Bài giảng cơ sở dữ liệu chương 2 mô hình dữ liệu quan hệ

Codd đưa ra – “A Relation Model for Large Shared Data Banks”, Communications of ACM, 6/1970 Cung cấp một cấu trúc dữ liệu đơn giản và đồng bộ – Khái niệm quan hệ Có nền tảng lý thuyết vữ

Trang 1

2.1 Các khái niệm cơ bản

2.2 Các phép toán trên đại số tập hợp

2.3 các phép toán trên đại số quan hệ

Trang 2

Giới thiệu

Do tiến sĩ E F Codd đưa ra

– “A Relation Model for Large Shared Data Banks”,

Communications of ACM, 6/1970

Cung cấp một cấu trúc dữ liệu đơn giản và đồng bộ

– Khái niệm quan hệ

Có nền tảng lý thuyết vững chắc

– Lý thuyết tập hợp

Là cơ sở của các HQT CSDL thương mại

– Oracle, DB2, SQL Server…

Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 3

2.1 Các khái niệm cơ bản

1 Quan hệ (relation)

2 Thuộc tính (attribute)

3 Bộ giá trị (Tuple)

4 Lược đồ quan hệ (realation schema) và Lược đồ cơ sở

dữ liệu (database schema)

5 Thể hiện của lược đồ quan hệ

6 Khóa – Siêu khóa – Khóa dự tuyển – Khóa chính – Khóa ngoại

7 Phụ thuộc hàm

8 Ràng buộc toàn vẹn

9 Các thao tác cơ bản trên quan hệ

Trang 3

2.1.1 Quan hệ

Các thông tin lưu trữ trong CSDL được tổ chức thành bảng (table) 2 chiều gọi là quan hệ

1 cột là 1 thuộc tính của nhân viên

1 dòng là 1 nhân viên

Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5

Tên quan hệ là NHANVIEN

Trang 4

Các đặc trưng của quan hệ

Thứ tự các bộ trong quan hệ là không quan trọng

Thứ tự giữa các giá trị trong một bộ là quan trọng

Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5

TENNV

Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4

Nhu

Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4

Hung Nguyen 09/15/1962 null Nam 38000 5

Bộ <Nguyen, Tung, 12/08/1955, 638 NVC Q5, Nam, 40000, 5>

khác

Bộ <Nguyen, Tung, 12/08/1955, 638 NVC Q5, 40000, Nam, 5>

Các đặc trưng của quan hệ (tt)

Mỗi giá trị trong một bộ

– Hoặc là một giá trị nguyên tố

– Hoặc là một giá trị rỗng (null)

Không có bộ nào trùng nhau trong một thể hiện của quan hệ

Trang 5

2.1.2 Thuộc tính - Attribute

Tên các cột của quan hệ

Mô tả ý nghĩa cho các giá trị tại cột đó

Tất cả các dữ liệu trong cùng 1 một cột đều có cùng kiểu dữ liệu

Là các dòng của quan hệ ( trừ dòng tiêu đề )

Thể hiện giá trị cụ thể của các thuộc tính

Dữ liệu cụ thể của thuộc tính

<Tung, Nguyen, 12/08/1955, 638 NVC, Q5, Nam, 40000, 5>

Trang 6

– Tên của quan hệ

– Tên của tập thuộc tính

NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DIACHI, GT, LUONG, PHG)

Lược đồ quan hệ

Là tập hợp

Trang 7

PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, TRPHG, NG_NHANCHUC)

DIADIEM_PHG(MAPHG, DIADIEM)

THANNHAN(MA_NVIEN, TENTN, GT, NS, QUANHE)

DEAN(TENDA, MADA, DDIEM_DA, PHONG)

2.1.4 Lược đồ quan hệ (tt)

Định nghĩa hình thức lược đồ quan hệ

– Cho A1, A2, …, Anlà các thuộc tính

– Có các miền giá trị D1, D2, …, Dntương ứng

– Ký hiệu R(A1:D1, A2:D2, …, An:Dn) là một lược đồ quan hệ

Bậc của lược đồ quan hệ

– Là số lượng thuộc tính trong lược đồ

Lực lượng của quan hệ

– Là số dòng (bộ) trong quan hệ

Ví dụ:

– NHANVIEN (MANV:integer, TENNV:string, HONV:string, NGSINH:date, DCHI:string, GT:string, LUONG:integer, DONVI:integer)

• NHANVIEN là một lược đồ bậc 8 mô tả đối tượng nhân viên

• MANV là một thuộc tính có miền giá trị là số nguyên

• TENNV là một thuộc tính có miền giá trị là chuỗi ký tự

Trang 8

2.1.5 Thể hiện của quan hệ

Một quan hệ r của lược đồ quan hệ R(A1, A2, …, An) ,

TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG

Siêu khóa (Super Key)

– Khóa của quan hệ R(A1, A2, A3,…, An) là tập các thuộc tính K thỏa mãn: ∀ bộ q1, q2 của R đều tồn tại thuộc tính A ∈ K sao cho q1[A] ≠ q2[A]

khóa của R

Trang 9

2.1.6 Khóa (tt)

Khóa dự tuyển – Candidate Key

– Khóa của quan hệ nếu ∄ ⊂ thì được gọi là khóa tối tiểu

– Có thể có nhiều khóa tối tiểu trong 1 quan hệ Những khóa tối tiểu này được gọi là khóa dự tuyển (đủ điều kiện ứng tuyển để làm khóa của quan hệ)

2.1.6 Khóa (tt)

Khóa chính (Primary Key)

– Trong số các khóa dự tuyển, khóa nào được chọn để tạo các index chi phối truy xuất đến các bộ thì được gọi

là Khóa chính

– Xét quan hệ

– Có 2 khóa (MANV) và (HONV, TENNV, NS)

– Khi cài đặt quan hệ thành bảng (table)

• Chọn 1 khóa làm cơ sở để nhận biết các bộ

• Khóa được chọn gọi là khóa chính (PK - primary key)

– Các thuộc tính khóa chính phải có giá trị khác null – Các thuộc tính khóa chính thường được gạch dưới

NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DCHI, GT, LUONG, PHG)

Trang 10

2.1.6 Khóa (tt)

Khóa dự phòng (Alternate key)

– Là các khóa dự tuyển không được chọn làm khóachính

– Trong ví dụ:

Khóa dự phòng là: (TENNV, HONV, NSNV)

NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DCHI, GT, LUONG, PHG)

2.1.6 Khóa (tt)

Tham chiếu:

– Một bộ trong quan hệ R, tại thuộc tính A nếu nhận mộtgiá trị từ một thuộc tính B của quan hệ S, ta gọi R thamchiếu S

– Bộ được tham chiếu phải tồn tại trước

Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4

Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4

Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5

TENPHG MAPHG Nghien cuu 5

Dieu hanh 4 Quan ly 1

R

S

Trang 11

2.1.6 Khóa (tt)

Khóa ngoại – Foreign key

– Xét 2 lược đồ R và S, gọi FK là tập thuộc tính khác rỗng của R

• FK là khóa ngoại (Foreign Key) của R khi các thuộc tính trong FK phải có cùng miền giá trị với các thuộc tính khóa chính của S Giá trị tại FK của một bộ t1∈R

– Hoặc bằng giá trị tại khóa chính của một bộ t2∈S – Hoặc bằng giá trị rỗng

Trang 12

2.1.6 Khóa (tt)

Nhận xét chung về Khóa của quan hệ

– Giá trị của khóa dùng để xác định một bộ cụ thể trongquan hệ

– Khóa là một đặc trưng của lược đồ quan hệ, không phụthuộc vào thể hiện quan hệ

– Khóa được xây dựng dựa vào ý nghĩa của một sốthuộc tính trong quan hệ

– Lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa

2.1.7 Phụ thuộc hàm

Định nghĩa:

– Quan hệ R được định nghĩa trên tập thuộc tính U ={A1…An} X, Y⊂ U là 2 tập con của U Nếu tồn tại mộtánh xạ f: X → Y thì ta nói rằng X xác định hàm Y, hay Yphụ thuộc hàm vào X và ký hiệu là X → Y

Ví dụ:

Quan hệ NHANVIEN có phụ thuộc hàm: MANV → {TENNV, HONV, NS, DIACHI} Quan hệ PHONGBAN có phụ thuộc ham: MAPHG → {TENPHG}

PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, TRPHG, NG_NHANCHUC)

DIADIEM_PHG(MAPHG, DIADIEM)

THANNHAN(MA_NVIEN, TENTN, GT, NS, QUANHE)

DEAN(TENDA, MADA, DDIEM_DA, PHONG)

Trang 13

Ràng buộc tham chiếu

– Nếu quan hệ có thuộc tính là khóa ngoại thì thuộc tính

đó phải tham chiếu được / tồn tại ở quan hệ bị thamchiếu

Trang 14

2.1.8 Ràng buộc toàn vẹn (tt)

Biểu diễn ràng buộc tham chiếu

2.1.9 Các phép toán cơ bản trên quan hệ

Phép thêm một bộ mới vào quan hệ

– Việc thêm một bộ giá trị mới t vào quan hệ R (A1, A2,

A3, ,An) làm cho thể hiện TR của nó tăng thêm mộtphần tử mới:

– INSERT (R; Ai1= v1, Ai2 = v2, Aim= vm)

trong đó vi ∈ Dom (Aii)– Phép thêm mới có thể không thực hiện được hoặc làm mất đi tính toàn vẹn của CSDL

• Giá trị khóa chính = null

• Bộ mới không phù hợp kiểu giá trị của thuộc tính nào đó.

• Giá trị mới thêm không thuộc miền giá trị

Trang 15

– Phép loại bỏ có thể dẫn đến phá hỏng sự toàn vẹn (khi xóa

1 bộ ở quan hệ bị tham chiếu)

Phép sửa đổi giá trị của các thuộc tính

– Việc sửa dữ liệu rất cần thiết, một số hệ quản trị CSDL đưa

ra nhiều lệnh khác nhau như: EDIT, CHANGE, BROW, UPDATE (FoxPro, Dbase)

Trang 16

2.2 Các phép toán trên ĐS tập hợp

Tính khả hợp (Tương thích đồng nhất - Union Compatibility)

– Hai lược đồ quan hệ R(A1, A2, …, An) và S(B1, B2, …, Bn) là khả hợp nếu

R

α β

1 2 1

A B α

S

β

2 3

α

R ∪ S

α β

1 2 1

Trang 17

α β

1 2 3

A B α

S

β

2 3

R

α β

1 2 1

A B α

S

β

2 3

Trang 18

β

1 2

B C α

S

β

10 10

D + +

+ +

+ - -

-

-R ×S

Trang 19

– Có t là một bộ của T nếu với mọi bộ tS∈S, tồn tại bộ

tR∈R thỏa 2 điều kiện

3 1

1 1 1

1 1

R ÷ S

Trang 20

α β

10 20 30

C 1 1 1

β 40 2

πA,C (R)

A α

R

β

C 1 1

Trang 21

Phép chiếu (tt)

Phép chiếu không có tính giao hoán

πA1, A2, …, An (πA1, A2, …, Am (R)) =

πHONV, TENNV, LUONG (NHANVIEN)

Trang 22

Cho biết mã nhân viên không có thân nhân nào

πMANV(PHANCONG) ∪ πMANV(THANNHAN)

Trang 23

Ví dụ (tt)

đề án

πMANV(PHANCONG) ∩ πMANV(THANNHAN)

πMANV(NHANVIEN) - πMANV(THANNHAN)

2.3.2 Phép chọn (Selection)

Được dùng để lấy ra các bộ của quan hệ R

Trang 24

2.3.2 Phép chọn (tt)

Kết quả trả về là một quan hệ

– Có cùng danh sách thuộc tính với R

– Có số bộ luôn ít hơn hoặc bằng số bộ của R

Ví dụ

σ(A=B)∧(D>5) (R)

A B α

R

α β

C 1 5 12

D 7 7 3 10

α β β β

A B α

1

D 7 10

α β

Trang 25

Ví dụ 1: Cho biết các nhân viên ở phòng số 4

– Quan hệ: NHANVIEN(MANV, HONV, TENNV, PHG,…)– Thuộc tính: PHG

– Điều kiện: PHG=4

σ PHG=4 (NHANVIEN)

Ví dụ 2: Tìm các nhân viên có lương trên 2.5tr ở

phòng 4 hoặc các nhân viên có lương trên 3tr ở phòng 5

– Quan hệ: NHANVIEN(MANV, …, LUONG, PHG, ….)– Thuộc tính: LUONG, PHG

Trang 26

– C gọi là điều kiện nối trên thuộc tính

Nối bằng ( equi join ) khi C là điều kiện so sánh bằng

Nối tự nhiên ( natural join )

• Ký hiệu R S hay R ∗ S

• R + ∩ S + ≠ ∅

• Kết quả của phép nối equi join bỏ bớt đi 1 cột giống nhau

Trang 27

6

1 2

A B 1

R

4

2 5

C 3 6

R B<D S

A B 1

Q

1

2 2

C 3 3

S

6

1 2

C 3 6

R C=D S

C D 3

S

6

1 2

A B 1

R

4

2 5

C 3 6

R C=S.C S

Trang 28

2.3.3 Phép nối(tt)

Ví dụ phép nối tự nhiên (natural join)

R S

C D 3

S

6

1 2

A B 1

R

4

2 5

C 3 6

A B

1 2

C 3

S.C

3

D 1

6 2

A B

1 2

C 3

D 1 2

2.3.4 Các phép kết nối khác

Phép nối nội (Inner Join)

– Thực chất là phép equi join, chỉ khác ở chỗ giữ lại của

2 thuộc tính ở quan hệ kết quả (kể cả trường hợp trùng tên)

– Ví dụ:

C D 3

S

6

1 2

A B 1

R

4

2 5

C 3 6

C 3

D 1

6 2

Trang 29

Phép nối trái (Left join)

– Lấy các bộ của quan hệ bên trái ghép với các bộ củaquan hệ bên phải nếu có giá trị giống nhau trên 2 thuộctính kết nối Nếu không tìm thấy giá trị thỏa thuộc tínhkết nối ở bộ bên phải thì đặt giá trị NULL vào kq

2.3.4 Các phép kết nối khác (tt)

A B 1

R

4

2 5

C 3 6

D E

D E 3

null null

A B 1

R

4

2 5

C 3 6

C=D

2.3.4 Các phép kết nối khác (tt)

Phép nối phải (Right join)

– Giống phép nối trái nhưng ưu tiên lấy tất cả các bộ củaquan hệ bên phải

A B 1

R

4

2 5

C 3 6

C=D

Trang 30

Cho các lược đồ quan hệ sau:

Hãy viết biểu thức (đại số quan hệ) trả lời các câu hỏi

1 Đưa ra danh sách và địa chỉ khách hàng

2 Đưa ra tên hàng và số lượng hàng tồn của các mặt hàng

3 Đưa ra thông tin các mặt hàng có số lượng tồn >5

4 Đưa ra thông tin khách hàng có địa chỉ ở HN

5 Đưa ra tên khách hàng mua hàng ngày 1/2/2014

6 Đưa ra mã hàng, tên hàng có giá bán > 500.000đ

7 Đưa ra tên khách hàng ở SG mua hàng ngày 1/3/2015

8 Đưa ra danh sách tên hàng được bán trong ngày 1/2/2015

9 Đưa ra mã các hàng chưa từng được bán

10 Đưa ra mã các khách hàng không mua hàng ngày 14/2/2015

Trang 31

T1 T2 T1

CHUYỂN ĐỔI

MÔ HÌNH E/R LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ

Trang 32

Các quy tắc chuyển đổi

(1) Tập thực thể

– Các tập thực thể (trừ tập thực thể yếu) chuyển thành các quan hệ có cùng tên và tập thuộc tính

NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DCHI, GT, LUONG)

PHONGBAN(TENPHG, MAPHG)

Các qui tắc chuyển đổi (tt)

(2) Mối quan hệ

– (2a) Một-Một

• Thêm vào quan hệ này thuộc tính khóa của quan hệ kia

• Hoặc thêm thuộc tính khóa vào cả 2 quan hệ

Trang 33

NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DCHI, GT, LUONG, MAPHG)

(2) Mối quan hệ

– (2c) Nhiều-Nhiều

• Tạo một quan hệ mới có

– Tên quan hệ là tên của mối quan hệ – Thuộc tính là những thuộc tính khóa của các tập thực thể liên quan

DEAN

TENDA

DDIEM_D A MADA

Trang 34

(3) Thực thể yếu

– Chuyển thành một quan hệ

• Có cùng tên với thực thể yếu

• Thêm vào thuộc tính khóa của quan hệ liên quan

QUANHE

Co_than_nhan (1,1)

(1,n)

(4) Thuộc tính đa trị

• Có cùng tên với thuộc tính đa trị

• Thuộc tính khóa của quan hệ này là khóa ngoài của quan

hệ chứa thuộc tính đa trị

Trang 35

(5) Liên kết đa ngôi (n>2)

• Có cùng tên với tên mối liên kết đa ngôi

• Khóa chính là tổ hợp các khóa của tập các thực thể tham gia liên kết

– Quan hệ với 2 khóa ngoài – Quan hệ với n khóa ngoài – Thuộc tính

– Tập các thuộc tính đơn – Quan hệ với khóa ngoài – Miền giá trị

– Khóa chính (khóa dự tuyển)

Trang 37

bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 73

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	880,5 KB