Bài giảng Hệ quản trị cơ sở dữ liệu - Chương 2: Mô hình thực thể kết hợp

Mô hình hóa cơ sở dữ liệu bằng cách sử dụng kỹ thuật đồ họa để biểu diễn các đối tượng và quan hệ giữa các đối tượng trong thế giới thực mà con người có thể hiểu một cách dễ dàng. Trong chương này sẽ giới thiệu đến người học mô hình thực thể kết hợp, đây là một mô hình dựa trên thế giới thực trong đó bao gồm một tập các đối tượng gọi là thực thể và mối quan hệ giữa các thực thực thể. Mời các bạn cùng tham khảo.

Giới thiệu

• Mô hình hóa cơ sở dữ liệu bằng cách sử dụng

kỹ thuật đồ họa để biểu diễn các đối tượng và quan hệ giữa các đối tượng trong thế giới thực

mà con người có thể hiểu một cách dễ dàng

• Mô hình thực thể quan hệ (Entity Relationship) dựa trên thế giới thực trong đó bao gồm một tập các đối tượng gọi là thực thể và mối quan hệ giữa các thực thực thể.

–Lược đồ khái niệm là sự mô tả ngắn gọn về những yêu cầu của người dùng và sự mô tả chi tiết về các loại thực thể, mối quan hệ giữa các loại thực thể và các ràng buộc.

Các bước thiết kế một CSDL

• Bước 3: Hiện thực cơ sở dữ liệu sử mô hình cơ

sở dữ liệu quan hệ hoặc mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng

–Bước này gọi là thiết kế logic hoặc ánh xạ mô hình dữ liệu

–Kết quả của bước này là một lược đồ cơ sở dữ liệu và hiện thực cơ sở dữ liệu trong một hệ quản trị cơ sở

dữ liệu

• Bước cuối cùng là giai đoạn thiết kế vật lý.

–Xác định cấu trúc lưu trữ, các cách truy cập dữ liệu

–Các chương trình ứng dụng được thiết kế và hiện

Các bước thiết kế một CSDL

Ví dụ CSDL Company

• Các yêu cầu:

–Công ty (Company) được tổ chức thành các bộ phận (DEPARTMENTs) Mỗi bộ phận có những thông tin: Tên, Số, và một nhân viên là người quản lý bộ phận

đó (MANAGER), trong cơ sở dữ liệu phải lưu thông tin

ngày mà nhân viên đó bắt đầu quản lý bộ phận

–Mỗi bộ phận thực hiện một số dự án (PROJECTs)

Mỗi dự án có Tên dự án, Mã số dự án và vị trí của dự

án.

dự án và thông tin về người giám sát của mỗi nhân viên.

–Mỗi nhân viên có số người phụ thuộc (DEPENDENTs) Mỗi người phụ thuộc có những thông tin Tên, Phái, Ngày sinh và mối quan hệ với nhân viên

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

• Mô hình ER mô tả dữ liệu dưới dạng các thực thể (Entity), các mối quan hệ (Relationships) và các thuộc tính (Attributes).

–Thực thể (Entity): là các đối tượng tồn tại độc lập với

các đối tượng khác Ví dụ: con người, sự vật …

–Loại thực thể (Entity type): Là một tập các thực thể

có cùng thuộc tính

–Thể hiện của thực thể (Entity instance ): là một

thực thể đơn trong tập thực thể

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

• Ví dụ:

–SINHVIEN là một loại thực thể (entity type),

–Một sinh viên cụ thể có Mã số sinh viên là

555-55-5555 là một thể hiện của thực thể (Entity instance)

–Tập hợp tất cả sinh viên là một loại thực thể (Entity set hoặc Entity type)

• Trong mô hình ER:

–Mỗi loại thực thể (Entity type) có một tên, thường là danh từ

–Trong mô hình E-R, một loại thực thể được biểu diễn bằng hình chữ nhật với tên đặt bên trong

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

• Thuộc tính (Attribute):

–Thuộc tính là những đặc điểm dùng để mô tả thực thể–Ví dụ: thực thể Nhân viên có các thuộc tính Tên, Ngày sinh, Địa chỉ, Lương, …

–Trong mô hình E-R: thuộc tính được biểu diễn bằng

hình ellipse và kết nối với thực thể bởi đường thẳng.

–Đối với mỗi thực thể, mỗi thuộc tính có một giá trị xác định

Sex SSN

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

• Loại thuộc tính (Types of Attributes)

–Thuộc tính đơn (Simple Attribute): là những thuộc tính

không thể chia nhỏ hơn

Ellips nét đơn.

–Thuộc tính kết hợp (Composite Attribute): Là những

thuộc tính có thể chia thành những thuộc tính nhỏ hơn

• Ví dụ: Họ tên có thể chia nhỏ hơn là Họ, lót, Tên.

Employee

Last Middle

Name

First

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

–Thuộc tính đơn trị (Single-Valued Attributes): chỉ có

một giá trị cho mỗi thể hiện của thực thể

–Thuộc tính đa trị (Multi-Valued Attributes): có nhiều giá

trị cho mỗi thể hiện của thực thể

• Trong mô hình E-R thuộc tính đa trị được biểu diễn bằng hình ellipse nét đôi.

Employee

Language CollegeDegree

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

–Thuộc tính khóa (Key Attribute): Thuộc tính khóa là

một thuộc tính đơn hoặc thuộc tính kết hợp mà nó dùng để xác định một thể hiện duy nhất trong một tập thực thể

• Ví dụ: Loại thực thể Nhân viên, thuộc tính MaNV là thuộc tính khóa.

Employee

Age EmployeeID

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

–Thuộc tính lưu trữ (Stored Attributes): Thuộc tính

không được suy diển từ những thuộc tính khác.

–Thuộc tính suy diễn (Derived Attributes): Thuộc tính

mà giá trị của nó được suy ra từ những thuộc tính khác

hình ellpse nét đứt quãng.

Employee

Age BirthDate

Entity Types, Entity Sets, Attributes, keys

• Thuộc tính khóa kết hợp (Composite key): là tập các

thuộc tính mà khi kết hợp lại sẽ xác định một thể hiện duy nhất của thực thể

City

State Name

Relationships, Relationship Types

• Mối quan hệ (Relationship): là sự kết hợp giữa nhiều loại thực thể.

–Thể hiện của quan hệ (Relationship instance): là sự

kết hợp giữa một thể hiện của thực thể này với một thể hiện của thực thể khác

Williams có một account 523, sự kết hợp của một thể hiện của CUSTOMER Williams và một thể hiện của ACCOUNT

523 gọi là Relationship instance

–Tập hợp mối quan hệ (Relationship set hoặc Relationship type): là một nhóm các thể hiện của các

quan hệ, là mối quan hệ giữa các entity types

Relationships, Relationship Types

• Trong mô hình ER, mối quan hệ được biểu diễn bằng hình thoi

Relationships, Relationship Types

Relationships, Relationship Types

• Bậc của quan hệ (Degree of a Relationship): Số loại thực thể (Entity type) tham gia vào mối quan hệ.

Ví dụ: bậc của quan hệ giữa CUSTOMER và ACCOUNT là 2

Relationships, Relationship Types

• Cho E1, E2, ., En là n tập thực thể, R là mối quan hệ giữa các tập thực thể Bậc của quan hệ được xác định như sau:

–Unary Relationship R (quan hệ một ngôi): là sự kết

hợp giữa 2 thể hiệc của cùng một loại thực thể (R ∈E1 × E1)

–Binary Relationship R (quan hệ nhị phân): là sự kết

hợp giữa hai thể hiện của hai tập thực thể khác nhau (R E1 × E2).∈

–Ternary Relationship R là sự kết hợp giữa ba thể

hiện của ba tập thực thể khác nhau (R E1 × E2 × ∈

Relationships, Relationship Types

• Cardinality of a Relationship: biểu diễn số tối đa hoặc số tối thiểu của các thể hiện của thực thể

B kết hợp với một thể hiện của thực thể A Có 4 loại quan hệ giữa hai loại thực thể A và B.

–One-to-One Relationship: tối đa một thể hiện của

loại thực thể B kết hợp với một thể hiện của loại thực thể B và ngược lại

Relationships, Relationship Types

–One-to-Many Relationship: nhiều thể hiện của loại

thực thể B kết hợp với một thể hiện của loại thực thể

A và chỉ một thể hiện của loại thực thể A kết hợp với một thể hiện của loại thực thể B

–Many-to-Many Relationship: Nhiều thể hiện của loại

thực thể A có thể kết hợp với nhiều thể hiện của loại thực thể B và ngược lại

Relationships, Relationship Types

• Cách biểu diễn loại quan hệ dựa trên lượng số nhỏ nhất (cardinality) giữa hai loại thực thể A và B: là số nhỏ nhất của các thể hiện của loại thực thể A kết hợp với mỗi thể hiện của loại thực thể

Relationships, Relationship Types

–Tham gia tùy chọn được biểu diễn là “O”, tham gia bắt buộc được biểu diễn là “|”

Relationships, Relationship Types

Relationships, Relationship Types

–Loại quan hệ 1-n: Ví dụ: Quan hệ 1 ngôi giữa một thể

hiện của loại thực thể Employee là Supervises cho

Relationships, Relationship Types

• Binary Relationship: là sự kết hệp giữa hai loại loại thực thể khác nhau.

–One-to-one relationship: ví dụ, Một EMPLOYEE có

thể làm việc tại nhiều nhất là một DEPARTMENT

• Mỗi DEPARTMENT được quản lý bởi nhiều nhất là một EMPLOYEE Lượng số tối thiểu xác định mỗi department được quản lý bởi 1 nhân viên chứ không phải tất cả nhân viên quản lý departments.

Relationships, Relationship Types

–One-to-many relationships: Ví dụ, một CUSTOMER

có thể có nhiều ORDERS, một ORDERS chỉ thuộc chính xác một CUSTOMER

Relationships, Relationship Types

Relationships, Relationship Types

–Many-to-many relationship: Ví dụ, một Student có

thể đăng ký nhiều Courses, ngược lại một Course có thể được đăng ký bởi nhiều Students

Relationships, Relationship Types

Relationships, Relationship Types

• Ternary Relationships: là mối quan hệ giữa các thể hiện của ba loại thực thể khác nhau.

–Mỗi thể hiện của quan hệ ternary yêu cầu sự tham gia của một trong 3 thể hiện của 3 loại thực thể tham gia

Relationships, Relationship Types

Relationships, Relationship Types

• Thuộc tính của mối quan hệ (Attributes of Relationships):

–Thuộc tính được xác định bởi sự kết hơp của các thực thể trong một thể hiện của mối quan hệ

Relationships, Relationship Types

• Thực thể kết hợp: là một loại thực thể mà nó liên kết với các thể hiện của một hoặc nhiều loại thực thể và chứa các thuộc tính tham gia của sự kết hợp này.

• Thực thể kết hợp là một quan hệ mà nó sẽ trở thành một thực thể khi thuộc một trong các trường hợp sau:

–Là mối quan hệ many-to-many nhị phân

–Là quan hệ ternary hoặc các quan hệ có bậc cao hơn

Relationships, Relationship Types

• Example:

Relationships, Relationship Types

Relationships, Relationship Types

• Thực thể yếu (Weak Entity Types): là loại thực thể không có thuộc tính khóa Ngược lại, thực thể có thuộc tính khóa gọi là thực thể mạnh

(strong entity types).

–Thực thể mạnh tồn tại độc lập với các loại thực thể khác, trong khi thực thể yếu phụ thuộc vào loại thực thể khác

–Trong mô hình E-R, thực thể yếu được biểu diễn bằng hình chữ nhật nét đôi, tương ứng, mối quan hệ của thực thể yếu với thực thể chủ được biểu diễn bằng hình thoi nét đôi

Relationships, Relationship Types

• Ví dụ: quan hệ của Student và Dependent

Mô hình ER của CSDL COMPANY

• Specify the following relationship types:

– MANAGES, a 1:1 relationship type between EMPLOYEE and DEPARTMENT EMPLOYEE participation is partial DEPARTMENT participation is not clear from the requirements We question the users, who say that a department must have a manager at all times, which implies total participation The attribute StartDate is assigned to this relationship type

– WORKS_FOR, a 1:N relationship type between DEPARTMENT and EMPLOYEE Both participations are total

– CONTROLS, a 1:N relationship type between DEPARTMENT and PROJECT The participation of PROJECT is total, whereas that of DEPARTMENT is determined to be partial, after consultation with the users

Mô hình ER của CSDL COMPANY

EMPLOYEE (in the supervisor role) and EMPLOYEE (in the supervisee role) Both participations are determined to be partial, after the users indicate that not every employee is a supervisor and not every employee has a supervisor

with attribute Hours, after the users indicate that a project can have several employees working on it Both participations are determined to be total

EMPLOYEE and DEPENDENT, which is also the identifying relationship for the weak entity type DEPENDENT The

Review Questions

1 Define the following terms: entity, attribute,

attribute value, relationship instance, composite attribute, multivalued attribute, derived attribute, complex attribute, key attribute, value set (domain)

2 What is an entity type? What is an entity set?

Explain the differences among an entity, an entity type, and an entity set

3 Explain the difference between an attribute

and a value set

Review Questions

4 What is a relationship type? Explain the

differences among a relationship instance, a relationship type, and a relationship set.

5 When is the concept of a weak entity used in

data modeling? Define the terms owner entity type, weak entity type, identifying relationship type, and partial key

6 Can an identifying relationship of a weak entity

type be of a degree greater than two? Give examples to illustrate your answer

Exercises

university database that is used to keep track of students’ transcripts This is similar but not identical

to the database

1.The university keeps track of each student’s name, student number, social security number, current address and phone, permanent address and phone, birthdate, sex, class, major department, minor department, and degree program (B.A., B.S., , Ph.D.) Some user applications need to refer to the city, state, and zip code

of the student’s permanent address and to the student’s last name Both social security number and student number have unique values for each student

Exercises

2 Each department is described by a name, department code, office number, office phone, and college Both name and code have unique values for each department

3 Each course has a course name, description, course number, number of semester hours, level, and offering department The value of course number is unique for each course

4 Each section has an instructor, semester, year, course, and section number The section number distinguishes sections

of the same course that are taught during the same semester/year; its values are 1, 2, 3, , up to the number of sections taught during each semester

5 A grade report has a student, section, letter grade, and