báo cáo đối tượng tối đại và ngữ nghĩa của cơ sở dữ liệu quan hệ phổ quát

Đầu vào: các lược đồ quan hệ, tập đối tượng dữ liệu và biểu thức truy vấn.retrieve where Đầu ra: Biểu thức là chuỗi kết nối tối tiểu các Qi thỏa câu truy vấn.. Bước 3: Áp dụng điều kiệ

Maximal Objects and the Semantics

of Universal Relation Databases

Q1:COI_THI: Q2: GD Q3:CT-M

Q: (quan hệ phổ quát)

Cho phép người dùng truy vấn trên Q

GV-CT M

Ng-v-A Gi i thu tả ậNg-v-B CSDL

Đ t v n đ ặ ấ ề

Gi thuy t (theo Fagin, Mendelzon, Ullman) ả ế :

Quan h ph quát có th đệ ổ ể ược mô t b ng ả ằ

1) M t ph thu c k t vàộ ụ ộ ế2)T p các ph thu c hàm.ậ ụ ộ

Gọi r là quan hệ trên lược đồ R và R1,R2,…,Rn là quan hệ con trong R.

Ta nói rằng có phụ thuộc kết nối giữa các R1, R2 , ,Rn

và kí hiệu {R1,R2 , ,Rn} nếu nối của các phép chiếu của r lên các tập R1,R2 , ,Rm tương ứng bằng chính nó.

Hay ta có r = r.R1 r.R2 r.Rn

Một phép kết Ri (1≤ i ≤ n ) gọi là phụ thuộc kết nếu Ui=1 Ri = R

B k t qu t trên quan h ph quát, trên m i thu c tính đ u không độ ế ả ệ ổ ọ ộ ề ược có giá tr khác r ngị ỗ

GV-CT M

Ng-v-A Gi i thu tả ậNg-v-B CSDL

Tran-v-C CSDLVo-v-D Gi i thu tả ậ

Ng-v-A 2 8-10 101 Gi i thu tả ậ XNg-v-B 2 10-12 101 CSDL YTran-v-C 2 10-12 101 CSDL YVo-v-D 2 8-10 103 Gi i thu tả ậ X

Đầu vào: các lược đồ quan hệ, tập đối tượng dữ liệu và biểu thức truy vấn.

retrieve <atrribute list>

where <condition>

Đầu ra: Biểu thức là chuỗi kết nối tối tiểu các Qi thỏa câu truy vấn

Truy v n trên quan h ph quát ấ ệ ổ

Giải thuật 1:

Bước 1: Kết tự nhiên các quan hệ tạo ra quan hệ phổ quát Q với p biến bộ Bước 2: Với mỗi bộ phân biệt, tách thành các quan hệ Qi dựa trên các “đối

tượng” cho trước

Bước 3: Áp dụng điều kiện chọn trong câu truy vấn để chọn các bộ trên quan

hệ phổ quát thỏa điều kiện

Bước 4: Áp dụng phép chiếu để chọn ra các thuộc tính mà người dùng cần

trong câu truy vấn

Bước 5: (Bước cải tiến) Tìm ra phép kết nối tối tiểu của các Qi mà kết quả

của phép kết này trùng với kết quả của bước 4

GV-CT M

Ng-v-A Gi i thu tả ậNg-v-B CSDL

GV-CT M

Ng-v-A Gi i thu tả ậNg-v-B CSDL

Tran-v-C CSDL

Ng-v-A 2 8-10 101 Gi i thu tả ậ XNg-v-B 2 10-12 101 CSDL YTran-v-C 2 10-12 101 CSDL Y

Ng-v-A Gi i ả

thu t ậ Ng-v-B CSDL

{GV-CT, N, G, P} , {M, GV}, {GV-CT, M}

Q: được tạo bởi phụ thuộc kết vì Ui=1 Qi = Q

retrieve t.Pwhere t.G = ‘8-10’

retrieve t.Pwhere t.G = ‘8-10’

GV-CT M

Ng-v-A Gi i thu tả ậNg-v-B CSDL

Tran-v-C CSDL

GV-CT N G P M GV

Ng-v-A 2 8-10 101 Gi i ả

thu tậ XNg-v-B 2 10-12 101 CSDL Y

Tran-v-C 2 10-12 101 CSDL Y

Q: σG = ‘8-10’ Q1 Q2 Q3 Q: Q1 Q2 Q3

GV-CT N G P M GV

Ng-v-A 2 8-10 101 Gi i ả

thu tậ X

retrieve t.Pwhere t.G = ‘8-10’

GV-CT M

Ng-v-A Gi i thu tả ậNg-v-B CSDL

retrieve t.Pwhere t.G = ‘8-10’

GV-CT M

Ng-v-A Gi i thu tả ậNg-v-B CSDL

Gi i ảthu tậ XCSDL Y

Ki m tra l ể ượ c đ CDSL nh t quán toàn c c? ồ ấ ụ

- Xây dựng một siêu đồ thị (hypergraph) từ phụ

thuộc kết (Q1,Q2,….Qn) (lược đồ cơ sở dữ liệu

đã thiết kế)

- Nếu siêu đồ thị đó có chu trình thì chứng tỏ ít

nhất một thuộc tính trong các quan hệ Qi đã có sự

“đa nghĩa” Do đó dẫn tới sự không nhất quán toàn cục.

Ki m tra l ể ượ c đ CDSL nh t quán toàn c c ồ ấ ụ

 Siêu đ th H(X,Y) bao g m: ồ ị ồ

 X là t p các node, m i node là m t thu c tính trong quan h ậ ỗ ộ ộ ệ Qi

 Y là t p các c nh, v i m i c nh bao g m t t c các thu c tính ậ ạ ớ ỗ ạ ồ ấ ả ộ

có trong quan h Qi ệ

 Ví d : L ụ ượ c đ v i các quan h : ABC, ACD, BE Có ồ ớ ệ

th bi u di n l ể ể ễ ượ c đ này b ng siêu đ th ồ ằ ồ ị

H({A,B,C,D,E},{ABC, ACD, BE}}

Xây d ng siêu đ th ự ồ ị

A C D

Ki m tra l ể ượ c đ CDSL nh t quán toàn c c ồ ấ ụ

 Áp dụng luật Graham cho H(X,Y):

+ Xoá thuộc tính A X nếu A có bậc 1(chỉ xuất hiện duy ∈

nhất trong một “cạnh”).

+ Xoá cạnh E1 nếu E1,E2 Y và E1 E2 ∈ ⊆

+ Xoá cạnh E nếu E = Ø

Nếu siêu đồ thị H không còn một cạnh hay một node

nào thì siêu đồ thị H không có chu trình.

Ngược lại là siêu đồ thị có chu trình.

Thu t toán ki m tra siêu đ th có chu trình hay không? ậ ể ồ ị

Ki m tra l ể ượ c đ CDSL nh t quán toàn c c ồ ấ ụ

A C D

+ Xoá D, E (E, D bậc 1)+ Xoá cạnh {A,C},{B} ({A,C}, {B} {A,B,C})⊆+ Xoá A, B, C (bậc 1)

+ Xoá cạnh chứa A, B, C do rỗng

Không có chu trình

Ki m tra l ể ượ c đ CDSL nh t quán toàn c c ồ ấ ụ

- Xây dựng một lược đồ cơ sở dữ liệu cho nghiệp vụ quản lý ngân hàng

- Xác định các thuộc tính như sau:

BNK (ngân hàng)

ACC (mã tài khoản)

L (mã vay)

C (khách hàng)

AMT (số tiền vay )

BAL (số tiền gửi)

ADR (địa chỉ khách hàng)

- Lược đồ quan hệ phổ quát như sau: Q( C, ADR, L, AMT, ACC, BAL}

- Xác định mối quan hệ:

+ Một khách hàng(C) có thể mở nhiều tài khoản(ACC)

+ Một tài khoản(ACC) xác định một số tiền gửi (BAL)

+ Một tài khoản(ACC) phải thuộc một ngân hàng(BNK)

+ Một khách hàng(C) có thể nhiều khoản vay(L)

+ Một khoản vay(L) xác định một số tiền vay(AMT)

+ Một khoản vay(L) phải thuộc một ngân hàng(BNK)

- Từ mối quan hệ của các phụ thuộc hàm, phụ thuộc đa trị định ra các đối

tượng

- Về bản chất, đối tượng là một tập các thuộc tính tối thiểu có mối quan hệ

ngữ nghĩa với nhau

- Tác giả xác định được 7 đối tượng:

- Từ các đối tượng, xây dựng các quan hệ con tương ứng:

- Lược đồ cơ sở dữ liệu:

Ki m tra l ể ượ c đ CDSL nh t quán toàn c c ồ ấ ụ

BAL

C

L

AMT

ACCBN

C

L

AMT

ACCBN

Truy v n trên quan h ph quát ấ ệ ổ

Định nghĩa 2 đối tượng tối đại:

+ Khách hàng gửi tiền trong

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc national

Q3 (ACC,BNK):

l1 c1Q4 (L,C):

national acc1 l1 c1 amt1 bal1 adr1

Q (BNK, ACC, L, C, AMT, BAL, ADR):

national Jacc Jones Jbal Jadr

Truy v n trên quan h ph quát ấ ệ ổ

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc national

Q3 (ACC,BNK):

l1 c1Q4 (L,C):

national acc1 c1 bal1 adr1national Jacc Jones Jbal Jadr

Q (BNK, ACC, C, BAL, ADR):

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc national

Q3 (ACC,BNK):

l1 c1Q4 (L,C):

AMT

C

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc Jbnk

Q3 (ACC,BNK):

Jl Jones4-326 JonesQ4 (L,C):

L AMT

Jl Jamt14-326 Jamt2

Q5 (L,AMT):

Jl Jbnk4-326 national

Q6 (L,BNK):

C ADR

c1 adr1Jones JadrQ7 (C,ADR):

national acc1 c1 bal1 adr1

Q (BNK, ACC, L, C, AMT, BAL, ADR):

national Jacc 4-326 Jones Jamt2 Jbal Jadr

Truy vấn:

retrieve (t.ACC)

where t.L = 4-326

4-326 Jones

4-326 Jamt2 4-326 national Jones Jadr

Cách giải quyết:

Ví dụ: Truy vấn:

retrieve (t.ACC) where t.L = 4-326Q1

(ACC,C):

Q2 (ACC,BAL): Q3 (ACC,BNK): Q4 (L,C):

BAL

AD R ACC

BNK C

L

A D R

BN K

AM T

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc Jbnk

Q3 (ACC,BNK):

Jl Jones4-326 JonesQ4 (L,C):

L AMT

Jl Jamt14-326 Jamt2

Q5 (L,AMT):

Jl Jbnk4-326 national

Q6 (L,BNK):

C ADR

c1 adr1Jones JadrQ7 (C,ADR):

Q1

(ACC,C):

Q2 (ACC,BAL): Q3 (ACC,BNK): Q4 (L,C):

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc Jbnk

Q3 (ACC,BNK):

Jl Jones4-326 JonesQ4 (L,C):

L AMT

Jl Jamt14-326 Jamt2

Q5 (L,AMT):

Jl Jbnk4-326 national

Q6 (L,BNK):

C ADR

c1 adr1Jones JadrQ7 (C,ADR):

Truy vấn:

retrieve (t.ACC) where t.C = s.C and s.L = 4-326

BNK C

L

A D R

BN K

AM T

C

national Jacc 4-326 Jones Jamt2 Jbal Jadr

Đầu vào: Tập đối tượng tối đại Mi (i = 1,…, n) và biểu thức câu truy vấn, lược

đồ cơ sở dữ liệu Qi

Đầu ra: Biểu thức kết nối tối tiểu cho câu truy vấn

Truy v n trên quan h ph quát ấ ệ ổ

Giải thuật 2

Bước 1: Tìm tập đối tượng tối đại Mi có chứa hoàn toàn các thuộc tính Xi của

câu truy vấn

Bước 2: Dùng phép kết tự nhiên dựa trên các đối tượng Mi.

Bước 3: Dùng phép hội các biểu thức kết của từng đối tượng Mi tạo Q.

Bước 4: Áp dụng điều kiện chọn trong câu truy vấn để chọn các bộ trên quan

hệ phổ quát thỏa điều kiện

Bước 5: Áp dụng phép chiếu để chọn ra các thuộc tính mà người dùng cần

trong câu truy vấn

Bước 6: (Bước cải tiến) Tìm ra phép kết nối tối tiểu của các Qi mà kết quả của

phép kết này trùng với kết quả của bước 5

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc national

Q3 (ACC,BNK):

l1 c1Q4 (L,C):

national acc1 c1 bal1 adr1national Jacc Jones Jbal Jadr

Q (BNK, ACC, C, BAL, ADR):

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc national

Q3 (ACC,BNK):

l1 c1Q4 (L,C):

Q2 (ACC,BAL):

ACC BNK

acc1 nationalJacc national

Q3 (ACC,BNK):

l1 c1Q4 (L,C):

national acc1 c1 bal1 adr1

national Jacc Jones Jbal Jadr

Q (BNK, ACC, C, BAL, ADR): Q (BNK, ACC, C, BAL, ADR):

national l1 c1 amt1 adr1

Truy vấn:

retrieve (t.BAL,t.V)

where t.C = ‘Jones’

BNK ACC C BAL ADR L AMT

national acc1 c1 bal1 adr1 l1 amt1national Jacc Jones Jbal Jadr

Q (BNK, ACC, C, BAL, ADR):

C

MO2 MO1

national acc1 c1 bal1 adr1

national Jacc Jones Jbal Jadr

Q (BNK, ACC, C, BAL, ADR): Q (BNK, ACC, C, BAL, ADR):

national l1 c1 amt1 adr1

Until Không còn tìm thấy đối tượng T nào.

MAXOBJ = MAXOBJ U MO

End

If Trong MOXOBJ có MOi là tập con của MOj ( j != i) then Xoá MOi

(3) LOSSLESS (P,T) = true nếu và chỉ nếu

(a) (P ∩ T) -> P hoặc (P∩ T) -> S hoặc

(b) (P ∩ T) ->-> ( P – T ) | ( T – P) nhưng không phải là cả hai (P-T) -> (P ∩ T) và

(T - P) -> (T ∩ P) đều đúng

LOSSLESS(P, T) : Điều kiện kiểm tra khi thêm đối tượng T vào đối tượng P thì khôngdẫn đến mất thông tin

Ta có các phụ thuộc hàm, phụ thuộc đa trị và đối tượng tương ứng:

C ->-> ACC P1(C,ACC) C ->-> L P5 (C,L).

ACC -> BAL P2(ACC,BAL) L -> AMT P6(L,AMT).

ACC -> BNK P3(ACC,BNK) L -> BNK P7(L,BNK).

C -> ADR P4 (C,ADR

Ví dụ: Xây dựng lại 2 tập đối tượng tối đại M1 , M2 của ví dụ về

nghiệp vụ lưu trữ tiền vay, gửi ngân hàng.

Xây dựng dựa trên định nghĩa (1) của LOSSLESS (R,S)

Gọi MOk là đối tượng tối đại thứ k (k = 1) Gọi MAXOBJ là tập hợp các đối tượng tối đại

Xét P1(C,ACC) MOk = {C,ACC) S ={C,ACC}

Xét T = P2(ACC,BAL)

Tính LOSSLESS(T,S)

T:{ACC,BAL} ∩ S: {C,ACC} = {ACC}

(ACC)+= { ACC,BAL,BNK} chứa {ACC,BAL} = T

Ta có các phụ thuộc hàm, phụ thuộc đa trị và đối tượng tương ứng:

T:{ACC,BNK} ∩ S: {C,ACC,BAL} = {ACC}

(ACC)+= { ACC,BAL,BNK} chứa {ACC,BNK} = T

Ta có các phụ thuộc hàm, phụ thuộc đa trị và đối tượng tương ứng:

Tương tự, xét P6(L,AMT) và P7(L,BNK) đều không thỏa điều kiện

MO1 = { C,ACC, BAL, BNK, ADR}

Thêm MO1 vào MAXOBJ MAXOBJ = {MO1}

k = 2 Xét P2(ACC,BAL) MO2 = {ACC,BAL) S ={ACC,BAL}.

Tiếp tục xây dựng MO2 theo phương pháp tương tự Ta được:

MO2 = {ACC,BAL,BNK}

Thêm vào MAXOBJ

Kiểm tra ta thấy MO2 là tập con của MO1 Loại M2O ra khỏi MAXOBJ

Tiếp tục tạo lần lượt Mi cho các object tiếp theo Nếu đó là tập con của một tập Mj (i != j) trong MAXOBJ thì loại bỏ khỏi tập MAXOBJ

Tiếp tục làm như vậy ta tìm được đối tượng tối đại thứ hai:

MOk= { C , L, ADR, AMT, BNK}

Thêm MOk vào MAXOBJ

Vậy nói tóm lại ta tìm được 2 tập đối tượng tối đại từ thuật toán:

+ MO1 = { C,ACC, BAL, BNK, ADR}

+ MO2 = { C, L, ADR, AMT, BNK}

Ví dụ dựa theo 3 định nghĩa của LOSSLESS:

(b) (R ∩ S) ->-> ( R – S ) | ( S – R) nhưng không phải là cả hai (R-S) -> (R ∩ S) và (S - R) -> (S ∩ R) đều đúng.

(2) LOSSLESS (R,S) = true nếu

và chỉ nếu (R ∩ S) ->-> ( R – S )

| ( S – R) (luật phụ thuộc đa trị).

(1) LOSSLESS (R,S) = true nếu và

chỉ nếu (R ∩ S) -> R hoặc (R ∩ S)

-> S (luật phụ thuộc hàm).

M c tiêu bài báo ụ

 Xây d ng ph ự ươ ng pháp truy v n d a trên quan h ấ ự ệ

ph quát đ m b o k t qu thu đ ổ ả ả ế ả ượ c là đúng và đ ủ

 Cho phép ng ườ i dùng có th truy v n thông tin trên ể ấ quan h ph quát, không c n quan tâm đ n c u trúc ệ ổ ầ ế ấ thi t k c a các quan h trong CSDL ế ế ủ ệ

1 Tác giả đề xuất cơ chế kiểm tra lược đồ cơ sở dữ liệu có xảy ra tình trạng nhất quán toàn cục hay không? Cách kiểm tra dựa vào siêu lược đồ Nếu siêu lược đồ có chu trình thì lược đồ cơ sở dữ liệu vi phạm tình trạng nhất quán toàn cục.

2 Tác giả đề xuất phương pháp truy vấn trên quan hệ phổ quát bằng phương pháp xây dựng tập đối tượng tối đại.

3 Tác giả đưa ra phương pháp xây dựng tập đối tượng tối đại một cách tự động.

K t qu đ t đ ế ả ạ ượ c