Mô hình quan hệ (Relational model) docx

Giới thiệu  Mô hình quan hệ sử dụng lý thuyết tập hợp và logic bậc nhất để biểu diễn dữ liệu  CSDL được biểu diễn bằng một tập các bảng:  Mỗi bảng là tập hợp các các bộ giá trị

Mô hình quan hệ (Relational model)

Giới thiệu

 Mô hình quan hệ sử dụng lý thuyết tập

hợp và logic bậc nhất để biểu diễn dữ

liệu

 CSDL được biểu diễn bằng một tập

các bảng:

 Mỗi bảng là tập hợp các các bộ giá trị

 Mỗi cột đều có cùng một kiểu dữ liệu

 Mỗi hàng trong bảng là bộ các giá trị có

quan hệ với nhau

 So sánh với mô hình ER:

 Mỗi bảng tương ứng với một tập thực

thể

 Mỗi cột tương ứng một thuộc tính

 Mỗi hàng trong bảng tương ứng với

một thực thể

Họ tên Tuổi Giới tính

Các định nghĩa

 Một mô hình quan hệ là tập hợp các quan hệ (relation)

 Mỗi quan hệ gồm 2 phần:

 Thể hiện (instance): là bảng các bộ giá trị (tuples)

 Lược đồ (schema): chứa tên của quan hệ, cùng với tên và kiểu

từng cột của bảng

 VD: Book(id: integer, title: string, author: string, pub-year: integer)

 Số dòng của bảng: lực lượng (cardinality) của quan hệ

 Số cột của bảng: bậc (degree) của quan hệ

 Lực lượng: 3

Bậc: 4

id title author pub-year

Định nghĩa bằng toán học

 Lược đồ quan hệ R là tích Đề-các các miền giá trị của

các thuộc tính

 Đầy đủ: Book(id: int, title: string, author: string, pub-year: int)

 Ngắn gọn: Book(id, title, author, pub-year)

Book = dom(int) × dom(string) × dom(string) × dom(int)

(trong đó dom(…) ký hiệu tập giá trị của một kiểu)

 Quan hệ r trên R: ký hiệu bằng r(R) là một tập con của R

my-books = my-books(Book) ⊂ Book

 Một phần tử của r gọi là một thể hiện, một hàng, hay một

bộ giá trị

 Chú ý: người ta thường gọi tắt “quan hệ” thay cho “thể hiện của quan hệ”

Khoá (key)

với thực thể trong mô hình ER

 Siêu khoá (superkey): tập các thuộc tính mà bộ giá trị

không lặp lại

 Nếu K là một siêu khoá thì K’ = K ∪ a cũng là một siêu khoá, với a

là một thuộc tính của quan hệ

 Khoá ứng viên (candidate key): là siêu khoá không cố

thuộc tính dư thừa (không tồn tại siêu khoá là tập con)

 Một quan hệ có thể có 0, 1 hoặc nhiều siêu khoá

 Khoá chính (primary key): là một khoá ứng viên được

người thiết kế CSDL lựa chọn

 K2 là khoá ứng viên vì không có tập con

nào của K2 là siêu khoá

 K3 không phải khoá ứng viên vì K2 ⊂ K3 là

Khoá ngoài (foreign key)

r2 thì K gọi là khoá ngoài của r1 tham chiếu tới r2

của r2 có giá trị của K giống ở r1

o sv ⊂ SinhVien(id-sinh-vien, ten, nam-sinh)

diem ⊂ Diem(id-sinh-vien, mon-hoc, diem)

tới quan hệ sv

o mỗi giá trị của id-sinh-vien tồn tại trong quan hệ diem

Bài hát

id-bài-hát: inttên: stringid-tác-giả: intnăm-sáng-tác: intid-thể-loại: int

Thể loại

id-thể-loại: inttên: string

Ca sĩ

id-ca-sĩ: inttên: stringnăm-sinh: int

Biểu diễn

id-biểu-diễn: intid-ca-sĩ: intid-bài-hát: int

thời-gian: time

Thực thể yếu

Chapter(ch_num, bid, title)

Book

bid: int name: string author: string publisher: string

Chapter

ch_num: int bid: int

title: string

pub_date: date

aid: int name: string

pub_date: date

Quan hệ n-n

Class(cid, name, room, teacher)

Registration

sid: int cid: int

Ngôn ngữ truy vấn (query language)

Đại số quan hệ (Relational algebra)

Khái niệm

tục (procedural query language), là một tập hợp các

phép toán:

union ( hợp), set-diffrence (trừ), Cartesian-product

(tích Đề-các) và rename (đổi tên)

natural-join ( gộp), division (chia), assignment (gán)

Select (phép chọn) σ

phép lựa chọn những bộ giá trị trong quan hệ đó

thoả mãn một điều kiện (vị ngữ)

Project (phép chiếu) Π

phép chỉ giữ lại những thuộc tính mong muốn

 Ký hiệu: Π các thuộc tính giữ lại (r)

 VD:

 Π id, tên (tác-giả)

 Π sản-phẩm, tiền (hoá-đơn)

Πtitle, author(sách)

id title author pub-year

Union (phép hợp) ∪

 Phép union nhận đầu vào là hai quan hệ tương thích với nhau và kết quả là quan hệ bao gồm những bộ giá trị có mặt ở một trong hai quan hệ

Set-difference (trừ) –

 Phép set-difference nhận đầu vào là hai quan hệ tương thích với nhau, và trả về kết quả là những bộ giá trị trong quan hệ thứ nhất mà không có trong quan hệ thứ hai

viên.tên id chi nhánh

nhân- nhánh.tên

Để tránh trùng tên, dùng ký hiệu: tên-quan-hệ.tên-thuộc-tính

Biểu thức quan hệ và phép rename (đổi tên)

 Các phép toán quan hệ có thể được lồng nhau tạo thành biểu thức

 VD:

 Πtên, giá(σcalo <=100(món-ăn) ∪ σgiá < 30(đồ-uống))

 Πtác-giả.tên, bài-hát.tên(σid-tác-giả = bài-hát.id-tác-giả(σtên=“Trịnh Công Sơn”(tác-giả) × bài-hát))

 Kết quả các biểu thức quan hệ là các quan hệ không có tên, phép toán rename cho phép đặt tên cho kết quả một biểu thức

 Ký hiệu: có 2 dạng

 ρtên-quan-hệ(E) đặt tên cho quan hệ kết quả của biểu thức E

 ρtên-quan-hệ(tên các thuộc tính)(E) đặt tên cho quan hệ và các thuộc tính kết quả của biểu thức E

 VD:

Set-intersection (giao) ∩

 Phép set-intersection nhận đầu vào là hai quan hệ tương thích với nhau và kết quả là quan hệ bao gồm những bộ giá trị có mặt ở đồng thời trong hai quan hệ

Natural-join (gộp) ⋈

 Trong việc khai thác CSDL, một câu hỏi rất hay gặp như sau: “Xuất ra danh

sách các tác giả cùng với các bài hát được sáng tác”  sử dụng

Cartesian-product và select:

 σtác-giả.id-tác-giả = bài-hát.id-tác-giả(tác-giả × bài-hát)

 Phép natural-join nhận hai quan hệ và thực hiện Cartesian-product giữa

chúng, sau đó select những bộ giá trị dựa trên các thuộc tính chung và trả

Division (chia) ÷

 Phép division dùng để giải quyết câu hỏi dạng: “Liệt kê các khách

hàng đã đăng ký tất cả các dịch vụ của hãng”

 Đáp án cảu câu hỏi này là kết quả của phép division:

đăng-ký(id-khách, id-dịch-vụ) ÷ khách-hàng(id-khách)

 Định nghĩa: Cho các quan hệ r(R) và s(S) với S ⊆ R Kết quả của

phép division r ÷ s là một quan hệ trên R – S, trong đó một phần tử t thuộc r ÷ s khi và chỉ khi:

 t ∈ ΠR – S(r)

 Với mọi ts ∈ S, có một tr ∈ R thoả mãn: ts[S] = tr[R] và tr[R – S] = t

 Định nghĩa thông qua các phép toán cơ bản:

r ÷ s = ΠR – S(r) – ΠR – S((ΠR – S(r) × s) – ΠR – S, S(r))

Assignment (gán) ←

vào một biến (tương tự như trong các ngôn ngữ lập

Sửa đổi dữ liệu

Giới thiệu

Phần này giúp tìm hiểu về việc thay đổi thông tin

assignment

Insert (thêm)

thông qua phép hợp:

trong đó r là quan hệ được thay đổi, E là quan hệ

được thêm vào

Update (cập nhật)

r ← Π f1,f2, ,fn (r) trong đó fi là thuộc tính thứ i của r nếu thuộc tính đó không muốn bị thay đổi, hoặc là giá trị cần cập nhật cho thuộc tính đó

biểu thức như sau:

r ← Π f1,f2, ,fn (σ P (r)) ∪ (r − σ P (r))

View (tạo khung nhìn)

 Trong thực thế làm việc với CSDL, vì lý do bảo mật hoặc để thuận tiện thao tác, một phần CSDL có thể được ẩn đi với những người dùng nhất định

 Người dùng có thể không có thông tin tổng thể về sơ đồ của toàn bộ CSDL

 VD:

 một người dùng có thể chỉ biết danh sách nhân viên của công ty, mà không biết được lương của từng người Ta có thể tạo một quan hệ như sau:

view1 ← Πtên, tuổi(nhân-viên)

và chỉ để người dùng thao tác với view1

 Câu lệnh: create view v as E

trong đó v là tên view được tạo ra, và E là biểu thức quan hệ

 Phân biệt tạo view và phép gán: với phép gán, sau khi gán xong, nếu ta cập nhật các quan hệ trong biểu thức thì quan hệ được gán không thay đổi (còn với view thì có)

Bài tập

Dùng mô hình quan hệ để biểu diễn các CSDL sau:

1 Giáo viên, sinh viên, khoá học, môn học, lớp học

2 Công ty, nhân viên, dự án, chi nhánh

3 Thư viện, người đọc, sách

Dùng đại số quan hệ để thực hiện các yêu cầu sau:

5 Tìm các học sinh lớp C có điểm trung bình lớn hơn 5

“CSDL”