     2 |      ---     |     987654   |       -1       |      ---
     3 |      \0      |       0      |       ---      |     please
       
 fields of elements in the text_field array: 
 "\0"* | "hello" | "kill" | "world" | "\0"* | "\0"* | "\0" |  "please"
 
 fields of elements in the long_field array (не меняются): 
 123 | 0* | 987654 | 0
 
 fields of elements in the short_field array (не меняются): 
 0* | 1 | -1 | 0*
 
 *isInit() = 0, то есть поле не инициализировано
 	 
 fields: удалили столбец i типа t. Элементы столбцов типа != t не меняются. В первой строке
 элементы столбцов типа t с номером >= i уменьшаются на 1. В строке >1 элементы столбцов 
 типа t уменьшаются на число, равное порядковому номеру строки.
  
 0 1  0 0 2       0 0 0 1
 3 4  1 1 5    => 2 1 1 3
 6 7  2 2 8       4 2 2 5
 9 10 3 3 11      6 3 3 7
 ___________________________________________________________________

 При добавлении столбца (пример со столбцом newshort) :
header | text1 : TEXT | long1 : LONG | short1 : SHORT | text3 : TEXT | newshort : SHORT 
     0 |      ---     |      123     |       ---      |     hello    |          1       
     1 |      kill    |      ---     |        1       |     world    |          2       
     2 |      ---     |    987654    |       -1       |      ---     |          3       
     3 |      \0      |       0      |       ---      |     please   |          4      
       
 fields of elements in the text_field array (не меняются): 
 "\0"* | "hello" | "kill" | "world" | "\0"* | "\0"* | "\0" |  "please"
 
 fields of elements in the long_field array (не меняются): 
 123 | 0* | 987654 | 0
 
 fields of elements in the short_field array (места 1, 3, 5, 7): 
 0* | 1 | 1 | 2 | -1 | 3 | 0* | 3
 Из примера видно, что если мы хотим вставить колонку с типом t, которой предшествует
 k колонок такого же типа t, то мы вставляем поля на k-е место, а потом на каждое (i*n)+k
 место, где n - количество колонок типа t в таблице, i - номер линии.
 
 *isInit() = 0, то есть поле не инициализировано
 	 
 fields: на 1й строке появляется лишь дополнительный элемент, равный k. В строках >1 элементы
 столбцов типа t увеличиваются на число, равное порядковому номеру строки (нумерация с 0).
 0 0 0 1        0 0 0 1 1
 2 1 1 3    =>  2 1 2 3 3
 4 2 2 5        4 2 4 5 5
 6 3 3 7        6 3 6 7 7

ФУНКЦИОНАЛ ITable

Инициализация: пустой таблицы ITable(); пустой таблицы с заданной структурой ITable(const ITableStruct &other); конструктор копирования ITable(const ITable &other); импорт из файла ITable(const std::string filename);
Импорт таблицы из файла ITable Open(const std::string filename);
Добавление текста в ячейку на строке line в колонку с названием title void AddText(const std::string &val, const std::string &title, const size_t line);
Добавление числа типа long в ячейку на строке line в колонку с названием title void AddLong(const std::string &val, const std::string &title, const size_t line);
Добавление числа типа short в ячейку на строке line в колонку с названием title void AddShort(const std::string &val, const std::string &title, const size_t line);
Получение ссылки на элемент текстовой ячейки на строке line в колонке с названием title std::string &GetTextField(const std::string &Name, const size_t line);
Получение ссылки на элемент ячейки типа long на строке line в колонке с названием title long &GetLongField(const std::string &Name, const size_t line);
Получение ссылки на элемент ячейки типа short на строке line в колонке с названием title short &GetShortField(const std::string &Name, const size_t line);
Добавление линии в таблицу void Add_line();
Удаление линии из колонки void Delete_line(const size_t line);
Добавление колонки в таблицу с заданным типом и названием Name void Add_Column(const Type, const std::string &Name);
Удаление колонки из таблицы с заданным типом и названием Name void Delete_Column(const Type, const std::string &);
Конвертация в файл void ToFile(const std::string &filename);
Перемещение в начало таблицы void ReadFirst();
Перемещение на следующую строчку в таблице void ReadNext();
Печать заголовка таблицы void Print_field_names();
Печать заданной линии void Print_line(const size_t);
Печать текущей линии void Print_line();
Печать таблицы void Print_table();

ФУНКЦИОНАЛ ITableStruct

Инициализация заголовка таблицы: Пустой заголовок ITableStruct(); Конструктор копирования ITableStruct(const ITableStruct &other); Инициализация заголовка с заданным именем ITableStruct(std::string tn); Инициализация заголовка с заданным вектором и массивом названий и типов колонок ITableStruct(std::string tn, std::vector<std::pair<std::string, Type>> fn, size_t fl);
Добавление текстового поля void AddText(const std::string &Name);
Добавление поля типа long void AddLong(const std::string &Name);
Добавление поля типа short void AddShort(const std::string &Name);
Удаление поля данного типа с данным названием void DeleteField(const std::string &Name, const Type field_type);
Добавление имени таблицы void SetTableName(const std::string &Name);
Изменение заголовка таблицы void SetFieldName(const std::string &Name, const std::string &prevName);
Возврат типа поля по индексу Type GetType(size_t index);
Возврат имени таблицы std::string get_table_name();
Возврат строки с заголовками таблицы std::string get_fields_names();
Возврат заголовка таблицы по индексу std::string get_field_name(size_t);
Возврат количества полей в таблице size_t get_num_fields();
Возврат количества текстовых полей в таблице size_t get_num_text_fields();
Возврат количества полей типа long в таблице size_t get_num_long_fields();
Возврат количества полей типа short в таблице size_t get_num_short_fields();
Возврат количества битов, которые занимает заголовок таблицы size_t get_fields_length();
Печать заголовка таблицы void print();

Грамматика языка

S = SEL | INS | UPD | DEL | CR | DR

SEL = 'SELECT' FIELDS 'FROM' id WHERE создает новую таблицу из отобранных строк и столбцов FIELDS = id {, id} | *

INS = 'INSERT INTO' id (F_VAL {, F_VAL}) вставка в конец таблицы F_VAL = STR | longint STR = symbol {symbol}

UPD = 'UPDATE' id 'SET' id '=' EXPR WHERE замена всех строк, удовлетворяющих where-клаузе

DEL = 'DELETE FROM' id WHERE удаление всех строк, удовлетворяющих where-клаузе

CR = 'CREATE TABLE' id (DESCR) создание заголовка таблицы DESCR = DES_F {, DESC_F} DESC_F = id TYPE TYPE = TEXT (unsigned_int) | LONG

DR = 'DROP TABLE' id удаление из файловой системы

WHERE = 'WHERE' TEXT_ID ['NOT'] 'LIKE' STR | EXPR ['NOT'] 'IN' (CONSTS) | 'WHERE' LOG | 'WHERE ALL'

EXPR = LONG_EXPR | TEXT_EXPR CONSTS = STR {, STR} | longint {, longint}

LONG_EXPR = LONG_SUM { S_OP LONG_SUM } S_OP = + | - LONG_SUM = LONG_MULT { M_OP LONG_MULT } M_OP = * | \ | % LONG_MULT = LONG_VAL | (LONG_EXPR) LONG_VAL = id | longint

TEXT_EXPR = id | STR

LOG = LOG_SUM {'OR' LOG_SUM} LOG_SUM = LOG_MULT = 'NOT' LOG_MULT | (LOG) | (RELATION) RELATION = TEXT_REL | LONG_REL TEXT_REL = TEXT_EXPR EVAL TEXT_EXPR LONG_REL = LONG_EXPR EVAL LONG_EXPR EVAL = '=' | '<' | '>' | '>=' | '<=' | '!='

rainbowbrained / MSU_SQL_interpreter