[pt] O sistema Clairvoyant é um protótipo de repositório de medições de software cujo diferencial é oferecer a capacidade de evolução transparente do modelo de medição. Isso quer dizer que as alterações no modelo de medição podem ser feitas sem expor a estrutura interna do armazenamento de medições que torna possível essa evolução. A importância desse tema advém do fato das necessidades de informação que geram as medições em ambientes de engenharia de software estarem em constante mudança. Para que o sistema Clairvoyant comportasse a evolução transparente do modelo de medição, foi necessário dotálo de um meta-modelo de medições e um modelo de consultas adequados a este fim. Na dissertação são explicados esses modelos e a influência deles nos macroprocessos operacionais do repositório de medição (manutenção do modelo de medições, importação de dados, consulta aos dados e exportação de dados). / [en] The Clairvoyant system is a software measurement repository prototype which stands out for allowing transparent evolution in its measurement model. This means that changes can be made to its measurement model without revealing the underlying storage structure which makes possible this evolution. This is an important concern due to the fact that the information needs to which the measurements respond constantly evolve. The Clairvoyant system was designed based on a measurement meta-model and a measurement query model to make it possible to transparently evolve its measurement model. This work explains these models and studies their influence on the repository´s operational macro-processes (measurement model maintenance, measurement data importing, measurement data querying and measurement data exporting).

This work examines XML data management and consistency -- more precisely the problem of document adaptation and the usage of integrity constraints. Changes in user requirements cause changes in schemas used in the systems and changes in the schemas subsequently make existing documents invalid. In this thesis, we introduce a formal framework for detecting changes between two versions of a schema and generating a transformation from the source to the target schema. Large-scale information systems depend on integrity constraints to be preserved and valid. In this work, we show how OCL can be used for XML data to define constraints at the abstract level, how such constraints can be translated to XPath expressions and Schematron schemas automatically and verified in XML documents.

Aplicações ditas não convencionais, como, por exemplo, CAD, CASE, Automação de Escritórios, entre outras, freqüentemente exigem a manutenção de diversos estados da base de dados, retendo o histórico das modificações realizadas. Como resposta a tal requisito, é empregado o conceito de Versão. Neste trabalho o Modelo de Versões proposto por Golendziner é empregado no contexto da evolução de esquemas. Versões são utilizadas para armazenar os diferentes estados do esquema, de suas classes e métodos e, ainda, para posterior adaptação das instancias vigentes no banco de dados, mantendo um histórico da evolução do esquema do banco de dados. É proposto um modelo flexível de suporte a evolução de esquemas em bancos de dados orientados a objetos, bem como estratégias de propagação das instancias vigentes na base de dados. O histórico das modificações é representado pela derivação de versões do esquema e de seus elementos. Os estados anteriores as transformações são preservados, permitindo aos usuários a navegação retroativa e proativa entre versões, para realização de operações consistentes de modificação e consulta. / Non-conventional applications such as CAD, CASE, office automation often require the maintenance of various database states, to keep track of the history of the performed updates. The concept of version is employed to support such requirement. In this work, the version model proposed by Golendziner is used in the schema evolution context. Versions are used to store the different states of the schema, classes and methods, as well as for the mapping of database instances among the various schema versions, thus keeping the history of the database schema evolution. A flexible model is proposed to support schema evolution in object-oriented databases, as well as the strategies to propagate the corresponding changes to the database instances. Versions of schema, as well as versions of the schema elements represent their evolution history. In the proposed model, previous states are preserved allowing the user to make queries about consistency and modifications in both backward and forward version.

Aplicações ditas não convencionais, como, por exemplo, CAD, CASE, Automação de Escritórios, entre outras, freqüentemente exigem a manutenção de diversos estados da base de dados, retendo o histórico das modificações realizadas. Como resposta a tal requisito, é empregado o conceito de Versão. Neste trabalho o Modelo de Versões proposto por Golendziner é empregado no contexto da evolução de esquemas. Versões são utilizadas para armazenar os diferentes estados do esquema, de suas classes e métodos e, ainda, para posterior adaptação das instancias vigentes no banco de dados, mantendo um histórico da evolução do esquema do banco de dados. É proposto um modelo flexível de suporte a evolução de esquemas em bancos de dados orientados a objetos, bem como estratégias de propagação das instancias vigentes na base de dados. O histórico das modificações é representado pela derivação de versões do esquema e de seus elementos. Os estados anteriores as transformações são preservados, permitindo aos usuários a navegação retroativa e proativa entre versões, para realização de operações consistentes de modificação e consulta. / Non-conventional applications such as CAD, CASE, office automation often require the maintenance of various database states, to keep track of the history of the performed updates. The concept of version is employed to support such requirement. In this work, the version model proposed by Golendziner is used in the schema evolution context. Versions are used to store the different states of the schema, classes and methods, as well as for the mapping of database instances among the various schema versions, thus keeping the history of the database schema evolution. A flexible model is proposed to support schema evolution in object-oriented databases, as well as the strategies to propagate the corresponding changes to the database instances. Versions of schema, as well as versions of the schema elements represent their evolution history. In the proposed model, previous states are preserved allowing the user to make queries about consistency and modifications in both backward and forward version.

Aplicações ditas não convencionais, como, por exemplo, CAD, CASE, Automação de Escritórios, entre outras, freqüentemente exigem a manutenção de diversos estados da base de dados, retendo o histórico das modificações realizadas. Como resposta a tal requisito, é empregado o conceito de Versão. Neste trabalho o Modelo de Versões proposto por Golendziner é empregado no contexto da evolução de esquemas. Versões são utilizadas para armazenar os diferentes estados do esquema, de suas classes e métodos e, ainda, para posterior adaptação das instancias vigentes no banco de dados, mantendo um histórico da evolução do esquema do banco de dados. É proposto um modelo flexível de suporte a evolução de esquemas em bancos de dados orientados a objetos, bem como estratégias de propagação das instancias vigentes na base de dados. O histórico das modificações é representado pela derivação de versões do esquema e de seus elementos. Os estados anteriores as transformações são preservados, permitindo aos usuários a navegação retroativa e proativa entre versões, para realização de operações consistentes de modificação e consulta. / Non-conventional applications such as CAD, CASE, office automation often require the maintenance of various database states, to keep track of the history of the performed updates. The concept of version is employed to support such requirement. In this work, the version model proposed by Golendziner is used in the schema evolution context. Versions are used to store the different states of the schema, classes and methods, as well as for the mapping of database instances among the various schema versions, thus keeping the history of the database schema evolution. A flexible model is proposed to support schema evolution in object-oriented databases, as well as the strategies to propagate the corresponding changes to the database instances. Versions of schema, as well as versions of the schema elements represent their evolution history. In the proposed model, previous states are preserved allowing the user to make queries about consistency and modifications in both backward and forward version.

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Este trabalho apresenta um mecanismo para evolução de esquemas para bancos de dados orientados a objetos. A necessidade de alteração do esquema conceitual de dados pode surgir em qualquer momento da vida de um sistema, por motivos como incorporar novas especificações e necessidades do usuário, reaproveitamento de classes em outros sistemas a correção de falhas de modelagem. Uma ferramenta deste tipo deve permitir ao usuário a maior variedade possível de alterações e, ao mesmo tempo, possibilitar um alto grau de independência lógica de dados, para reduzir ao máximo possível a necessidade de alteração dos programas de aplicação que utilizam o esquema. O modelo de dados utilizado está baseado nos modelos de outros sistemas orientados a objetos, como Orion é O2. Ele permite a definição de classes, atributos simples e construídos pelo usuário, métodos, como forma de encapsular os objetos e herança múltipla de atributos e métodos para subclasses. Além disso, para manter o histórico de modificações realizadas, versões de instâncias, classes e métodos são utilizadas. Versões de um objeto formam um grafo acíclico, sendo a versão mais recente a "default". Como forma de manter a coerência no uso de versões de diferentes objetos, o conceito de contextos de esquemas é definido. A proposta baseia-se no conceito de invariantes, condições básicas para a base de dados ser considerada válida e consistente pelo sistema. Invariantes estruturais e comportamentais são definidos e mantidos. Diversas operações que podem ser realizadas sobre um esquema são descritas, detalhando para cada uma as suas opções e efeitos. Alguns mecanismos auxiliares para aumentar a transparência de alterações de esquemas são esboçados. Como uma aplicação específica do mecanismo genérico apresentado, outro é desenvolvido para o ambiente STAR. Seu modelo de dados e os gerentes de versões e metodologia são explicados, tendo suas características mais relevantes para este trabalho detalhadas. Tomando o esquema de objeto como um esquema de dados e as tarefas do gerente de metodologias como métodos, o mecanismo também se baseia em invariantes que são utilizados para validar a correção das modificações realizadas, cuja semântica está descrita detalhadamente. O mecanismo definido revelou-se extremamente flexível e capaz de manter não só o histórico do desenvolvimento de determinada aplicação, como também alternativas de um mesmo sistema que esteja sendo construído utilizando um banco de dados orientado a objetos, tendo atendido satisfatoriamente aos requisitos básicos definidos inicialmente. / This work presents a schema evolution mechanism, based on an object oriented data model. Conceptual schema modifications are needed al any moment in the life cycle of a system, for example, to incorporate new specifications and users' solicitations, to reuse classes developed for other system and to correct modeling errors. This mechanism has to allow a great number of different operations and, at the same time, a high data logic independence to reduce the number of changes in applications programs. For this proposal we are considering an object oriented data model, similar to those existing in Orion and O2. Class definitions, simple attributes and attributes constructed by the user, methods to encapsulate objects and multiple inheritance of attributes and methods to subclasses are allowed. Instances, classes and methods are versionable. Connected directed acyclic graphs organize the versions of an object. There is one current version, which either is the most recent (the default) or one defined by the user. Schema contexts are introduced to keep track of the correspondence that exists among all the versions created, assuring the selection of a method version adequate for a version instance. The mechanism is based on schema invariants, that are basic conditions that always must be satisfied in order to insure that the schema is in a correct state. Structural and behavioral invariants are defined and checked by the system. The designer can use a complete set of operations to change the schema. The semantic of all operations is described, with its options and effects. Some auxiliary mechanisms are incorporated to facilitate schema change transparency. As an application, a generic mechanism for schema evolution is developed to the STAR framework. The data model, version and methodology managers of STAR are explained. The mechanism is based on invariants to validated changes considering an object schema as conceptual schema. and the methodology manager tasks like methods. The mechanism is extremely flexible and capable of maintaining the history of schema development and alternatives of classes ; methods and instances' descriptions. The previously defined characteristics are allowed in a satisfactorily way, resulting in a very useful tool for software design.

Este trabalho apresenta um mecanismo para evolução de esquemas para bancos de dados orientados a objetos. A necessidade de alteração do esquema conceitual de dados pode surgir em qualquer momento da vida de um sistema, por motivos como incorporar novas especificações e necessidades do usuário, reaproveitamento de classes em outros sistemas a correção de falhas de modelagem. Uma ferramenta deste tipo deve permitir ao usuário a maior variedade possível de alterações e, ao mesmo tempo, possibilitar um alto grau de independência lógica de dados, para reduzir ao máximo possível a necessidade de alteração dos programas de aplicação que utilizam o esquema. O modelo de dados utilizado está baseado nos modelos de outros sistemas orientados a objetos, como Orion é O2. Ele permite a definição de classes, atributos simples e construídos pelo usuário, métodos, como forma de encapsular os objetos e herança múltipla de atributos e métodos para subclasses. Além disso, para manter o histórico de modificações realizadas, versões de instâncias, classes e métodos são utilizadas. Versões de um objeto formam um grafo acíclico, sendo a versão mais recente a "default". Como forma de manter a coerência no uso de versões de diferentes objetos, o conceito de contextos de esquemas é definido. A proposta baseia-se no conceito de invariantes, condições básicas para a base de dados ser considerada válida e consistente pelo sistema. Invariantes estruturais e comportamentais são definidos e mantidos. Diversas operações que podem ser realizadas sobre um esquema são descritas, detalhando para cada uma as suas opções e efeitos. Alguns mecanismos auxiliares para aumentar a transparência de alterações de esquemas são esboçados. Como uma aplicação específica do mecanismo genérico apresentado, outro é desenvolvido para o ambiente STAR. Seu modelo de dados e os gerentes de versões e metodologia são explicados, tendo suas características mais relevantes para este trabalho detalhadas. Tomando o esquema de objeto como um esquema de dados e as tarefas do gerente de metodologias como métodos, o mecanismo também se baseia em invariantes que são utilizados para validar a correção das modificações realizadas, cuja semântica está descrita detalhadamente. O mecanismo definido revelou-se extremamente flexível e capaz de manter não só o histórico do desenvolvimento de determinada aplicação, como também alternativas de um mesmo sistema que esteja sendo construído utilizando um banco de dados orientado a objetos, tendo atendido satisfatoriamente aos requisitos básicos definidos inicialmente. / This work presents a schema evolution mechanism, based on an object oriented data model. Conceptual schema modifications are needed al any moment in the life cycle of a system, for example, to incorporate new specifications and users' solicitations, to reuse classes developed for other system and to correct modeling errors. This mechanism has to allow a great number of different operations and, at the same time, a high data logic independence to reduce the number of changes in applications programs. For this proposal we are considering an object oriented data model, similar to those existing in Orion and O2. Class definitions, simple attributes and attributes constructed by the user, methods to encapsulate objects and multiple inheritance of attributes and methods to subclasses are allowed. Instances, classes and methods are versionable. Connected directed acyclic graphs organize the versions of an object. There is one current version, which either is the most recent (the default) or one defined by the user. Schema contexts are introduced to keep track of the correspondence that exists among all the versions created, assuring the selection of a method version adequate for a version instance. The mechanism is based on schema invariants, that are basic conditions that always must be satisfied in order to insure that the schema is in a correct state. Structural and behavioral invariants are defined and checked by the system. The designer can use a complete set of operations to change the schema. The semantic of all operations is described, with its options and effects. Some auxiliary mechanisms are incorporated to facilitate schema change transparency. As an application, a generic mechanism for schema evolution is developed to the STAR framework. The data model, version and methodology managers of STAR are explained. The mechanism is based on invariants to validated changes considering an object schema as conceptual schema. and the methodology manager tasks like methods. The mechanism is extremely flexible and capable of maintaining the history of schema development and alternatives of classes ; methods and instances' descriptions. The previously defined characteristics are allowed in a satisfactorily way, resulting in a very useful tool for software design.

Este trabalho apresenta um mecanismo para evolução de esquemas para bancos de dados orientados a objetos. A necessidade de alteração do esquema conceitual de dados pode surgir em qualquer momento da vida de um sistema, por motivos como incorporar novas especificações e necessidades do usuário, reaproveitamento de classes em outros sistemas a correção de falhas de modelagem. Uma ferramenta deste tipo deve permitir ao usuário a maior variedade possível de alterações e, ao mesmo tempo, possibilitar um alto grau de independência lógica de dados, para reduzir ao máximo possível a necessidade de alteração dos programas de aplicação que utilizam o esquema. O modelo de dados utilizado está baseado nos modelos de outros sistemas orientados a objetos, como Orion é O2. Ele permite a definição de classes, atributos simples e construídos pelo usuário, métodos, como forma de encapsular os objetos e herança múltipla de atributos e métodos para subclasses. Além disso, para manter o histórico de modificações realizadas, versões de instâncias, classes e métodos são utilizadas. Versões de um objeto formam um grafo acíclico, sendo a versão mais recente a "default". Como forma de manter a coerência no uso de versões de diferentes objetos, o conceito de contextos de esquemas é definido. A proposta baseia-se no conceito de invariantes, condições básicas para a base de dados ser considerada válida e consistente pelo sistema. Invariantes estruturais e comportamentais são definidos e mantidos. Diversas operações que podem ser realizadas sobre um esquema são descritas, detalhando para cada uma as suas opções e efeitos. Alguns mecanismos auxiliares para aumentar a transparência de alterações de esquemas são esboçados. Como uma aplicação específica do mecanismo genérico apresentado, outro é desenvolvido para o ambiente STAR. Seu modelo de dados e os gerentes de versões e metodologia são explicados, tendo suas características mais relevantes para este trabalho detalhadas. Tomando o esquema de objeto como um esquema de dados e as tarefas do gerente de metodologias como métodos, o mecanismo também se baseia em invariantes que são utilizados para validar a correção das modificações realizadas, cuja semântica está descrita detalhadamente. O mecanismo definido revelou-se extremamente flexível e capaz de manter não só o histórico do desenvolvimento de determinada aplicação, como também alternativas de um mesmo sistema que esteja sendo construído utilizando um banco de dados orientado a objetos, tendo atendido satisfatoriamente aos requisitos básicos definidos inicialmente. / This work presents a schema evolution mechanism, based on an object oriented data model. Conceptual schema modifications are needed al any moment in the life cycle of a system, for example, to incorporate new specifications and users' solicitations, to reuse classes developed for other system and to correct modeling errors. This mechanism has to allow a great number of different operations and, at the same time, a high data logic independence to reduce the number of changes in applications programs. For this proposal we are considering an object oriented data model, similar to those existing in Orion and O2. Class definitions, simple attributes and attributes constructed by the user, methods to encapsulate objects and multiple inheritance of attributes and methods to subclasses are allowed. Instances, classes and methods are versionable. Connected directed acyclic graphs organize the versions of an object. There is one current version, which either is the most recent (the default) or one defined by the user. Schema contexts are introduced to keep track of the correspondence that exists among all the versions created, assuring the selection of a method version adequate for a version instance. The mechanism is based on schema invariants, that are basic conditions that always must be satisfied in order to insure that the schema is in a correct state. Structural and behavioral invariants are defined and checked by the system. The designer can use a complete set of operations to change the schema. The semantic of all operations is described, with its options and effects. Some auxiliary mechanisms are incorporated to facilitate schema change transparency. As an application, a generic mechanism for schema evolution is developed to the STAR framework. The data model, version and methodology managers of STAR are explained. The mechanism is based on invariants to validated changes considering an object schema as conceptual schema. and the methodology manager tasks like methods. The mechanism is extremely flexible and capable of maintaining the history of schema development and alternatives of classes ; methods and instances' descriptions. The previously defined characteristics are allowed in a satisfactorily way, resulting in a very useful tool for software design.

Graph-structured data (GSD) is a popular model to represent complex information in a wide variety of applications such as social networks, biological data management, digital libraries, and traffic networks. The flexibility of this model allows the information to evolve and easily integrate with heterogeneous data from many sources. In this dissertation we study three important problems on GSD. A consistent theme of our work is the use of automata methods and techniques to process and reason about GSD. First, we address the problem of answering queries on GSD in a distributed environment. We focus on regular path queries (RPQs) – given by regular expressions matching paths in graph-data. RPQs are the building blocks of almost any mechanism for querying GSD. We present a fault-tolerant, message-efficient, and truly distributed algorithm for answering RPQs. Our algorithm works for the larger class of weighted RPQs on weighted GSDs. Second, we consider the problem of answering RPQs on incomplete GSD, where different data sources are represented by materialized database views. We explore the connection between “certain answers” (CAs) and answers obtained from “view-based rewritings” (VBRs) for RPQs. CAs are answers that can be obtained on each database consistent with the views. Computing all of CAs for RPQs is NP-hard, and one has to resort to an exponential algorithm in the size of the data–view materializations. On the other hand, VBRs are query reformulations in terms of the view definitions. They can be used to obtain query answers in polynomial time in the size of the data. These answers are CAs, but unfortunately for RPQs, not all of the CAs can be obtained in this way. In this work, we show the surprising result that for RPQs under local semantics, using VBRs to answer RPQs gives all the CAs. The importance of this result is that under such semantics, the CAs can be obtained in polynomial time in the size of the data. Third, we focus on XML–an important special case of GSD. The scenario we consider is streaming XML between exchanging parties. The problem we study is flexible validation of streaming XML under the realistic assumption that the schemas of the exchanging parties evolve, and thus diverge from one another. We represent schemas by using Visibly Pushdown Automata (VPAs), which recognize Visibly Pushdown Languages (VPLs). We model evolution for XML by defining formal language operators on VPLs. We show that VPLs are closed under the defined language operators and this enables us to expand the schemas (for XML) in order to account for flexible or constrained evolution. / Graduate