Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 3: Mô hình dữ liệu quan hệ

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 3: Mô hình dữ liệu quan hệ

1. Chương 3 Mô hình dữ liệu quan hệ
2. Nội dung chi tiết Giới thiệu Các khái niệm của mô hình quan hệ Ràng buộc toàn vẹn Các đặc trưng của quan hệ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 2
3. Giới thiệu Do tiến sĩ E. F. Codd đưa ra - “A Relation Model for Large Shared Data Banks”, Communications of ACM, 6/1970 Cung cấp một cấu trúc dữ liệu đơn giản và đồng bộ - Khái niệm Quan hệ Có nền tảng lý thuyết vững chắc - Lý thuyết tập hợp Là cơ sở của các HQT CSDL thương mại - Oracle, DB2, SQL Server Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 3
4. Nội dung chi tiết Giới thiệu Các khái niệm của mô hình quan hệ - Quan hệ (Relation) - Thuộc tính (Attribute) - Lược đồ (Schema) - Bộ (Tuple) - Miền giá trị (Domain) Ràng buộc toàn vẹn Các đặc trưng của quan hệ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 4
5. Quan hệ Các thông tin lưu trữ trong CSDL được tổ chức thành bảng (table) 2 chiều gọi là quan hệ 1 cột là 1 thuộc tính của KHOA 1 dòng là 1 nhân viên Tên quan hệ là KHOA Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 5
6. Quan hệ (tt) Quan hệ gồm - Tên - Tập hợp các cột  Cố định  Được đặt tên  Có kiểu dữ liệu - Tập hợp các dòng  Thay đổi theo thời gian Một dòng ~ Một thực thể Quan hệ ~ Tập thực thể Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 6
7. Thuộc tính Tên các cột của quan hệ Mô tả ý nghĩa cho các giá trị tại cột đó Tất cả các dữ liệu trong cùng 1 một cột đều có dùng kiểu dữ liệu Thuộc tính Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 7
8. Lược đồ Lược đồ quan hệ - Tên của quan hệ - Tên của tập thuộc tính Lược đồ quan hệ KHOA(MÃKHOA, TÊNKHOA, NĂMTL, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI, NGÀYNHẬN CHỨC) Là tập hợp Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 8
9. Lược đồ (tt) Lược đồ CSDL - Gồm nhiều lược đồ quan hệ GIÁOVIÊN (MÃGV, HỌTÊN, LƯƠNG, PHÁI, NGÀYSINH, SỐNHÀ, ĐƯỜNG, QUẬN, THÀNHPHỐ, GVQLCM, MÃBM) GV_ĐT (MÃGV, ĐIỆNTHOẠI) BỘMÔN (MÃBM, TÊNBM, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI, TRƯỞNGBM, MÃKHOA, NGÀYNHẬNCHỨC) KHOA (MÃKHOA, TÊNKHOA, NĂMTL, PHÒNG, ĐIỆNTHOAI, TRƯỞNGKHOA, NGÀYNHẬNCHỨC) ĐỀTÀI (MÃĐT, TÊNĐT, KINHPHÍ, CẤPQL, NGÀYBĐ, NGÀYKT, MÃCĐ, GVCNĐT) CHỦĐỀ (MÃCĐ, TÊNCĐ) CÔNGVIỆC (MÃĐT, STT, TÊNCV, NGÀYBĐ, NGÀYKT) THAMGIAĐT(MÃGV, MÃĐT, STT, PHỤCẤP, KẾTQUẢ) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 9
10. Bộ Là các dòng của quan hệ (trừ dòng tiêu đề - tên của các thuộc tính) Thể hiện dữ liệu cụ thể của các thuộc tính trong quan hệ Dữ liệu cụ thể của thuộc tính Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 10
11. Miền giá trị Là tập các giá trị nguyên tố gắn liền với một thuộc tính - Kiểu dữ liệu cơ sở  Chuỗi ký tự (string)  Số (integer) - Các kiểu dữ liệu phức tạp  Tập hợp (set)  Danh sách (list)  Mảng (array) Không được chấp nhận  Bản ghi (record) Ví dụ - TÊNKHOA: string - NĂMTL: integer Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 11
12. Định nghĩa hình thức Lược đồ quan hệ - Cho A1, A2, , An là các thuộc tính - Có các miền giá trị D1, D2, , Dn tương ứng - Ký hiệu R(A1:D1, A2:D2, , An:Dn) là một lược đồ quan hệ - Bậc của lược đồ quan hệ là số lượng thuộc tính trong lược đồ - KHOA (MÃKHOA: string, TÊNKHOA: string, NĂMTL: integer, PHÒNG: string, ĐIỆNTHOAI: string, TRƯỞNGKHOA: string, NGÀYNHẬNCHỨC:date). KHOA là một lược đồ bậc 7 mô tả đối tượng KHOA  MÃKHOA là một thuộc tính có miền giá trị là chuỗi  NĂMTL là một thuộc tính có miền giá trị là số nguyên. Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 12
13. Định nghĩa hình thức (tt) Quan hệ (hay thể hiện quan hệ) - Một quan hệ r của lược đồ quan hệ R(A1, A2, , An), ký hiệu r(R), là một tập các bộ r = {t1, t2, , tk} - Trong đó mỗi ti là 1 danh sách có thứ tự của n giá trị ti=  Mỗi vj là một phần tử của miền giá trị DOM(Aj) hoặc giá trị rỗng MÃKHOA TÊNKHOA NĂMTL PHÒNG ĐIỆNTHOAI TRƯỞNGKHOA NGÀYNHẬNCHỨC t1 CNTT Công nghệ thông tin 1995 B11 0838123456 002 20/02/2005 t2 VL Vật lý 1976 B21 0838223223 005 18/09/2003 SH Sinh học 1980 B31 0838454545 004 11/10/2000 t3 t4 HH Hóa học 1980 B41 NULL 007 15/10/2001 vi Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 13
14. Tóm tắt các ký hiệu Lược đồ quan hệ R bậc n - R(A1, A2, , An) - R là tên lược đồ quan hệ Quan hệ (thể hiện quan hệ) - r, q, s Bộ - t, u, v Miền giá trị của thuộc tính A - DOM(A) hay MGT(A) Giá trị tại thuộc tính A của bộ thứ t - t.A hay t[A] Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 14
15. Nội dung chi tiết Giới thiệu Các khái niệm của mô hình quan hệ Ràng buộc toàn vẹn - Siêu khóa - Khóa - Khóa chính - Tham chiếu - Khóa ngoại Các đặc trưng của quan hệ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 15
16. Ràng buộc toàn vẹn RBTV (Integrity Constraint) - Là những qui tắc, điều kiện, ràng buộc cần được thỏa mãn cho mọi thể thiện của CSDL quan hệ RBTV được mô tả khi định nghĩa lược đồ quan hệ RBTV được kiểm tra khi các quan hệ có thay đổi Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 16
17. Siêu khóa Các bộ trong quan hệ phải khác nhau từng đôi một Siêu khóa (Super Key) - Gọi SK là một tập con khác rỗng các thuộc tính của R - SK là siêu khóa khi r,  t1,t2 r, t1 t2 t1[SK] t2[SK] - Siêu khóa là tập các thuộc tính dùng để xác định tính duy nhất của mỗi bộ trong quan hệ - Mọi lược đồ quan hệ có tối thiểu một siêu khóa Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 17
18. Khóa Định nghĩa - Gọi K là một tập con khác rỗng các thuộc tính của R - K là khóa nếu thỏa đồng thời 2 điều kiện  K là một siêu khóa của R   K’  K , K’ K , K’ không phải là siêu khóa của R Nhận xét - Khóa là siêu khóa bé nhất - Giá trị của khóa dùng để nhận biết một bộ trong quan hệ - Khóa là một đặc trưng của lược đồ quan hệ, không phụ thuộc vào thể thiện quan hệ - Khóa được xây dựng dựa vào ý nghĩa của một số thuộc tính trong quan hệ - Lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 18
19. Khóa chính Xét quan hệ KHOA(MÃKHOA, TÊNKHOA, NĂMTL, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI, NGÀYNHẬN CHỨC) - Có 2 khóa  MÃKHOA  TÊNKHOA, NĂMTL, PHÒNG - Khi cài đặt quan hệ thành bảng (table)  Chọn 1 khóa làm cơ sở để nhận biết các bộ Khóa có ít thuộc tính hơn  Khóa được chọn gọi là khóa chính (PK - primary key) Các thuộc tính khóa chính phải có giá trị khác null Các thuộc tính khóa chính thường được gạch dưới KHOA(MÃKHOA, TÊNKHOA, NĂMTL, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI, NGÀYNHẬN CHỨC) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 19
20. Tham chiếu Một bộ trong quan hệ R, tại thuộc tính A nếu nhận một giá trị từ một thuộc tính B của quan hệ S, ta gọi R tham chiếu S - Bộ được tham chiếu phải tồn tại trước TÊNKHOA MÃKHOA S CNTT 5 VL 4 TOÁN 1 MÃBM TÊNBM PHÒNG ĐiỆNTHOẠI MÃKHOA HTTT Hệ thống thông tin I84 838125125 5 R CNPM Công nghệ phần mềm I82 838126126 4 VLDT Vật lý điện tử F203 838127127 4 VLƯD Vật lý ứng dụng F205 838128128 5 Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 20
21. Khóa ngoại Xét 2 lược đồ R và S - Gọi FK là tập thuộc tính khác rỗng của R - FK là khóa ngoại của R khi  Các thuộc tính trong FK phải có cùng miền giá trị với các thuộc tính khóa chính của S  Giá trị tại FK của một bộ t1 R Hoặc bằng giá trị tại khóa chính của một bộ t2 S Hoặc bằng giá trị rỗng Khóa ngoại Ví dụ BỘMÔN (MÃBM, TÊNBM, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI, TRƯỞNGBM, MÃKHOA, NGÀYNHẬNCHỨC) KHOA (MÃKHOA, TÊNKHOA, NĂMTL, PHÒNG, ĐIỆNTHOAI, TRƯỞNGKHOA, NGÀYNHẬNCHỨC) Khóa chính Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 21
22. Khóa ngoại (tt) Nhận xét - Trong một lược đồ quan hệ, một thuộc tính vừa có thể tham gia vào khóa chính, vừa tham gia vào khóa ngoại - Khóa ngoại có thể tham chiếu đến khóa chính trên cùng 1 lược đồ quan hệ - Có thể có nhiều khóa ngoại tham chiếu đến cùng một khóa chính - Ràng buộc tham chiếu = Ràng buộc khóa ngoại Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 22
23. Khóa ngoại (tt) GIÁOVIÊN MãGV HọTên Lương Phái NgàySinh SốNhà Đường Quận ThànhPhố GVQL MãBM GV_DT MãGV ĐiệnThoại BỘMÔN MãKhoa TrưởngBM NgàyNhậnChức ĐiệnThoại MãBM TênBM Phòng KHOA TrưởngKhoa NgàyNhậnChức TênKhoa NămTL Phòng ĐiệnThoại MãKhoa ĐỀTÀI GVCNĐT MãĐT TênĐT KinhPhí CấpQL NgàyBĐ NgàyKT MãCĐ CÔNGVIỆC CHỦĐỀ MãĐT STT TênCV NgàyBĐ NgàyKT MãCĐ TênCĐ PHÂNCÔNG MãGV MãĐT STT PhụCấp KếtQuả Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 23
24. Nội dung chi tiết Giới thiệu Các khái niệm của mô hình quan hệ Ràng buộc toàn vẹn Các đặc trưng của quan hệ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 24
25. Các đặc trưng của quan hệ Thứ tự các bộ trong quan hệ là không quan trọng HONV TENNV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHONG Nguyen Tung 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 Bui Hang 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 Le Nhu 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 Nguyen Hung 09/15/1962 null Nam 38000 5 Thứ tự giữa các giá trị trong một bộ là quan trọng Bộ khác Bộ Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 25
26. Các đặc trưng của quan hệ (tt) Mỗi giá trị trong một bộ - Hoặc là một giá trị nguyên tố - Hoặc là một giá trị rỗng (null) Không có bộ nào trùng nhau Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 26
27. Nội dung chi tiết Giới thiệu Các khái niệm của mô hình quan hệ Ràng buộc toàn vẹn Các đặc trưng của quan hệ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ - Các qui tắc chuyển đổi Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 27
28. Các qui tắc chuyển đổi (1) Tập thực thể - Các tập thực thể (trừ tập thực thể yếu) chuyển thành các quan hệ có cùng tên và tập thuộc tính GIÁOVIÊN (MÃGV, HỌTÊN, LƯƠNG, PHÁI, NGÀYSINH) BỘMÔN (MÃBM, TÊNBM, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 28
29. Các qui tắc chuyển đổi (1) Tập thực thể - Các thuộc tính con trong thuộc tính kết hợp chuyển thành các thuộc tính bình thường trong quan hệ GIÁOVIÊN (MÃGV, HỌTÊN, LƯƠNG, PHÁI, NGÀYSINH, SỐNHÀ, ĐƯỜNG, QUẬN, THÀNHPHỐ) BỘMÔN (MÃBM, TÊNBM, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 29
30. Các qui tắc chuyển đổi (1) Tập thực thể - Các thuộc tính đa trị chuyển thành quan hệ mới với khóa chính là khóa chính của quan hệ và tên thuộc tính GIÁOVIÊN (MÃGV, HỌTÊN, LƯƠNG, PHÁI, NGÀYSINH, SỐNHÀ, ĐƯỜNG, QUẬN, THÀNHPHỐ) GV_ĐT (MÃGV, ĐIỆNTHOẠI) BỘMÔN (MÃBM, TÊNBM, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 30
31. Các qui tắc chuyển đổi (tt) (2) Thực thể yếu - Chuyển thành một quan hệ  Có cùng tên với thực thể yếu  Thêm vào thuộc tính khóa của quan hệ liên quan ĐỀTÀI (MÃĐT, TÊNĐT, KINHPHÍ, CẤPQL, NGÀYBĐ, NGÀYKT) CÔNGVIỆC (MÃĐT, STT, TÊNCV, NGÀYBĐ, NGÀYKT) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 31
32. Các qui tắc chuyển đổi (tt) (3) Mối quan hệ - (3a) Một-Nhiều  Thêm vào quan-hệ-một thuộc tính khóa của quan-hệ-nhiều GIÁOVIÊN (MÃGV, HỌTÊN, LƯƠNG, PHÁI, NGÀYSINH, SỐNHÀ, ĐƯỜNG, QUẬN, THÀNHPHỐ, MÃBM) BỘMÔN (MÃBM, TÊNBM, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 32
33. Các qui tắc chuyển đổi (tt) (3) Mối quan hệ - (3b) Một-Một  Hoặc thêm vào quan hệ này thuộc tính khóa của quan hệ kia  Hoặc thêm thuộc tính khóa vào cả 2 quan hệ GIÁOVIÊN (MÃGV, HỌTÊN, LƯƠNG, PHÁI, NGÀYSINH, SỐNHÀ, ĐƯỜNG, QUẬN, THÀNHPHỐ, MÃBM) BỘMÔN (MÃBM, TÊNBM, PHÒNG, ĐIỆNTHOẠI, TRƯỞNGBM, NGÀYNHẬNCHỨC) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 33
34. Các qui tắc chuyển đổi (tt) (3) Mối quan hệ - (3c) Nhiều-Nhiều  Tạo một quan hệ mới có Tên quan hệ là tên của mối quan hệ Thuộc tính là những thuộc tính khóa của các tập thực thể liên quan CHỦĐỀ (MÃCĐ, TÊNCĐ) CÔNGVIỆC (MÃĐT, STT, TÊNCV, NGÀYBĐ, NGÀYKT) THAMGIAĐT(MÃGV, MÃĐT, STT, PHỤCẤP, KẾTQUẢ) Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 34
35. Bài tập về nhà Ebook: Elmasri Navathe - Fundamentals Of Database Systems, Fourth Edition Đọc: chương 5 và chương 7 Bài tập - 5.10 – 5.16 - 7.3 – 7.6 Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 35
36. Bài tập tại lớp Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 36
37. Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 37