›

Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương IV: Đại số quan hệ

ppt 81 trang huongle 15621
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương IV: Đại số quan hệ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_co_so_du_lieu_chuong_iv_dai_so_quan_he.ppt

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương IV: Đại số quan hệ

  1. Chương 4 Đại số quan hệ
  2. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 2
  3. Giới thiệu Xét một số xử lý trên quan hệ NHANVIEN - Thêm mới một nhân viên - Chuyển nhân viên có tên là “Tùng” sang phòng số 1 - Cho biết họ tên và ngày sinh các nhân viên có lương trên 20000 TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHONG Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 51 Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 Quang Pham 11/10/1937 450 TV HN Nam 55000 1 3
  4. Giới thiệu (tt) Có 2 loại xử lý - Làm thay đổi dữ liệu (cập nhật)  Thêm mới, xóa và sửa - Không làm thay đổi dữ liệu (rút trích)  Truy vấn (query) Thực hiện các xử lý - Đại số quan hệ (Relational Algebra)  Biểu diễn câu truy vấn dưới dạng biểu thức - Phép tính quan hệ (Relational Calculus)  Biểu diễn kết quả - SQL (Structured Query Language) 4
  5. Nhắc lại Đại số - Toán tử (operator) - Toán hạng (operand) Trong số học - Toán tử: +, -, *, / - Toán hạng - biến (variables): x, y, z - Hằng (constant) - Biểu thức  (x+7) / (y-3)  (x+y)*z and/or (x+7) / (y-3) 5
  6. Đại số quan hệ Biến là các quan hệ - Tập hợp (set) Toán tử là các phép toán (operations) - Trên tập hợp  Hội  (union)  Giao  (intersec)  Trừ − (difference) - Rút trích 1 phần của quan hệ  Chọn  (selection)  Chiếu (projection) - Kết hợp các quan hệ  Tích Cartesian (Cartesian product)  Kết (join) - Đổi tên 6
  7. Đại số quan hệ (tt) Hằng số là thể hiện của quan hệ Biểu thức - Được gọi là câu truy vấn - Là chuỗi các phép toán đại số quan hệ - Kết quả trả về là một thể hiện của quan hệ 7
  8. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 8
  9. Phép toán tập hợp Quan hệ là tập hợp các bộ - Phép hội R  S - Phép giao R  S - Phép trừ R − S Tính khả hợp (Union Compatibility) - Hai lược đồ quan hệ R(A1, A2, , An) và S(B1, B2, , Bn) là khả hợp nếu  Cùng bậc n  Và có DOM(Ai)=DOM(Bi) , 1 i n Kết quả của , , và − là một quan hệ có cùng tên thuộc tính với quan hệ đầu tiên (R) 9
  10. Phép toán tập hợp (tt) Ví dụ NHANVIEN TENNV NGSINH PHAI THANNHAN TENTN NG_SINH PHAITN Tung 12/08/1955 Nam Trinh 04/05/1986 Nu Hang 07/19/1968 Nu Khang 10/25/1983 Nam Nhu 06/20/1951 Nu Phuong 05/03/1958 Nu Hung 09/15/1962 Nam Minh 02/28/1942 Nam Chau 12/30/1988 Nu Bậc n=3 DOM(TENNV) = DOM(TENTN) DOM(NGSINH) = DOM(NG_SINH) DOM(PHAI) = DOM(PHAITN) 10
  11. Phép hội Cho 2 quan hệ R và S khả hợp Phép hội của R và S - Ký hiệu R  S - Là một quan hệ gồm các bộ thuộc R hoặc thuộc S, hoặc cả hai (các bộ trùng lắp sẽ bị bỏ) R  S = { t / t R  t S } Ví dụ R A B S A B 1 2 2  3  1 11
  12. Phép giao Cho 2 quan hệ R và S khả hợp Phép giao của R và S - Ký hiệu R  S - Là một quan hệ gồm các bộ thuộc R đồng thời thuộc S R  S = { t / t R  t S } Ví dụ R A B S A B 1 2 2  3  1 12
  13. Phép trừ Cho 2 quan hệ R và S khả hợp Phép giao của R và S - Ký hiệu R − S - Là một quan hệ gồm các bộ thuộc R và không thuộc S R − S = { t / t R  t S } Ví dụ R A B S A B 1 2 2  3  1 13
  14. Các tính chất Giao hoán R  S = S  R R  S = S  R Kết hợp R  (S  T) = (R  S)  T R  (S  T) = (R  S)  T 14
  15. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 15
  16. Phép chọn Được dùng để lấy ra các bộ của quan hệ R Các bộ được chọn phải thỏa mãn điều kiện chọn P Ký hiệu  P (R) P là biểu thức gồm các mệnh đề có dạng - -  gồm , , , , , =  Các mệnh đề được nối lại nhờ các phép  ,  ,  16
  17. Phép chọn (tt) Kết quả trả về là một quan hệ - Có cùng danh sách thuộc tính với R - Có số bộ luôn ít hơn hoặc bằng số bộ của R Ví dụ (R) R A B C D  (A=B)(D>5) 1 7  5 7   12 3   23 10 17
  18. Phép chọn (tt) Phép chọn có tính giao hoán  p1 ( p2 (R)) = 18
  19. Ví dụ 1 Cho biết các nhân viên ở phòng số 4 - Quan hệ: NHANVIEN - Thuộc tính: PHG - Điều kiện: PHG=4 19
  20. Ví dụ 2 Tìm các nhân viên có lương trên 25000 ở phòng 4 hoặc các nhân viên có lương trên 30000 ở phòng 5 - Quan hệ: NHANVIEN - Thuộc tính: LUONG, PHG - Điều kiện:  LUONG>25000 và PHG=4 hoặc  LUONG>30000 và PHG=5 20
  21. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 21
  22. Phép chiếu Được dùng để lấy ra một vài cột của quan hệ R Ký hiệu A1, A2, , Ak(R) Kết quả trả về là một quan hệ - Có k thuộc tính - Có số bộ luôn ít hơn hoặc bằng số bộ của R Ví dụ R A B C 10 1 20 1 A,C (R)  30 1  40 2 22
  23. Phép chiếu (tt) Phép chiếu không có tính giao hoán X,Y (R) = X ( Y (R)) A1, A2, , An( A1, A2, , Am(R)) = 23
  24. Ví dụ 3 Cho biết họ tên và lương của các nhân viên - Quan hệ: NHANVIEN - Thuộc tính: HONV, TENNV, LUONG 24
  25. Ví dụ 4 Cho biết mã nhân viên có tham gia đề án hoặc có thân nhân 25
  26. Ví dụ 5 Cho biết mã nhân viên có người thân và có tham gia đề án 26
  27. Ví dụ 6 Cho biết mã nhân viên không có thân nhân nào 27
  28. Phép chiếu mở rộng Mở rộng phép chiếu bằng cách cho phép sử dụng các phép toán số học trong danh sách thuộc tính Ký hiệu F1, F2, , Fn (E) - E là biểu thức ĐSQH - F1, F2, , Fn là các biểu thức số học liên quan đến  Hằng số  Thuộc tính trong E 28
  29. Phép chiếu mở rộng (tt) Ví dụ - Cho biết họ tên của các nhân viên và lương của họ sau khi tăng 10% 29
  30. Chuỗi các phép toán Kết hợp các phép toán đại số quan hệ - Lồng các biểu thức lại với nhau A1, A2, , Ak (P (R)) P ( A1, A2, , Ak (R)) - Thực hiện từng phép toán một  B1 P (R)  B2 A1, A2, , Ak (Quan hệ kết quả ở B1) Cần đặt tên cho quan hệ 30
  31. Phép gán Được sử dụng để nhận lấy kết quả trả về của một phép toán - Thường là kết quả trung gian trong chuỗi các phép toán Ký hiệu  Ví dụ - B1 S  P (R) - B2 KQ  A1, A2, , Ak (S) 31
  32. Phép đổi tên Được dùng để đổi tên - Quan hệ Xét quan hệ R(B, C, D) S(R) : Đổi tên quan hệ R thành S - Thuộc tính X, C, D (R) : Đổi tên thuộc tính B thành X Đổi tên quan hệ R thành S và thuộc tính B thành X S(X,C,D)(R) 32
  33. Ví dụ 7 Cho biết họ và tên nhân viên làm việc ở phòng số 4 - Quan hệ: NHANVIEN - Thuộc tính: HONV, TENNV - Điều kiện: PHG=4 C1: HONV, TENNV (PHG=4 (NHANVIEN)) C2: NV_P4  PHG=4 (NHANVIEN) KQ  HONV, TENNV (NV_P4) KQ(HO, TEN)  HONV, TENNV (NV_P4) KQ(HO, TEN) ( HONV, TENNV (NV_P4)) 33
  34. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 34
  35. Phép tích Cartesian Được dùng để kết hợp các bộ của các quan hệ lại với nhau Ký hiệu R S Kết quả trả về là một quan hệ Q - Mỗi bộ của Q là tổ hợp giữa 1 bộ trong R và 1 bộ trong S - Nếu R có u bộ và S có v bộ thì Q sẽ có u v bộ - Nếu R có n thuộc tính và S có m thuộc tính thì Q sẽ có (n + m) thuộc tính (R+  Q+  ) 35
  36. Phép tích Cartesian (tt) Ví dụ R S R A B 1  2 S B C D 10 +  10 +  20 -  10 - 36
  37. Phép tích Cartesian (tt) Ví dụ unambiguous R A B R S A R.B S.B C D 1  2 1 10 + 1  10 + 1  20 - S B C D 1  10 -  2 10 + 10 +  2  10 +  10 +  2  20 -  20 -  2  10 -  10 - 37
  38. Phép tích Cartesian (tt) Thông thường theo sau phép tích Cartesian là phép chọn R S A=S.B (R S) A R.B S.B C D A R.B S.B C D 1 10 + 1 10 + 1  10 +  2  10 + 1  20 -  2  20 - 1  10 -  2 10 +  2  10 +  2  20 -  2  10 - 38
  39. Ví dụ 8 Với mỗi phòng ban, cho biết thông tin của người trưởng phòng - Quan hệ: PHONGBAN, NHANVIEN - Thuộc tính: TRPHG, MAPHG, TENNV, HONV, TENPHG MAPHG TRPHG NG_NHANCHUC Nghien cuu 5 333445555 05/22/1988 DieuTENPHG hanh MAPHG4 987987987TRPHG NG_NHANCHUC01/01/1995 MANV TENNV HONV Quan ly 1 888665555 06/19/1981 Nghien cuu 5 333445555 05/22/1988 333445555 Tung Nguyen Dieu hanh 4 987987987 01/01/1995 987987987 Hung Nguyen MANV TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG Quan ly 1 888665555 06/19/1981 888665555 Vinh Pham 333445555 Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 999887777 Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 987654321 Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 987987987 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 39
  40. Ví dụ 8 (tt) B1: Tích Cartesian PHONGBAN và NHANVIEN PB_NV  (NHANVIEN PHONGBAN) B2: Chọn ra những bộ thỏa TRPHG=MANV KQ  TRPHG=MANV(PB_NV) 40
  41. Ví dụ 9 Cho biết lương cao nhất trong công ty - Quan hệ: NHANVIEN - Thuộc tính: LUONG TENNV HONV LUONG LUONG Tung Nguyen 40000 40000 Hang Bui 25000 25000 Nhu Le 43000 43000 Hung Nguyen 38000 38000 41
  42. Ví dụ 9 (tt) B1: Chọn ra những lương không phải là lớn nhất R1  ( LUONG (NHANVIEN)) R2  NHAN_VIEN.LUONG < R1.LUONG(NHANVIEN R1) R3  NHAN_VIEN.LUONG (R2) B2: Lấy tập hợp lương trừ đi lương trong R3 KQ  LUONG (NHANVIEN) − R3 42
  43. Ví dụ 10 Cho biết các phòng ban có cùng địa điểm với phòng số 5 - Quan hệ: DIADIEM_PHG - Thuộc tính: DIADIEM, MAPHG - Điều kiện: MAPHG=5 Phòng 5 có tập hợp những Phòng nào có địa điểm nằm địa điểm nào? trong trong tập hợp đó? MAPHG DIADIEM MAPHG DIADIEM 1 TP HCM 1 TP HCM 4 HA NOI 4 HA NOI 5 VUNGTAU 5 VUNGTAU 5 NHATRANG 5 NHATRANG 5 TP HCM 5 TP HCM 43
  44. Ví dụ 10 (tt) B1: Tìm các địa điểm của phòng 5 DD_P5(DD)  DIADIEM (MAPHG=5 (DIADIEM_PHG)) B2: Lấy ra các phòng có cùng địa điểm với DD_P5 R1  MAPHG 5 (DIADIEM_PHG) R2  DIADIEM=DD (R1 DD_P5) KQ  MAPHG (R2) 44
  45. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết - Kết tự nhiên (Natural join) - Kết có điều kiện tổng quát (Theta join) - Kết bằng (Equi join) Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 45
  46. Phép kết Được dùng để tổ hợp 2 bộ có liên quan từ 2 quan hệ thành 1 bộ Ký hiệu R S - R(A1, A2, , An) và S(B1, B2, , Bm) Kết quả của phép kết là một quan hệ Q - Có n + m thuộc tính Q(A1, A2, , An, B1, B2, , Bm) - Mỗi bộ của Q là tổ hợp của 2 bộ trong R và S, thỏa mãn một số điều kiện kết nào đó  Có dạng Ai  Bj  Ai là thuộc tính của R, Bj là thuộc tính của S  Ai và Bj có cùng miền giá trị   là phép so sánh , =, , , , 46
  47. Phép kết (tt) Phân loại - Kết theta (theta join) là phép kết có điều kiện  Ký hiệu R C S  C gọi là điều kiện kết trên thuộc tính - Kết bằng (equi join) khi C là điều kiện so sánh bằng - Kết tự nhiên (natural join)  Ký hiệu R S hay R S  R+  S+   Kết quả của phép kết bằng bỏ bớt đi 1 cột giống nhau 47
  48. Phép kết (tt) Ví dụ phép kết theta R B<D S R A B C S D E 1 2 3 3 1 4 5 6 6 2 7 8 9 48
  49. Phép kết (tt) Ví dụ phép kết bằng R C=D S R A B C S D E 1 2 3 3 1 4 5 6 6 2 7 8 9 R C=S.C S R A B C S C D 1 2 3 3 1 4 5 6 6 2 7 8 9 49
  50. Phép kết (tt) Ví dụ phép kết tự nhiên R S R A B C S C D A A B B C C S.CD D 1 2 3 3 1 1 1 2 2 3 3 3 1 1 4 5 6 6 2 4 4 5 5 6 6 6 2 2 7 8 9 50
  51. Ví dụ 11 Cho biết nhân viên có lương hơn lương của nhân viên ‘Tùng’ - Quan hệ: NHANVIEN - Thuộc tính: LUONG 51
  52. Ví dụ 12 Với mỗi nhân viên, hãy cho biết thông tin của phòng ban mà họ đang làm việc - Quan hệ: NHANVIEN, PHONGBAN 52
  53. Ví dụ 13 Với mỗi phòng ban hãy cho biết các địa điểm của phòng ban đó - Quan hệ: PHONGBAN, DDIEM_PHG 53
  54. Ví dụ 8 Với mỗi phòng ban hãy cho biết thông tin của người trưởng phòng - Quan hệ: PHONGBAN, NHANVIEN 54
  55. Ví dụ 9 Cho biết lương cao nhất trong công ty - Quan hệ: NHANVIEN - Thuộc tính: LUONG 55
  56. Ví dụ 10 Cho biết phòng ban có cùng địa điểm với phòng 5 - Quan hệ: DDIEM_PHG 56
  57. Tập đầy đủ các phép toán ĐSQH Tập các phép toán , , , −,  được gọi là tập đầy đủ các phép toán ĐSQH - Nghĩa là các phép toán có thể được biểu diễn qua chúng - Ví dụ  RS = RS − ((R−S)  (S−R))  R CS = C(R S) 57
  58. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 58
  59. Phép chia Được dùng để lấy ra một số bộ trong quan hệ R sao cho thỏa với tất cả các bộ trong quan hệ S Ký hiệu R  S - R(Z) và S(X)  Z là tập thuộc tính của R, X là tập thuộc tính của S  X  Z Kết quả của phép chia là một quan hệ T(Y) - Với Y=Z-X - Có t là một bộ của T nếu với mọi bộ tS S, tồn tại bộ tR R thỏa 2 điều kiện R(Z) S(X) T(Y)  tR(Y) = t X Y  tR(X) = tS(X) 59
  60. Phép chia (tt) Ví dụ R  S R A B C D E S D E a a 1 a 1 a  a 1 b 1 a  b 1  a  a 1  a  b 3  a  a 1  a  b 1  a  b 1 60
  61. Ví dụ 14 Cho biết mã nhân viên tham gia tất cả các đề án - Quan hệ: PHANCONG, DEAN - Thuộc tính: MANV 61
  62. Ví dụ 15 Cho biết mã nhân viên tham gia tất cả các đề án do phòng số 4 phụ trách - Quan hệ: PHANCONG, DEAN - Thuộc tính: MANV - Điều kiện: PHONG=4 62
  63. Phép chia (tt) Biểu diễn phép chia thông qua tập đầy đủ các phép toán ĐSQH Q1  Y (R) Q2  Q1 S Q3  Y(Q2 − R) T  Q1 − Q2 63
  64. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác - Hàm kết hợp (Aggregation function) - Phép gom nhóm (Grouping) - Phép kết ngoài (Outer join) Các thao tác cập nhật trên quan hệ 64
  65. Hàm kết hợp Nhận vào tập hợp các giá trị và trả về một giá trị đơn - AVG - MIN - MAX - SUM - COUNT 65
  66. Hàm kết hợp (tt) Ví dụ SUM(B) = 10 R A B 1 2 AVG(A) = 1.5 3 4 MIN(A) = 1 1 2 1 2 MAX(B) = 4 COUNT(A) = 4 66
  67. Phép gom nhóm Được dùng để phân chia quan hệ thành nhiều nhóm dựa trên điều kiện gom nhóm nào đó Ký hiệu G1, G2, , GnIF1(A1), F2(A2), , Fn(An)(E) - E là biểu thức ĐSQH - G1, G2, , Gn là các thuộc tính gom nhóm - F1, F2, , Fn là các hàm - A1, A2, , An là các thuộc tính tính toán trong hàm F 67
  68. Phép gom nhóm (tt) Ví dụ ISUM(C)(R) R A B C 2 7 4 7  2 3  2 10 AISUM(C)(R) 68
  69. Ví dụ 16 Tính số lượng nhân viên và lương trung bình của cả công ty 69
  70. Ví dụ 17 Tính số lượng nhân viên và lương trung bình của từng phòng ban 70
  71. Phép kết ngoài Mở rộng phép kết để tránh mất mát thông tin - Thực hiện phép kết - Lấy thêm các bộ không thỏa điều kiện kết Có 3 hình thức - Mở rộng bên trái - Mở rộng bên phải - Mở rộng 2 bên 71
  72. Ví dụ 18 Cho biết họ tên nhân viên và tên phòng ban mà họ phụ trách nếu có - Quan hệ: NHANVIEN, PHONGBAN - Thuộc tinh: TENNV, TENPH R1  NHANVIEN PHG=MAPHG PHONGBAN KQ  HONV,TENNV, TENPHG (R1) TENNV HONV TENPHG Tung Nguyen Nghien cuu Hang Bui null Nhu Le null Vinh Pham Quan ly 72
  73. Nội dung chi tiết Giới thiệu Đại số quan hệ Phép toán tập hợp Phép chọn Phép chiếu Phép tích Cartesian Phép kết Phép chia Các phép toán khác Các thao tác cập nhật trên quan hệ 73
  74. Các thao tác cập nhật Nội dung của CSDL có thể được cập nhật bằng các thao tác - Thêm (insertion) - Xóa (deletion) - Sửa (updating) Các thao tác cập nhật được diễn đạt thông qua phép toán gán Rnew  các phép toán trên Rold 74
  75. Thao tác thêm Được diễn đạt Rnew  Rold  E - R là quan hệ - E là một biểu thức ĐSQH Ví dụ - Phân công nhân viên có mã 123456789 làm thêm đề án mã số 20 với số giờ là 10 PHANCONG  PHANCONG  (‘123456789’, 20, 10) 75
  76. Thao tác xóa Được diễn đạt Rnew  Rold − E - R là quan hệ - E là một biểu thức ĐSQH Ví dụ - Xóa các phân công đề án của nhân viên 123456789 PHANCONG  PHANCONG − MANV=‘123456789’(PHANCONG) 76
  77. Ví dụ 19 Xóa những phân công đề án có địa điểm ở ‘Ha Noi’ 77
  78. Thao tác sửa Được diễn đạt Rnew  F1, F2, , Fn (Rold) - R là quan hệ - Fi là biểu thức tính toán cho ra giá trị mới của thuộc tính Ví dụ - Tăng thời gian làm việc cho tất cả nhân viên lên 1.5 lần PHANCONG  MA_NVIEN, SODA, THOIGIAN*1.5(PHANCONG) 78
  79. Ví dụ 20 Các nhân viên làm việc trên 30 giờ sẽ được tăng thời gian làm việc lên 1.5 lần, còn lại tăng lên 2 lần 79
  80. Bài tập về nhà Đọc - Phép toán quan hệ trên BAG / 214-220 Bài tập - 5.2.1 / 207-210 - 5.2.4 / 210-212 80