Slide bài giảng Hệ thống thông tin quản lý (Chương 4)

Biết được vị thế của hệ thống thông tin và vận dụng được kiến thức này vào công việc sẽ tạo cho người dùng cơ hội thành công trong nghề nghiệp, cơ quan, tổ chức đạt được mục tiêu và xã hội có chất lượng cuộc sống cao hơn

Chương 4THIẾT KẾ DỮ LIỆU

I MÔ HÌNH QUAN NIỆM DỮ LIỆU

1.1 KHÁI NIỆM

Mô hình quan niệm dữ liệu là mô hình mô

tả dữ liệu của hệ thống thông tin

Mô hình này độc lập với các lựa chọn môi trường cài đặt; là công cụ cho phép người phân tích thể hiện dữ liệu của hệ thống ở mức quan niệm

Mô hình này cũng là cơ sở để trao đổi giữa những người phân tích và người yêu cầu phân tích hệ thống

Nhiều kiểu mô hình quan niệm dữ liệu đã được nghiên cứu, ở đây chúng tôi sử dụng mô hình thực thể - mối kết hợp, một mô hình xuất phát từ lý thuyết cơ sở dữ liệu nên từ đây

có thể thiết kế được cơ sở dữ liệu dạng chuẩn cao

1.2 TIẾP CẬN TRỰC GIÁC

Khi tiếp cận trực giác về mặt dữ liệu thì trước hết người phân tích phải tiếp cận (xác định) được các yếu tố thông tin của hệ thống ấy

Ví dụ: Với một hệ quản lý đào tạo có các yếu tố thông tin sau:

- Họ tên sinh viên, Ngày sinh, Nơi sinh, Tên môn học, Số tín chỉ, Điểm ,

Một số các yếu tố thông tin của hệ thống xác định một đối tượng thông tin Hệ thống

có nhiều đối tượng thông tin

Ví dụ: Với hệ thống quản lý đào tạo ta có các đối tượng:

Môn học: Tên môn học, Số tín chỉ.

Sinh viên: Họ tên sinh viên, Ngày sinh,

Nơi sinh

Giữa các đối tượng trên hình thành một mối liên hệ với nhau

Ví dụ: Yếu tố thông tin Điểm chỉ tồn tại khi

xét mối quan hệ giữa hai đối tượng Sinh viên

và Môn học.

1.3. THỰC THỂ (ENTYTRI):

1 Khái niệm

Một thực thể là một hình ảnh cụ thể của một đối tượng quản lý trong hệ thống thông tin quản lý

Một thực thể được nhận diện bằng một số thuộc tính của nó Thuộc tính (Attribute) của thực thể là yếu tố thông tin cụ thể để tạo thành một thực thể

Mỗi thực thể được đặc trưng bởi tên thực thể và danh sách các thuộc tính của nó Mỗi thuộc tính của thực thể có một miền giá trị xác định

Người ta dùng ký hiệu sau để mơ tả một

thực thể:

Một t D1xD2x…xDn với Di=Dom(Thuộc tính i) gọi là một bộ, hay một thể hiện, hay

một phần tử của thực thể

TÊN THỰC

THỂ

-Thuộc tính 1 -Thuộc tính 2

- … -Thuộc tính N

Ví du : Thực thể NHÂN VIÊN gồm có các thuộc tính: Mã nhân viên, họ nhân viên, tên nhân viên, ngày sinh, đơn vị, nơi sinh

t=(15111.0121, Lê Văn, Tâm, 12/08/1978, Phòng Tổ chức, TP Nha Trang tỉnh Khánh Hòa) là một phần tử của NHÂN VIÊN mà ta

gọi tắc là một nhân viên.

Theo nguyên tắc này, ta phải loại bỏ tất cả các thuộc tính phụ thuộc tuyến tính ra khỏi thực thể.

 Ví dụ 1:

Được đổi thành

THÍ SINH

Số BD

Họ TS Tên TS Điểm M1 Điểm M2 Điểm M3

Tổng SĐ Kết quả

Được đổi thành

THÍ SINH

Số BD

Họ TS Tên TS Điểm M1 Điểm M2 Điểm M3

b) Nguyên tắc 2:

Tất cả các thuộc tính của một thực thể là đơn trị

Nghĩa là mỗi phần tử của thực thể nếu có giá trị tại một thuộc tính thì giá trị đó là duy nhất

Khi một thuộc tính của thực thể là đa trị thì

ta tách thuộc tính ấy thành một thực thể độc lập

Ví dụ: Trong bài toán quản lý công chức và

tiền lương, các thuộc tính Cha, mẹ, vợ hay

chồng là thuộc tính đơn trị của thực thể

CÔNG CHỨC vì một công chức có duy nhất một cha, một mẹ, một vợ hay chồng Còn các

thuộc tính: Con, Anh em là thuộc tính đa trị

của thực thể CÔNG CHỨC vì một công chức

có thể có nhiều con, nhiều anh em Ta phải tổ chức CON, ANH EM thành các thực thể độc lập

CÔNG CHỨC

Mã công chức

Họ CC Tên CC

Ví dụ: Trong NHÂN VIÊN ta đưa thêm

thuộc tính Mã nhân viên làm khóa.

Trong biểu diễn thực thể, những thuộc tính khóa được gạch dưới.

NHÂN VIÊN

Mã nhân viên

Họ nhân viên Tên nhân viên

Thì phải tách thuộc tính ấy thành một thực

thể riêng có tên là tên thuộc tính và có hai thuộc tính là: Mã+Tên thuộc tính và

Tên+Tên thuộc tính.

Ví dụ: Thuộc tính Đơn vị, Nơi sinh trong

thực thể NHÂN VIÊN với Nơi sinh bao gồm Huyện và Tỉnh được tách thành các thực thể riêng như sau:

Mã tỉnh Tên tỉnh

ĐƠN VỊ

Mã đơn vị Tên đơn vị

Huyện Tỉnh

- Đơn vị

Nguyên tắc 5: (Chuyên biệt hóa)

Khi một thuộc tính của thực thể thoả hai điều kiện:

· Chỉ có một số phần tử của thực thể có giá trị.

· Khi một phần tử có giá trị thì kéo theo có thêm giá trị tại một số thuộc tính tương ứng khác nữa.

Thì chuyển thuộc tính ấy thành một thực

thể chuyên biệt hóa có tên là tên thuộc tính

và có thuộc tính là các thuộc tính tương ứng của nó

Thực thể sinh ra chuyên biệt hóa gọi là

thực thể Cha, chuyên biệt hóa gọi là thực thể

 Ví dụ: Trong hệ thống quản lý nhân

viên của một cơ quan, với thực thể NHÂN VIÊN, ngoài những thuộc tính chung như: Họ, tên, ngày sinh, giới tính, nơi sinh; có thêm các thuộc tính: Đảng viên, Bộ đội

 Thuộc tính Đảng viên để quản lý

những Đảng viên trong cơ quan Chỉ có một số nhân viên là Đảng viên, nếu là Đảng viên thì quản lý: Ngày vào Đảng, ngày chính thức, nơi vào Đảng

Thuộc tính Bộ đội để quản lý những nhân viên trong cơ quan từng đi bộ đội Chỉ có một số nhân viên là bộ đội Nếu là

bộ đội thì quản lý các thuộc tính: Ngày nhập ngũ, ngày xuất ngũ, cấp bậc và binh chủng khi xuất ngũ

NHÂN VIÊN

Mã nhân viên

Họ nhân viên Tên nhân viên Ngày sinh NV

ĐVIÊN

Ngày VĐ Ngày CT

TỈNH

Mã tỉnh Tên tỉnh

ĐV-T

BỘ ĐỘI

Ngày NN Ngày XN

Như vậy, thuộc tính Đảng viên được tách thành một chuyên biệt hóa: ĐẢNG VIÊN với các thuộc tính:

Ngày vào Đảng, ngày chính thức, nơi vào Đảng

Thuộc tính Bộ đội được tách thành một chuyên biệt hóa: BỘ ĐỘI với thuộc tính: Ngày nhập ngũ, ngày xuất ngũ, cấp bậc

và binh chủng khi xuất ngũ.

Mối kết hợp là sự mô tả mối

liên hệ giữa các phần tử của các thực thể

-Mã Môn học

-Tên môn học -Số ĐVHT

THI

- Lần thi

- Điểm

Ví dụ:

Giữa hai thực thể SINH VIÊN và

MÔN HỌC có ba mối kết hợp là

ĐKMH, THI và MIỄN THI

Thực thể SINH VIÊN tham gia bốn

mối kết hợp

MIỄN THI

b Số ngôi của mối kết

hợp

Số ngôi của một mối kết hợp là số

thực thể tham gia vào mối kết hợp đó. 

THỜI KHÓA BIỂU là mối kết hợp 5

dùng một khái niệm là bản số.

Bản số là một cặp số (m,n), chứa số tối thiểu và số tối đa các phần tử của thực thể có thể tham gia vào mối kết hợp Bản số của thực thể nào được ghi trên nhánh của thực thể đó Nếu số tối thiểu hay tối đa là nhiều bộ, ta ghi là n

Một sinh viên học tối thiểu là 1 môn học, tối

nhiều môn

học được

thiểu bởi 1 sinh viên, tối đa là nhiều sinh viên.

- Mã MH

- Tên Mh

d Mở rộng mối kết hợp

1) Mối kết hợp phản xạ: Mối kết hợp thông thường được dùng để mô tả sự liên hệ giữa các phần tử của các thực thể Có những mối quan

hệ liên hệ hai phần tử trong cùng một thực thể

Để mô tả mối liên hệ này, người ta dùng mối kết hợp phản xạ,

MỐI KH

TÊN THỰC THỂ

- Thuộc tính 1

- Thuộc tính 2 …

ANH EM (1,n)

Ví dụ: Trong bài toán QUẢN LÝ HỌC

SINH, ANH EM là mối kết hợp phản xạ mô

tả mối liên lệ là hai học sinh là hai anh chị em ruột cùng học trong một trường

HỌC SINH

- Mã HS

- Tên HS

2) Mối kết hợp sinh ra từ một mối kết hợp trước:

Thông thường, một mối kết hợp được sinh

ra từ các thực thể, tuy nhiên, có những mối kết hợp được sinh ra từ một mối kết hợp khác.

Ví dụ: Trong bài toán QỦAN LÝ KINH

DOANH, Mối kết hợp XUẤT HÀNG sinh ra từ mối kết hợp ĐẶT HÀNG, mối kết hợp THANH

TOÁN sinh ra từ mối kết hợp XUẤT HÀNG.

3) Mối kết hợp một ngôi:

Thông thường, một mối kết hợp được sinh

ra tư nhiều thực thể hay từ thực thể và mối kết hợp Tuy nhiên có những mối kết hợp chỉ sinh

ra từ một thực thể

Ví dụ: Trong bài toán Quản lý xe vận tải, cần quản lý quá trình khám xe Một xe được khám nhiều lần và chỉ cần quản lý ngày khám

Ta mô tả như sau:

Ví dụ: Trong bài toán Quản lý kinh doanh, cần quản lý quá trình biến động giá của hàng hóa:

MẶT HÀNG

Mã hàng …

BĐ GIA

-Ngày -Đơn giá (1,n)

Khi thiết kế mô hình quan niệm dữ liệu, ta phải tuân theo các quy tắc sau:

b  Xây dựng mô hình quan niệm dữ liệu

Khi xây dựng Mô hình quan niệm dữ liệu,

ta tuần tự thực hiện các bước sau:

Bước 1: Vẽ thực thể trung tâm và xác định khóa của nó

Bước 2: Đọc từng yếu tố thông tin của hệ thống, xét xem yếu tố thông tin ấy là thuộc tính của thực thể hay của mối kết hợp?

– Nếu yếu tố thông tin chỉ phụ thuộc vào một đối tượng thì nó là thuộc tính của thực thể

– Nếu yếu tố thông tin phụ thuộc vào nhiều đối tượng thì nó là thuộc tính của mối kết hợp

Bước 3: Khi một yếu tố thông tin là một thuộc tính của một thực thể, ta lại hỏi tiếp: Có tách thuộc tính này khỏi thực thể hay không? Nếu có thì tách theo trường hợp nào? Ta có ba trường hợp tách

Nếu trả lời có thì tách thuộc tính ấy thành một thực thể chuyên biệt hóa

Trường hợp 3 : Tách vì trùng lắp thông tin

Để xác định thuộc tính này có trùng lắp thông tin hay không, ta đặt câu hỏi: Tập họp thuộc tính này có bao nhiêu giá trị? Mỗi gia trị có phải kiểu text không? Mọi giá trị có lặp

đi lặp lại nhiều lần không?

Nếu cả ba đều trả lời có thì ta tách thuộc tính ấy thành một thực thể độc lập

Khi một thuộc tính không thuộc một trong bốn trường hợp trên thì ta không tách thuộc tính khỏi thực thể

1 Mục đích

Mô hình tổ chức dữ liệu của hệ thống là lược

đồ cơ sở dữ liệu của hệ thống Đây là bước

trung gian chuyển đổi giữa mô hình quan niệm dữ liệu (gần với người sử dụng) và mô hình vật lý dữ liệu (mô hình trong máy tính), chuẩn bị cho việc cài đặt hệ thống

II MÔ HÌNH MỔ CHỨC DỮ LIỆU

2. Quy tắc chuyển đổi

Khi chuyển đổi từ mô hình quan niệm dữ liệu sang mô hình tổ chức dữ liệu ta tuân theo các quy tắc sau:

Mỗi thực thể trong mô hình quan niệm

dữ liệu được biến thành một lược đồ quan hệ,

với tên, thuộc tính, khóa là tên, thuộc tính, khóa của thực thể và có thể có thêm thuộc tính khóa ngoại nếu có

Quy tắc khóa ngoại:

Các thực thể tham gia vào mối kết hợp hai ngôi có cặp bản số (1,1)  (1,n) thì lược đồ quan hệ sinh ra từ thực thể ở nhánh (1,1) nhận thuộc tính khóa của thực thể ở nhánh (1,n) làm khóa ngoại

HUYỆN là lược đồ quan hệ được sinh ra từ

thực thể HUYỆN tham gia vào mối kết hợp hai ngôi (1,1)  (1,n) ở nhánh (1,1) nên nó nhận thuộc tính khóa Mã tỉnh, là khóa của thực thể TỈNH ở nhánh (1,n) làm khóa ngoại

Trong lược đồ quan hệ, thuộc tính khóa được gạch dưới liền nét, thuộc tính khóa ngoại được gạch dưới không liền nét

đó sẽ trở thành một thuộc tính của lược đồ quan hệ sinh ra từ mối kết hợp hai ngôi.

Ví dụ: Trong bài toán quản lý công chức:

Thực thể ĐIỆN THOẠI không biến thành

Trong trường hợp giữa hai thực thể có hai mối kết hợp hai ngôi (1,1)  (1,n) thì lược đồ quan hệ sinh ra từ thực thể ở nhánh (1,1) hai lần nhận thuộc tính khóa của thực thể ở nhánh (1,n) làm khóa ngoại, do đó ta phải đổi tên thuộc tính khóa ngoại sao cho phù hợp với ý nghĩa của mối kết hợp để trong một lược đồ quan hệ không có hai thuộc tính trùng tên Tuy nhiên trong các quan hệ định nghĩa trên lược đồ quan hệ này, giá trị tại hai thuộc tính mới cũng lấy giá trị từ thuộc tính khóa của quan hệ định nghĩa trên lược đồ quan hệ sinh ra từ thực thể ở nhánh (1,n)

Ví dụ: Trong bài toán quản lý bán vé máy bay ta có mô hình sau, có hai mối kết hợp giữa LỊCH BAY và SÂN BAY:

(1,n)

(1,n) (1,1)

Ta đổi thành hai lược đồ quan hệ sau với

thuộc tính Mã sân bay được đổi thành: Mã

sân bay đi, Mã sân bay đến.

LỊCH BAY(Mã chuyến bay, Khoảng

cách, Ngày bay, Giờ bay, Thời gian bay, Mã sân bay đi, Mã sân bay đến)

SÂN BAY(Mã sân bay, Tên sân

bay,Thành phố)

Giá trị của hai thuộc tính Mã sân bay đi,

Mã sân bay đến trong LỊCH BAY được lấy

trong thuộc tính Mã sân bay của SÂN BAY.

(1,n) (1,1)

viên, Tên nhân viên, Ngày sinh)

Qui tắc 4: Một mối kết hợp hai ngôi

có cặp bản số (1,n)  (1,n) hay mối kết hợp nhiều hơn hai ngôi (không phân biệt bản số) được biến thành một lược đồ quan hệ, có tên và thuộc tính là tên và thuộc của mối kết hợp, nhận các thuộc tính khóa của tất cả các thực thể tham gia vào mối kết hợp làm thuộc tính khóa.

Ví dụ: ĐKMH có ý nghĩa: Một sinh viên

có thể đăng ký nhiều môn học và ngược lại một môn học có nhiều sinh viên đăng ký.

Ví dụ: ĐKMH có ý nghĩa: Một sinh viên có thể đăng ký nhiều môn học và ngược lại một môn học có nhiều sinh viên đăng ký

ĐKMH biến thành một lược đồ quan hệ sau:

ĐKMH(Mã sinh viên, Mã môn học)

- Mã hàng

- Tên hàng

…

Qui tắc 5: Một mối kết hợp phản xạ

(không phân biệt bản số) biến thành một lược đồ quan hệ, có tên và thuộc tính là tên và thuộc tính của mối kết hợp, nhận hai thuộc tính có tên mới tùy theo ý nghĩa của mối kết hợp mà nó sẽ lấy giá trị của thuộc tính khóa của thực thể sinh ra mối kết hợp này làm khóa

ANH EM

VỢ CHỒNG

- Ngày cưới

(1,1) (1,n)

mối kết hợp khác (không phân biệt bản số) được biến thành một lược đồ quan hệ, có tên và thuộc tính là tên và thuộc tính của

mối kết hợp, nhận một số thuộc tính khóa

của lược đồ quan hệ sinh ra từ mối kết hợp sinh ra mối kết hợp sinh ra nó làm thuộc tính khóa Nếu mối kết hợp này cũng được sinh ra từ một thực thể khác thì lược

đồ quan hệ cũng nhận thuộc tính khoá của thực thể làm thuộc tính khoá.

lượng XH, Đ giá XH, Ngày XH)

THANH TOÁN(Mã PXH, Mã Phiếu TT, Ngày TT, Số tiền

TT)

c Chuẩn hoá của các lược đồ quan hệ

c.1) Xác định khóa: Đối với những lược đồ quan hệ sinh ra từ các thực thể thì chỉ có một thuộc tính khóa nên thuộc tính này chính là khóa của lược đồ quan hệ.

Đối với những lược đồ quan hệ sinh ra từ các mối kết hợp thì nó có nhiều thuộc tính khóa nên tập họp các thuộc tính này chỉ là siêu khóa Dựa vào các phụ thuộc hàm trong bài toán để xác định định khóa của lược đồ này.

Ví dụ: Trong mô hình quan niệm dữ liệu của bài toán quản lý công chức và tiền lương, CÔNG CHỨC – GIA THUỘC là mối kết hợp 3 ngôi, theo quy tắc 4 thì khi chuyển đổi, lược đồ quan hệ trong mô hình tổ chức dữ liệu phải nhận cả 3 thuộc tính khóa của 3 thực thể tương ứng làm khóa:

CC-GT(Mã CC, Mã gia thuộc, Mã LGT)

Tuy nhiên giữa một công chức và một gia thuộc chỉ liên hệ với nhau bởi một loại gia thuộc duy nhất Do đó, Mã LGT không thể là khóa Khi xác định khóa của lược đồ quan hệ

ta phải loại yếu tố khóa của thuộc tính Mã

LGT như sau: CC-GT(Mã CC, Mã gia thuộc,

Mã LGT)

Tương tự cho mối kết hợp CÙNG CƠ QUAN, Mã LGT không là thuộc tính khóa

c.2) Chuẩn hoá lược đồ quan hệ

Một lược đồ quan hệ sinh ra từ một mối kết hợp có thể không đạt dạng chuẩn 3, ta

áp dụng các phương pháp phân rã dữ liệu phân rã lược đồ này thành nhiều lược đồ

Ta có: Mỗi đơn đặt hàng chỉ cho một khách hàng và có một ngày đặt hàng, nghĩa

là ta có phụ thuộc hàm: Mã ĐĐH  Mã khách hàng, Ngày ĐH Do đó ĐĐHÀNG không đạt dạng chuẩn 2 Ta tách lược đồ quan hệ này thành 2 lược đồ con như sau: