Bài giảng hệ cơ sở dữ liệu chương 5 2 ts lê thị tú kiên

 Xác định khóa của lược đồ quan hệ  Chuẩn hóa lược đồ quan hệ  Các phép tách lược đồ quan hệ  Chuyển đổi mô hình thực thể liên kết sang mô hình quan hệ... Các phép tách lược đồ qua

Trang 1

CHƯƠN V THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ

Ở MỨC KHÁI NIỆM

TS Nguyễn Thị Kim Ngân

Trang 2

 Xác định khóa của lược đồ quan hệ

 Chuẩn hóa lược đồ quan hệ

 Các phép tách lược đồ quan hệ

 Chuyển đổi mô hình thực thể liên kết sang mô hình quan hệ

Trang 4

Các phép tách lược đồ quan hệ

 Định nghĩa phép tách lược đồ quan hệ

 Phép tách kết nối không tổn thất về chuẩn BCNF

 Phép tách bảo toàn phụ thuộc về chuẩn 3NF

Trang 5

Định nghĩa phép tách lược đồ quan hệ

Cho lược đồ quan hệ R=<U, F>

U1, U2, …, Uk là các tập con của U sao cho U1  U2  …  Uk=U

Trang 6

Phép tách kết nối không tổn thất

r là một quan hệ bất kỳ trên R thỏa mãn F

U1, U2, …, Uk là các tập con của U sao cho U=U1  U2  …  Uk

Fi= Ui(F)={X  Y| X  Y  F+, X  Y  Ui},  i=1, ,k

Ri=<Ui,Fi>,  i=1, ,k

ri= Ui(r),  i=1, ,k

Phép tách R thành {R1, R2, …, Rk} được gọi là tách kết nối không

tổn thất (Lossless Join Decomposition) đối với tập phụ thuộc hàm

F nếu r=r1 * r2 *…* rk

Trang 7

Phép tách kết nối không tổn thất

Bổ đề

Cho, R=<U,F> là một lược đồ quan hệ,

r là một quan hệ trên R thỏa F

U1, U2, …, Uk là các tập con của U sao cho U=U1  U2 …  Uk

Trang 8

Kiểm tra tính kết nối không tổn thất của một phép tách

Trang 9

Thuật toán

Vào: U={A1, A2, …, An}, F, =(U1, U2, …, Uk)

Ra: Kết luận  có phải là phép tách kết nối không tổn thất hay không?

Phương pháp:

Bước 1: Lập bảng kxn,

Tại dòng i, cột j ta kí hiệu là aj nếu AjUi, ngược lại, ta kí hiệu là bij

Bước 2: Với mỗi XY  F, xét các dòng có kí hiệu bằng nhau trên tập X Các dòng này sẽ được thay đổi kí hiệu để chúng mang giá trị bằng nhau trên tập Y, theo quy tắc:

- Nếu tồn tại một kí hiệu có dạng aj thì các kí hiệu còn lại được đổi thành aj

- Nếu không có giá trị nào có dạng aj thì lấy tùy ý một ký hiệu bij để làm bằng

Bước 2 được lặp lại cho đến khi không có thay đổi nào trên bảng nữa

Nếu tại bước kết thúc, bảng có một dòng gồm toàn ký hiệu dạng aj thì  là phép tách kết nối không tổn thất, ngược lại  là phép tách kết nối tổn thất

Trang 10

Ví dụ

Cho R=<U, F>, trong đó U={S, A, I, P} và F={S  A, SI  P}

Kiểm tra  =(SA, SIP) có là phép tách không tổn thất hay không? Bảng khởi tạo

SA a1 a2 b13 b14SIP a1 b22 a3 a4

Trang 11



Trang 12

Kiểm tra tính kết nối không tổn thất của



Trang 13

Kiểm tra tính kết nối không tổn thất của



SA a1 a2 b13 b14SIP a1 a2 a3 a4



Trang 14

U U

U

F U

U U

U

1 2

2 1

\

Trang 15

Trang 16

Trang 17

Chứng minh định lý

Giả sử U={A1, A2, …, Ai-1, Ai …, Aj, Aj+1…, An}

U1={A1, A2, …, Ai-1, Ai …, Aj}

U2={ Ai , …, Aj,Aj+1 …, An}

Nếu U1 U2 U1\U2  F+ => Ai, Ai+1 …, Aj A1, A2, …, Ai-1  F+

 =(U1, U2) là phép tách kết nối không tổn thất

Trang 18

Trang 19

Chứng minh định lý

Giả sử U={A1, A2, …, Ai-1, Ai …, Aj, Aj+1…, An}

U1={A1, A2, …, Ai-1, Ai …, Aj}

U2={ Ai , …, Aj,Aj+1 …, An}

Nếu U1 U2 U2\U1  F+ => Ai, Ai+1 …, Aj Aj+1,…, Ai-1  F+

 =(U1, U2) là phép tách kết nối không tổn thất

Trang 20

U U

U

F U

U U

U

1 2

2 1

U U

U

F U

U U

U

1 2

2 1

\

Trang 21

Ví dụ

Cho R=<U,F>, trong đó U={S, A, I, P} và F={S  A, SI  P}

Kiểm tra  =(SA, SIP) có là phép tách không tổn thất hay không?

Đặt U1={S,A}, U2={S,I,P}

Ta có U1 U2 U1\U2  S  A

Vì S  A  F+ nên  =(SA, SIP) là phép tách không tổn thất

Trang 22

Phép tách bảo toàn tập phụ thuộc hàm

F

1



Trang 23

Phép tách bảo toàn tập phụ thuộc hàm

Phép tách  có bảo toàn tập phụ thuộc hàm F không?

Trang 24

Phép tách bảo toàn phụ thuộc

Trang 25

 Phép tách bảo toàn phụ thuộc về chuẩn 3NF

Trang 26

Bổ đề

U1, U2, …, Uk là các tập con của U sao cho U1  U2  …  Uk =U

Fi= Ui(F)={X  Y| X  Y  F+, X  Y  Ui},  i=1, ,k

Ri=<Ui,Fi>,  i=1, ,k

 =(R1, R2, …, Rk) là một phép tách của R

i) Nếu  =( S1, S2, …, Sm) là một phép tách của Ri,  và  là các phép tách kết nối không tổn thất, thì  =( R1, R2, …, Ri-1, S1, S2, …, Sm, Ri+1,…, Rk) là phép tách kết nối không tổn thất

ii)Nếu  là phép kết nối không tổn thất và Rk+1=Rk+2=…=Rm=R, thì  =( R1, R2,

…, Rk, Rk+1, Rk+2, …, Rm) là phép tách kết nối không tổn thất

Trang 27

Bài toán

Cho lược đồ R=<U, F> Hãy tách lược đồ R thành các lược đồ con

ở dạng chuẩn BCNF và đảm bảo tính kết nối không tổn thất

Trang 28

Thuật toán

Vào: R=<U, F>

Ra:  =( R1, R2, …, Rk) là phép tách kết nối không tổn thất,

sao cho Ri  BCNF,  i=1, …, k

Phương pháp

Bước 1:  =(R)

Bước 2: Nếu mọi lược đồ trong  đều thuộc BCNF thì chuyển sang bước 3 Ngược lại, tìm lược đồ S=<US, FS> trong  mà S ∉ BCNF Chọn một phụ thuộc hàm X  A  FS, X không phải là khóa của S, và A ∉X, thay thế S bởi hai lược

đồ XA và US\{A} với các tập phụ thuộc hàm tương ứng Qay trở lại bước 2

Bước 3: Kết thúc

Trang 29

Ví dụ

Bài toán

Cho lược đồ R=<CTHRSG, {C  T, HR  C, HT  R, CS  G, HS  R}> Tìm phép tách kết nối không tổn thất của R thành những lược đồ BCNF?

Trang 30

Ví dụ

R có thuộc BCNF không?

R=<CTHRSG, {C  T, HR  C, HT  R, CS  G, HS  R}> Đặt U= CTHRSG

F={C  T, HR  C, HT  R, CS  G, HS  R}

Khóa của R là HS

Vì C  T  F và HS  C, nên R ∉ BCNF

Trang 31

Ví dụ

Phép tách U=CTHRSG

F={C  T, HR  C, HT  R, CS  G, HS  R } Khóa HS

Trang 32

Ví dụ

F={C  T, HR  C, HT  R, CS  G , HS  R } Khóa HS

Trang 33

Ví dụ

CS  G

Trang 34

Ví dụ

CS  G

Trang 35

Ví dụ

CS  G

C  T

Trang 36

Ví dụ

CS  G

C  T

Trang 37

Ví dụ

Trang 38

Ví dụ

Phép tách

U=CTHRSG F={C  T, HR  C, HT  R, CS  G, HS  R } Khóa HS

Trang 39

 Phép tách bảo toàn tập phụ thuộc hàm về chuẩn 3NF

Trang 40

Bài toán

Cho lược đồ R=<U, F> Hãy tách lược đồ R thành các lược đồ con

ở dạng chuẩn 3NF và bảo toàn tập phụ thuộc hàm F

Trang 41

Thuật toán

Đầu vào: R=<U, F>, F tối tiểu

Đầu ra:  =(R1, R2, …, Rk) là phép tách bảo toàn tập phụ thuộc hàm F và Ri 

3NF,  i=1,…,k

Phương pháp:

- Nếu có những thuộc tính không xuất hiện trong bất kỳ một phụ thuộc hàm

nào của F, ở cả vế trái lẫn vế phải, thì ta xác định 1 lược đồ quan hệ gồm

những thuộc tính này và xoá chúng ra khỏi U

- Nếu 1 trong các phụ thuộc hàm của F chứa toàn thể các thuộc tính của U thì phép tách chỉ gồm R

- Trường hợp còn lại, phép tách gồm các lược đồ tương ứng với tập thuộc tính

có dạng XA, với X→A  F Tuy nhiên, nếu trong F gồm các thuộc tính X→A1 , X→A2 , …, X→Am thì thay cho các lược đồ với tập thuộc tính có dạng XAi, ta

sử dụng lược đồ với tập thuộc tính: XA1 A2 …Am

Trang 42

Ví dụ

Bài toán

Cho R=<CTHRSG, {C→T, HR→C, HT→R, CS→G, HS→R}> Tìm phép tách bảo toàn phụ thuộc thành 3NF của R

Trang 43

Ví dụ

R có thuộc 3NF không?

R=<CTHRSG, {C→T, HR→C, HT→R, CS→G, HS→R}> Đặt U= CTHRSG

F={C  T, HR  C, HT  R, CS  G, HS  R}

Khóa của R là HS

Các thuộc tính không khóa: C,T,R,G

Vì HS → C  F+(do HS là khóa của R) và C →T  F

=> T phụ thuộc hàm bắc cầu vào khóa HS

=> R không thuộc 3NF

Trang 44

F thỏa mãn các điều kiện sau:

i) Vế phải của mỗi phụ thuộc hàm chỉ có 1 thuộc tính

ii) Không có phụ thuộc hàm dư thừa

iii) Không có thuộc tính dư thừa ở vế trái của bất kỳ phụ thuộc hàm nào

=> F là tập phụ thuộc hàm tối thiểu

Trang 45

- Không có phụ thuộc hàm nào chứa toàn thể các thuộc tính trong U

- Mỗi phụ thuộc hàm trong F có thể tách thành một lược đồ như sau:

R1=<CT, {C→T}> R3=<HTR, {HT→R}> R5=<HSR, {HS→R}> R2=<HRC, {HR→C}> R4=<CSG, {CS→G}>

=(R1,R2,R3,R4,R5) là một phép tách bảo toàn phụ thuộc thành 3NF của R

Trang 46

Phép tách kết nối không tổn thất và bảo toàn phụ thuộc thành các lược đồ 3NF

Định lý

Cho lược đồ R=<U, F>

 =(R1, R2, …, Rk) là một phép tách bảo toàn phụ thuộc thành các lược đồ thuộc 3NF của R

K là một khóa của R

Khi đó phép tách  =(R1, R2, …, Rk,K) thỏa mãn:

i) Là phép tách bảo toàn thông tin

ii) Là phép tách bảo toàn tập F

iii) Các lược đồ con trong  đều thuộc 3NF

Trang 47

 Xác định khóa của lược đồ quan hệ

 Chuẩn hóa lược đồ quan hệ

 Các phép tách lược đồ quan hệ

 Chuyển đổi mô hình thực thể liên kết sang mô hình quan hệ

Trang 48

Mô tả bài toán quản lý

Một công ti cần thiết kế CSDL để quản lý các thông tin sau:

1. Các phòng: Mỗi phòng có 1 tên duy nhất, 1 mã số duy nhất, 1 trưởng phòng và có thể có nhiều địa điểm Ngày mà nhân viên được bổ nhiệm làm trưởng phòng được lưu trữ

2. Các dự án: Mỗi dự án có 1 mã số duy nhất, 1 tên duy nhất và 1 địa điểm Một phòng quản lí

4. Các người phụ thuộc: Những người phụ thuộc của mỗi nhân viên gồm: con, vợ/chồng, bố, mẹ

Thông tin về người phụ thuộc gồm: họ tên, gới tính, ngày sinh và mối quan hệ với nhân viên

Trang 49

Biểu đồ thực thể liên kết

Địa chỉ Huyện

Bậc lương Lương

Ngày sinh

Giới tính

PHÒNG

Mã phòng

Tên phòng Địa

PHỤ THUỘC

Họ tên

Ngày sinh

Giới tính

Quan

hệ

LÀM VIỆC CHO

PHỤ THUỘC VÀO

HƯỚNG DẪN

ĐIỀU HÀNH

QUẢN LÍ

Ngày bổ nhiệm

THAM GIA

Trang 50

Bước 1 Chuyển kiểu thực thể thành

lược đồ quan hệ

 Mỗi thực thể trong biểu đồ ER chuyển thành một lược đồ quan

hệ Nguyên tắc:

 Các thuộc tính đơn của thực thể -> các thuộc tính của lược đồ

 Các thuộc tính phức hợp thì chỉ lấy thành phần đơn -> các thuộc

tính của lược đồ

 Chọn một khóa của thực thể làm khóa chính của lược đồ

Trang 51

Ví dụ

NHÂN_VIÊN(Mã_nhân_viên, Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Bậc_lương, Lương, Số_nhà, Đường_phố, Xã, Huyện, Tỉnh)

Đường phố

Ngày sinh

Giới tính

Trang 52

Ví dụ

NHÂN_VIÊN(Mã_nhân_viên, Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Bậc_lương, Lương, Số_nhà, Đường_phố, Xã, Huyện, Tỉnh )

Đường phố

Ngày sinh

Giới tính

Trang 53

Bước 2 Chuyển kiểu thực thể yếu

thành lược đồ quan hệ

 Mỗi thực thể yếu trong biểu đồ ER chuyển thành một lược đồ quan hệ Nguyên tắc:

 Thuộc tính đơn của thực thể-> Thuộc tính của lược đồ

 Thuộc tính phức hợp thì chỉ lấy thành phần đơn -> Các thuộc tính của lược đồ

 Khóa chính của thực thể chủ -> Khóa ngoài của lược đồ

 Tổ hợp khóa bộ phận của kiểu thực thể yếu và các khóa chính của các kiểu thực thể chủ liên kết với nó -> Khóa chính của lược đồ

Trang 54

Ví dụ

PHỤ_THUỘC(Mã_nhân_viên, Họ_tên , Ngày_sinh, Giới_tính,

Quan_hệ )

Ngày sinh

Giới tính

PHỤ THUỘC

Họ tên

Ngày sinh

Giới tính

Quan

hệ

PHỤ THUỘC VÀO

Trang 55

Bước 3 Chuyển thuộc tính đa trị thành lược đồ quan hệ

 Mỗi thuộc tính đa trị A tạo ra một lược đồ quan hệ mới R

Trang 56

điểm

Trang 57

Bước 4 Chuyển kiểu liên kết cấp 2, tỉ số liên kết 1:1 thành lược đồ quan hệ

Nguyên tắc:

 Giả sử, các lược đồ tương ứng với các thực thể tham gia vào liên

kết này là S và T Chọn một lược đồ (S)

hợp) của kiểu liên kết -> các thuộc tính của S

Trang 58

Ví dụ

PHÒNG(Mã phòng, Tên_phòng, Mã_nhân_viên, Ngày_bổ_nhiệm ) ĐỊA_ĐIỂM(Mã_phòng, địa_chỉ)

Ngày sinh

Giới tính

PHÒNG

Mã phòng

Tên phòng Địa

điểm

QUẢN LÍ

Ngày bổ nhiệm

1

Trang 59

Bước 5 Chuyển kiểu liên kết cấp 2, tỉ số liên kết 1:N thành lược đồ quan hệ

Nguyên tắc:

 Giả sử, lược đồ quan hệ S tương ứng với thực thể tham gia ở phía

N, lược đồ quan hệ T tương ứng với thực thể tham gia ở phía 1 của kiểu liên kết

hợp) của kiểu liên kết -> các thuộc tính của S

Trang 60

Ví dụ

NHÂN_VIÊN(Mã_nhân_viên, Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Bậc_lương, Lương, Số_nhà, Đường_phố, Xã, Huyện, Tỉnh, Mã_phòng )

Ngày sinh

Giới tính

PHÒNG

Mã phòng

Tên phòng Địa

điểm

LÀM VIỆC CHO

Trang 61

Bước 6 Chuyển kiểu liên kết cấp 2, tỉ số liên kết N:M thành lược đồ quan hệ

Nguyên tắc:

 Giả sử, lược đồ quan hệ S tương ứng với thực thể tham gia ở phía

N, lược đồ quan hệ T tương ứng với thực thể tham gia ở phía M

của kiểu liên kết

kiểu liên kết -> Các thuộc tính của của lược đồ mới

Trang 62

Ví dụ

THAM_GIA(Mã_nhân_viên, Mã_dự_án, Số_giờ)

Ngày sinh

Giới tính

THAM GIA

Số giờ

Trang 63

Cách thiết kế các lược đồ cơ sở dữ liệu cho một bài toán quản lí

Cách 1: Chuyển biểu đồ ER thành các lược đồ quan hệ

Cách 2: Dùng các phép tách

Trang 64

Chuyển biểu đồ ER thành các lược đồ quan hệ

 Bước 1: Xây dựng biểu đồ thực thể liên kết (ER) của bài toán

quản lí

 Bước 2: ER -> Các lược đồ quan hệ

 Bước 3: Xây dựng tập phụ thuộc hàm của mỗi lược đồ Kiểm

tra dạng chuẩn của mỗi lược đồ Lược đồ nào chưa thuộc

dạng chuẩn tốt thì dùng các phép tách để tách lược đồ này

thành các lược đồ con thuộc dạng chuẩn tốt

Trang 65

Ví dụ

Một công ti cần thiết kế CSDL để quản lý các thông tin sau:

1. Các phòng: Mỗi phòng có 1 tên duy nhất, 1 mã số duy nhất, 1 trưởng phòng và có thể có nhiều địa điểm Ngày mà nhân viên được bổ nhiệm làm trưởng phòng được lưu trữ

2. Các dự án: Mỗi dự án có 1 mã số duy nhất, 1 tên duy nhất và 1 địa điểm Một phòng quản lí

4. Các người phụ thuộc: Những người phụ thuộc của mỗi nhân viên gồm: con, vợ/chồng, bố, mẹ

Thông tin về người phụ thuộc gồm: họ tên, gới tính, ngày sinh và mối quan hệ với nhân viên

Trang 66

Bước 1 Xây dựng biểu đồ ER

Ngày sinh

Giới tính

PHÒNG

Mã phòng

Tên phòng Địa

PHỤ THUỘC

Họ tên

Ngày sinh

Giới tính

Quan

hệ

LÀM VIỆC CHO

PHỤ THUỘC VÀO

HƯỚNG DẪN

ĐIỀU HÀNH

QUẢN LÍ

Ngày bổ nhiệm

THAM GIA

Trang 67

Bước 2 Xây dựng các lược đồ quan hệ

NHÂN_VIÊN(Mã_nhân_viên, Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Bậc_lương,

Lương, Số_nhà, Đường_phố, Xã, Huyện, Tỉnh, Mã_phòng)

PHỤ_THUỘC(Mã_nhân_viên, Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Quan_hệ)

PHÒNG(Mã phòng, Tên_phòng, Mã_nhân_viên, Ngày_bổ_nhiệm)

ĐỊA_ĐIỂM(Mã_phòng, Địa_chỉ)

DỰ_ÁN(Mã_dự_án, Tên_dự_án, Địa_điểm, Mã_phòng)

THAM_GIA(Mã_nhân_viên, Mã_dự_án, Số_giờ)

Trang 68

Bước 3 Kiểm tra dạng chuẩn của lược

đồ

NHÂN_VIÊN(Mã_nhân_viên, Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Bậc_lương,

Lương, Số_nhà, Đường_phố, Xã, Huyện, Tỉnh, Mã_phòng)

F1= {Mã_nhân_viên  {Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Bậc_lương, Lương, Số_nhà, Đường_phố, Xã, Huyện, Tỉnh, Mã_phòng}}

=>NHÂN_VIÊN  BCNF

PHỤ_THUỘC(Mã_nhân_viên, Họ_tên, Ngày_sinh, Giới_tính, Quan_hệ)

F2= {Mã_nhân_viên, Họ_tên  {Ngày_sinh, Giới_tính, Quan_hệ}}

=> PHỤ_THUỘC  BCNF

Tiêu đề	Thiết Kế Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ Ở Mức Khái Niệm
Tác giả	Nguyễn Thị Kim Ngân
Người hướng dẫn	TS. Lê Thị Tú Kiên
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Hệ Cơ Sở Dữ Liệu
Thể loại	Bài Giảng

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	873,07 KB