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Integrity Constraints Revisited: From Exact to Approximate Implication

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Integrity Constraints Revisited: From Exact to Approximate Implication
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25
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Integrity constraints such as functional dependencies (FD), and multi-valued dependencies (MVD) are fundamental in database schema design. Likewise, probabilistic conditional independences (CI) are crucial for reasoning about multivariate probability distributions. The implication problem studies whether a set of constraints (antecedents) implies another constraint (consequent), and has been investigated in both the database and the AI literature, under the assumption that all constraints hold exactly. However, many applications today consider constraints that hold only approximately. In this paper we define an approximate implication as a linear inequality between the degree of satisfaction of the antecedents and consequent, and we study the relaxation problem: when does an exact implication relax to an approximate implication? We use information theory to define the degree of satisfaction, and prove several results. First, we show that any implication from a set of data dependencies (MVDs+FDs) can be relaxed to a simple linear inequality with a factor at most quadratic in the number of variables; when the consequent is an FD, the factor can be reduced to 1. Second, we prove that there exists an implication between CIs that does not admit any relaxation; however, we prove that every implication between CIs relaxes "in the limit". Finally, we show that the implication problem for differential constraints in market basket analysis also admits a relaxation with a factor equal to 1. Our results recover, and sometimes extend, several previously known results about the implication problem: implication of MVDs can be checked by considering only 2-tuple relations, and the implication of differential constraints for frequent item sets can be checked by considering only databases containing a single transaction.
Konsistenz <Informatik>NebenbedingungApproximationMehrrechnersystemMathematikMetropolitan area networkLebesgue-IntegralRelationale DatenbankComputeranimation
Konsistenz <Informatik>RelationentheorieEliminationsverfahrenNummernsystemNebenbedingungFundamentalsatz der AlgebraSystemverwaltungMultiplikationssatzProdukt <Mathematik>RechnernetzAbleitung <Infinitesimalrechnung>AnalysisBeobachtungsstudieRelationale DatenbankSoftwareKartesische KoordinatenDatenbankForcingRelationentheorieBestimmtheitsmaßGreen-FunktionKonditionszahlLebesgue-IntegralFunktion <Mathematik>Produkt <Mathematik>DifferentialAnalysisData MiningMinimalgradComputeranimation
NebenbedingungApproximationKonsistenz <Informatik>Physikalische TheorieInformationKreisbewegungAttributierte GrammatikRelationale DatenbankInformationOrbit <Mathematik>ExistenzsatzIndexberechnungSelbst organisierendes SystemMetropolitan area networkHoaxRichtungInformationstheorieApproximationstheorieLebesgue-IntegralSchnittmengeKategorie <Mathematik>Klassische PhysikComputeranimation
InstantiierungRelation <Informatik>Attributierte GrammatikRelationale DatenbankDatensatzComputeranimation
ApproximationApproximationstheorieSystemprogrammierungApproximationstheorieSelbst organisierendes SystemServiceorientierte ArchitekturIndexberechnungOntologie <Wissensverarbeitung>KonditionszahlZweiOffene MengeSigma-AlgebraLebesgue-IntegralKlasse <Mathematik>Ordnung <Mathematik>Logischer SchlussRelationale DatenbankAxiomatikComputeranimation
RechenschieberDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungBedingte UnabhängigkeitKonsistenz <Informatik>NebenbedingungTupelGleichmäßige KonvergenzTheoremÄquivalenzklasseTermFunktion <Mathematik>Attributierte GrammatikTermKonditionszahlEmpirische VerteilungsfunktionGleichverteilungTypentheorieRandverteilungCASE <Informatik>Exogene VariableTeilmengeEntropie <Informationstheorie>PunktInformationRelationale DatenbankRechter WinkelDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungGüte der AnpassungGruppenoperationQuick-SortOrdnung <Mathematik>Automatische HandlungsplanungComputeranimation
TheoremDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungPhysikalische TheorieInformationNebenbedingungApproximationRelationale DatenbankInformationstheorieWechselseitige InformationGrenzwertberechnungEmpirische VerteilungsfunktionSchwellwertverfahrenTheoremRelationale DatenbankSigma-AlgebraInformationOrdnung <Mathematik>Entropie <Informationstheorie>Physikalische TheorieEinflussgrößeDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungComputeranimation
Diskrete WahrscheinlichkeitsverteilungExogene VariableForcingAggregatzustandIndexberechnungKonditionszahlSkalenniveauSigma-AlgebraDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungBefehl <Informatik>Computeranimation
Diskrete WahrscheinlichkeitsverteilungKonditionszahlBefehl <Informatik>Sigma-AlgebraDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungInformationLambda-KalkülPhysikalische TheorieEinflussgrößeSummierbarkeitSchaltnetzExogene VariableFunktion <Mathematik>IndexberechnungArithmetisches MittelComputeranimation
ApproximationLogischer SchlussAxiomPCMCIAUngleichungKonditionszahlMultivariate AnalyseLogischer SchlussAxiomFigurierte ZahlLambda-KalkülEinflussgrößeResultanteWechselseitige InformationGruppenoperationCASE <Informatik>AxiomatikUngleichungEntropie <Informationstheorie>Sigma-AlgebraArithmetisches MittelComputersicherheitOrdnung <Mathematik>Content SyndicationIndexberechnungOrtsoperatorProzess <Informatik>UnrundheitInformationPhysikalisches SystemTeilmengeDatenflussGüte der AnpassungEinfache GenauigkeitAssoziativgesetzMetropolitan area networkKreisbogenQuaderComputeranimation
Gebundener ZustandVariableKonditionszahlLambda-KalkülVariableFunktion <Mathematik>InformationNäherungsverfahrenSummierbarkeitResultantePhysikalische TheorieExogene VariableEinflussgrößeBefehl <Informatik>Sigma-AlgebraUngleichungCASE <Informatik>ExistenzsatzArithmetisches MittelAutomatische IndexierungRechter WinkelComputeranimation
WahrscheinlichkeitsverteilungWechselseitige InformationDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungLambda-KalkülIndexberechnungWellenpaketComputeranimation
TheoremDiskrete WahrscheinlichkeitsverteilungVariableTheoremWahrscheinlichkeitsverteilungUngleichungVariableLambda-KalkülMultiplikationsoperatorAdditionEntropie <Informationstheorie>FehlermeldungTermKoeffizientGrenzwertberechnungGruppenoperationWorkstation <Musikinstrument>Funktion <Mathematik>Computeranimation
KoeffizientOffene MengeGebundener ZustandNebenbedingungKlasse <Mathematik>Reelle ZahlApproximationstheorieApproximationFunktion <Mathematik>Relationale DatenbankReelle ZahlOffene MengeGebundener ZustandKoeffizientKlasse <Mathematik>Nabel <Mathematik>Selbst organisierendes SystemVererbungshierarchieVerband <Mathematik>Formale SpracheComputeranimation
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