›

Bài giảng Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ - Phần 1: Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

ppt 36 trang huongle 7350
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ - Phần 1: Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_thiet_ke_co_so_du_lieu_quan_he_phan_1_mo_hinh_co_s.ppt

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ - Phần 1: Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

  1. THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ (Relational Database Designing) Phần I – MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ (Relational Database Modal)
  2. Các Mô hình CSDL (p.1) Cơ Sở Dữ Liệu Là Gì ? • Dữ liệu = các thông tin cần lưu trữ vào máy tính để có thể truy xuất (access) và truy vấn (query) • CSDL = không gian chứa dữ liệu có tổ chức : – Có tương quan (relational) – Có cấu trúc : các mẫu tin (record), cột thuộc tính (column)
  3. Các Mô hình CSDL (p.2) Sự cần thiết của CSDL • Cung cấp khả năng truy vấn dữ liệu • Tránh sự dư thừa, trùng lắp dữ liệu • Liên kết chặt chẽ giữa dữ liệu và chương trình ứng dụng khai thác. ➔ Có nhiều mô hình CSDL khác nhau
  4. Các Mô hình CSDL (p.3) Hệ Quản Trị CSDL (Database Management System) • Là 1 phần mềm quản lý CSDL, cung cấp các dịch vụ xử lý (truy cập – truy vấn) CSDL cho – Nhà phát triển ứng dụng (lập trình viên) • Tập các hàm, thư viện mã lệnh truy xuất – Người dùng cuối (End-user) • Giao diện sử dụng để truy xuất
  5. Các Mô hình CSDL (p.4) Các Mô Hình CSDL • Mô hình phân cấp • Mô hình mạng • Mô hình quan hệ • Mô hình đối tượng • ➔ Các mô hình CSDL khác nhau có các Hệ Quản Trị CSDL tương ứng.
  6. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.1) Mô Hình CSDL Quan Hệ Do E.F.Codd đề xuất năm 1971, gồm: • Dữ liệu được mô tả thành tập các bảng (table) (dòng dữ liệu và cột thuộc tính). Các bảng có thể mô tả nội dung của 1 đối tượng/thực thể (Entity) hoặc 1 mối kết hợp (Relationship) • Một hệ thống các ký hiệu, phép toán và khái niệm (thuật ngữ) để mô tả dữ liệu. Trong phần trình bày tiếp theo, ta sẽ dựa vào ví dụ là CSDL Quản Lý Sinh Viên của 1 trường Đại Học
  7. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.2) – Các khái niệm Các Khái Niệm : Thuộc tính(Attribute) • Thuộc vào 1 kiểu dữ liệu đơn (Data Type) nhất định và có một miền giá trị. • Trong 1 Lược đồ quan hệ không được có 2 thuộc tính trùng tên. • Ký hiệu : A1,A2, B, C, Ví dụ : với đối tượng Học Sinh, ta có thể có các thuộc tính : Họ, Tên, Ngày sinh, Điểm trung bình,
  8. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.3) – Các khái niệm Lược đồ quan hệ (Relation Schema) (1) • Tập các thuộc tính của 1 đối tượng hoặc 1 mối kết hợp (1 bảng !) • Ký hiệu : – Q – Q với tập thuộc tính : Q(A1,A2, ,An) – Tập thuộc tính của Q : Q+
  9. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.4) Lược đồ quan hệ (Relation Schema) (2) • Tân từ của Lược đồ quan hệ : – Là phát biểu mô tả các ý nghĩa, điều kiện ràng buộc (giữa các thuộc tính) của lược đồ quan hệ. – Được phát biểu ở dạng ngôn ngữ tự nhiên hoặc ngôn ngữ hình thức, mã giả, Ví dụ : – Mỗi sinh viên chỉ có 1 mã sinh viên và không trùng với các sinh viên khác. – Ngày kết thúc học phần phải lớn hơn ngày bắt đầu học phần. –
  10. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.5) Lược đồ quan hệ (Relation Schema) (3) • Tập tất cả các Lược đồ quan hệ có trong 1 CSDL được gọi là Lược đồ CSDL. • Ký hiệu : R Ví dụ : trong CSDL Quản Lý Sinh Viên, R = Q1 = SINHVIEN(MaSV,Ho,Ten,NgaySinh,DiemTB) Q2 = HOCPHAN(MaHP,TenHP,SoTinChi) Q3 = DANGKY_HOCPHAN(MaSV,MaHP)
  11. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.6) Quan hệ (Relation) • Sự thể hiện của Lược đồ quan hệ tại một thời điểm nào đó được gọi là Quan hệ. • Ký hiệu : q, r, s, t, tương ứng với các Lược đồ quan hệ Q, R, S, T, Ví dụ : lược đồ Q = SINHVIEN(MaSV,Ho,Ten,NgaySinh,DiemTB) tại 1 thời điểm t nào đó có quan hệ q = { SV01, Nguyễn Văn, Tài, 12/10/1980, 6.9 SV02, Trần Thị, Chi, 19/12/1980, 7.5 SV03, Lý Văn, Sử, 27/8/1978, 8 }
  12. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.7) Bộ (Record) • Là 1 dòng / phần tử của Quan hệ • Là 1 tập các giá trị tương ứng với các thuộc tính của quan hệ • Ký hiệu : p, q, t, Ví dụ : Quan hệ q = { SV01, Nguyễn Văn, Tài, 12/10/1980, 6.9 SV02, Trần Thị, Chi, 19/12/1980, 7.5 SV03, Lý Văn, Sử, 27/8/1978, 8 } có 3 bộ
  13. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.8) Kết luận • Bộ Quan hệ • Thuộc tính Lược đồ quan hệ Lược đồ CSDL • Tân từ mô tả điều kiện, ràng buộc của các Thuộc tính trong Lược đồ quan hệ • Quan hệ là 1 thể hiện (instance) tại 1 thời điểm của Lược đồ quan hệ
  14. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.9) Siêu Khóa (Super Key) Cho Lược đồ quan hệ Q có thể hiện là quan hệ + q, s là 1 tập thuộc tính thuộc Q . t1,t2 là 2 bộ tùy ý thuộc q Ta ký hiệu t1.s là tập các giá trị của t1 trên tập thuộc tính s s’ = s + Ai s được gọi là 1 siêu khóa nếu và chỉ nếu :  q, t1, t2 : t1.s t2.s
  15. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.10) Khóa / Khóa chỉ định • Siêu khóa có ít thuộc tính nhất được gọi là Khóa hay Khóa chỉ định. ➔1 lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa • Trong lược đồ quan hệ, 1 khóa được chọn làm khóa chính (primary key). • Thuộc tính có tham gia vào khóa được gọi là thuộc tính khóa, ngược lại, được gọi là thuộc tính không khóa.
  16. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.11) Khóa ngoại (foreign key) (1) • 1 tập thuộc tính được gọi là Khóa ngoại của Lược đồ quan hệ Q nếu và chỉ nếu nó nó là tập thuộc tính của Q+ và là khóa của 1 lược đồ quan hệ khác. Ví dụ : Cho lược đồ cơ sở dữ liệu Quản Lý Sinh Viên, các lược đồ quan hệ : Q1 = SINHVIEN(MaSV,Ho,Ten,DiemTB) Q2 = HOCPHAN(MaHP,TenHP,SoTinChi) Q3 = DANGKY_HOCPHAN(MaSV,MaHP)
  17. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.12) Khóa ngoại (foreign key) (2) • {MaSV} là khóa của Q1 • {MaHP} là khóa của Q2 • {MaSV,MaHP} là khóa của Q3 • {MaSV}, {MaHP} là các khóa ngoại của Q3 Trong thiết kế CSDL, nhà thiết kế thường dựa vào các Tân từ để xác định khóa cho Lược đồ quan hệ.
  18. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.13) Các Phép Toán : Phép toán tập hợp Phép hợp (Union) :  Cho lược đồ quan hệ Q, với các quan hệ thể hiện q1, q2 Ta có : q1  q2 = q3 = {r : r q1  r q2 }
  19. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.14) Các Phép Toán : Phép giao (Intersection) Phép giao :  Cho lược đồ quan hệ Q, với các quan hệ thể hiện q1, q2 Ta có : q1  q2 = q3 = {r : r q1  r q2 }
  20. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.15) Các Phép Toán : Phép trừ (Minus, difference) Phép trừ : - Cho lược đồ quan hệ Q, với các quan hệ thể hiện q1, q2 Ta có : q1 - q2 = q3 = {r : r q1  r q2 }
  21. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.16) Tích Descartes Cho lược đồ quan hệ Q1(A1,A2, An) có quan hệ thể hiện là q1; Q2(B1,B2, Bm) có quan hệ thể hiện là q2 q1 x q2 = q3 , ta có : + + + q3 là 1 quan hệ của Q3 với Q3 = Q1 + Q2 + + q3 = {r : r.(Q1 ) q1  r.(Q2 ) q2}
  22. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.17) Tích Descartes – Ví dụ Cho lược đồ quan hệ Q1(MaSV,MaMH,DiemThi), Q2(MaMH,TenMH) có các quan hệ q1, q2 : q1 = MaSV MaMH DiemThi q2 = MaMH TenMH 99001 CSDL 5.0 CSDL Cơ sở dữ liệu 99002 CTDL 2.0 FOX Foxpro 99003 MANG 8.0 ➔ q3 = MaSV MaMH DiemThi MaMH TenMH 99001 CSDL 5.0 CSDL Cơ sở dữ liệu 99001 CSDL 5.0 FOX Foxpro 99002 CTDL 2.0 CSDL Cơ sở dữ liệu 99002 CTDL 2.0 FOX Foxpro 99003 MANG 8.0 CSDL Cơ sở dữ liệu 99003 MANG 8.0 FOX Foxpro
  23. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.18) Các Phép Toán : Phép toán quan hệ • Phép chiếu (Projection) _ Cho lược đồ quan hệ Q(A1,A2, An) với quan hệ thể hiện là q, X là 1 tập con của Q+ _ Phép chiếu của Q lên tập X (ký hiệu là Q[X]) tạo thành lược đồ quan hệ Q’ = Q[X] có Q’+ = X. _ t là 1 bộ nào đó của q, Phép chiếu của t lên tập X (ký hiệu là t[X] hay t.X) là 1 tập con của t chứa các giá trị ứng với các thuộc tính trong X _ Phép chiếu của q lên tập X (ký hiệu là q[X] hay q.X) tạo thành quan hệ q’ : q’ = q[X] = q.X = {t’ : t q, t.X = t’}
  24. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.19) Phép chiếu – Ví dụ q = MaSV MaMH DiemThi 99001 CSDL 5.0 99002 CTDL 2.0 99003 MANG 8.0 q.{MaMH} = q[{MaMH}] = MaMH CSDL CTDL MANG
  25. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.20) Phép chọn (Selection) Cho lược đồ quan hệ Q(A1,A2, An) với quan hệ thể hiện là q, E là 1 biểu thức điều kiện trên các bộ của q, t là 1 bộ nào đó của q. _ Nếu t thỏa điều kiện E, ta ký hiệu là t(E) hay t:E _ Phép chọn q trên (với) điều kiện E (ký hiệu là q(E) hay q:E) tạo thành q’ là tập con các bộ của q : q’ = q(E) = q:E = {t : t q  t(E)}
  26. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.21) Phép chọn – Ví dụ q = MaSV MaMH DiemThi 99001 CSDL 5.0 99002 CTDL 2.0 99003 MANG 8.0 E : q.DiemThi 5 q(E) = q:E = MaSV MaMH DiemThi 99001 CSDL 5.0 99003 MANG 8.0
  27. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.22) Phép kết (Join) Cho lược đồ quan hệ Q1(A1,A2, An) có quan hệ thể hiện là q1; Q2(B1,B2, Bm) có quan hệ thể hiện là q2; Ai và Bj là 2 thuộc tính có cùng miền giá trị, giả sử tồn tại 1 phép so sánh  trên miền giá trị của AI và BJ => Gọi q’3 = q1xq2 và Q3 là lược đồ quan hệ của q’3 ➔ Ai  Bj là 1 biểu thức điều kiện trên q’3
  28. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.23) Phép kết (t.t) • Phép kết giữa q1 và q2 trên điều kiện Ai  Bi (ký hiệu là A iθB j ) được xác định như sau : q3 = q1 q2 = {t : t1 q1,t2 q2  + t.Q1 = t1  + t.Q2 = t2  t1.Ai  t2.Bj } Hoặc : q3 = q1 q2 = q’3(Ai  Bj )
  29. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.24) Phép kết – Ví dụ MaSV MaMH DiemThi MaMH DiemDau q1 = q2 = 99001 CSDL 5.0 CSDL 4.0 99002 CSDL 2.0 MANG 7.0 99003 MANG 6.0 Ai = DiemThi ; Bj = DiemDau ;  : ‘>=’ AiθB j MaSV MaMH DiemThi MaMH DiemDau q3 = q1 q2 = 99001 CSDL 5.0 CSDL 4.0 99003 MANG 6.0 CSDL 4.0
  30. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.25) Phép kết – Kết luận • Phép kết thực chất là gộp của Tích Descartes và phép chọn ➔ Trình tự thực hiện phép kết : 1. Tạo tích Descartes 2. Thực hiện phép chọn với điều kiện E = AI  BJ
  31. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.26) Phép kết – Ứng dụng • Phép kết có rất nhiều ứng dụng trong thiết kế CSDL, đặc biệt khi thực hiện các truy vấn (query) • Ở slide 29, ta nhận thấy phép kết  chưa thực hiện đúng ý đồ của nhà thiết kế là tìm ra các sinh viên đạt điểm đậu các môn học tương ứng (bộ thứ 2 của q3 không đúng). Trong trường hợp này, ta dùng phép kết kép : q = q AiθB j ,Ckθ' Dl q 3 1 2 trong đó : Ck=q1.MaMH , Dl=q2.MaMH và ’ : ‘=’
  32. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.27) Phép kết tự nhiên (Natural Join) • Trong trường hợp  = ‘=’ , phép kết được gọi là Phép kết bằng • Trong trường hợp AI = BJ, và  = ‘=’ , phép kết được gọi là Phép kết tự nhiên ➔ Ví dụ ở slide 31, phép kết giữa Ck , Dl và ’ được gọi là kết tự nhiên. • Phép kết tự nhiên thường được sử dụng nhất trong thực tế
  33. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.28) Phép chia (Division) Cho lược đồ quan hệ Q1(A1,A2, An) có quan hệ thể hiện là q1; Q2(B1,B2, Bm) có quan hệ thể hiện là q2; và n > m. Phép chia q1 cho q2 tạo thành q3 với lược đồ quan hệ Q3 được định nghĩa như sau : + Q3 = {A1,A2, An-m} +  q3 = q1q2 = {t : t2 q2, t1 q1, t=t1.Q3 t2=t1.{An-m+1, ,An} }
  34. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.29) Phép chia – Ví dụ q1 q2 q3 A A A A A B1 B2 A A A q = q q = 1 2 3 4 5 c g 3 1 2 1 2 3 a b d c g e f a b d a b d e f e g c b c e e f e g c c g e g c e f a b e g c a b d t l
  35. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.31) Phép chia – Ví dụ (t.t) Đáp số là kết quả của phép chia quan hệ DANGKY_HOCPHAN cho quan hệ HOCPHAN.MAHP DANGKY_HOCPHAN  HOCPHAN.MAHP MaSV SV01 SV03
  36. Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (p.32) Các tính chất của Đại số quan hệ Giáo trình trang 9