Bài giảng môn học cơ sở dữ liệu

Bài giảng môn học cơ sở dữ liệu

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN

CƠ SỞ DỮ LIỆU

Bài giảng môn học

Giảng viên: ThS Lê Ngọc Lãm Bộ môn: Công Nghệ Địa Chính

GIỚI THIỆU MÔN HỌC

CHƯƠNG 1 NHẬP MÔN CSDL

KHÁI NIỆM CSDL

 Khái niệm về dữ liệu

 Các hình thức tổ chức dữ liệu

 Các tính chất của dữ liệu

Sinh viên

Quốc gia

Đơn vị hành chánh

Tỉnh Đồng Nai; cách Tp.HCM 30km

Tỉnh Bình Thuận; cách Tp.HCM 150km

Tỉnh Long An; Cách Tp.HCM 50km

Việt nam; dân số 80 triệu người

Lào; dân số 30 triệu người Thái Lan; dân số 60 triệu người

Trung Quốc; 1,2 tỷ người

Nguyễn thị Mén; 20 tuổi; Quê quán: Tiền Giang

Trần thị Son; 19 tuổi; quê quán: Bình Định

CẤU TRÚC 1 HỆ CSLD

CSDL VẬT LÝ

NGƯỜI THIẾT KẾ NGƯỜI SỬ DỤNG

……….

TÍNH ĐỘC LẬP DỮ LIỆU

 Mức độc lập vật lý ( (Physical data independence)

là khả năng sửa đổi sơ đồ vật lý khơng làm cho các chương trình ứng dụng phải viết lại Các sửa

đổi ở mức vật lý là cần thiết để cải thiện hiệu

năng

 Độc lập dữ liệu luận lý (Logical data

independence) là khả năng sửa đổi sơ đồ luận lý khơng làm cho các chương trình ứng dụng phải viết lại Các sửa đổi ở mức luận lý là cần thiết khi cấu trúc luận lý của cơ sở dữ liệu bị thay thế

MÔ HÌNH DỮ LIỆU

 Mô hình mạng

 Mô hình phân cấp

 Mô hình thực thể kết hợp

 Mô hình quan hệ

MÔ HÌNH MẠNG (Network model)

 Dữ liệu gôïp

MOÂ HÌNH PHAÂN CAÁP (Hierarchical model)

MÔ HÌNH QUAN HỆ (Relational model)

Trước khi có RM, dữ liệu được quản lý bằng tập tin – hệ tập tin với các ngôn ngữ: COBOL,

FORTRAN, PASCAL

Những hạn chế của hệ tập tin:

- Có sự liên kết chặt chẽ giữa cấu trúc vật lý –

luận lý và chương trình ứng dụng

- Dư thừa dữ liệu quá lớn

- Người SD ít có khả năng tiếp cận và khai thác dữ liệu

MOÂ HÌNH QUAN HEÄ (Relationship model)

MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP

(Entities relationship model)

 Thực thể (Entities)

 Mối kết hợp (Join)

HỆ QUẢN TRỊ CSLD (Database Management System)

 • Một cơ sở dữ liệu (CSDL/ DB: DataBase) là một tập

hợp các tập tin cĩ liên quan với nhau, được thiết kế

nhằm làm giảm thiểu sự lặp lại dữ liệu

 • Một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (HQTCSDL/ DBMS: DataBase Management System) là một hệ thống gồm một CSDL và các thao tác trên CSDL đĩ, được thiết kế trên một nền tảng phần cứng, phần mềm và với một

kiến trúc nhất định

 • Một hệ cơ sở dữ liệu (HCSDL/ DBS: DataBase System)

Cấu trúc vật lý và luận lý

TÍNH CHẤT HỆ QUẢN TRỊ CSDL

1 Độc lập vật lý

2 Độc lập logic

3 Ngôn ngữ phi thủ tục

4 Quản trị dữ liệu

5 Quản lý dư thừa dữõ liệu

6 Tương hợp dữ liệu (chuẩn hoá)

LỊCH SỬ HỆ QUẢN TRỊ CSDL

CHỨC NĂNG HỆ QUẢN TRỊ CSDL

 Mô tả dữ liệu

 Tìm kiếm dữ liệu

 Cập nhật dữ liệu

 Chuyển hoá dữ liệu

 Điều khiển tính toàn vẹn dữ liệu

Quản lý giao tác và an toàn dữ liệu

Ví dụ

Cách quản lý thông tin về sinh viên đăng ký môn học như sau:

Ví dụ (tt)

Những hạn chế trên sẽ được khắc phục nếu tổ chức dữ liệu theo mô hình sau:

MỘ SỐ KHÁI NIỆM

 THUỘC TÍNH (ATTRIBUTE)

 MIỀN GIÁ TRỊ CỦA THUỘC TÍNH

(DOMAIN)

 BỘ (TUBLE hay RECORD)

(M2)

 Thuộc tính: là tính chất để mô tả đối tượng hay nói cách khác 1 đối tượng được mô tả thông qua thuộc tính của nó.

 Miền giá trị: Thuộc tính có thể là một chuỗi các

ký tự hay là một con số hoặc ngày tháng năm Ngoài ra có thể còn là giá trị tiền tệ hay một đơn

vị đo lường nào đó Tập hợp các giá trị này gọi

là Miền giá trị của thuộc tính.

 Bộ: Tập hợp các thuộc tính cùng mô tả một đối tượng gọi là Bộ Như vậy có thể nói bộ là một đối tượng cụ thể

MỘ SỐ KHÁI NIỆM

MỘ SỐ KHÁI NIỆM

Lược đồ quan hệ

Tập tất cả các thuộc tính cần quản lý của một đối tượng cùng với mối liên hệ giữa chúng được gọi là lược đồ quan hệ Lược đồ quan hệ Q với tập thuộc tính {A1,A2, ,An} được viết là

Q(A1,A2, ,An) Tập các thuộc tính của Q được ký hiệu là Q+ Chẳng hạn lược đồ quan hệ sinh viên (Đặt tên là Sv) với các thuộc tính như trên là:

Sv(MASV, HOSV,TENSV,NU, NGAYSINH, MALOP,

HOCBONG, TINH)

QUAN HỆ

Khóa - Khóa ngọai của Quan hệ

Khóa - Khóa ngọai của Quan hệ

 Siêu khố: là một tập các thuộc tính để phân biệt giữa các đối tượng với nhau trong một quan hệ.

 Khố: Trong trường hợp siêu khố chỉ bao gồm 1 thuộc tính thì gọi là khố Các thuộc tính trong siêu khố gọi là thuộc tính khố Thuộc tính khố thường đĩng vai trị liên kết giữa các quan hệ với nhau.

 Khố ngoại: Trong trường hợp 2 quan hệ liên kết với nhau thơng qua 1 thuộc tính nếu thuộc tính này đĩng vai trị là khố chính trong một quan hệ đã xác định thì

Ví dụ 1

đường tỉnh lộ, đường liên xã và đường

tỉnh lộ có lộ giới 40m; đường liên xã có lộ giới 15m và đường hẽm có lộ giới 8m Mỗi

nhau; Quốc lộ và tỉnh lộ có kết cấu bê-tông nhựa; đường liên xã và hẽm thường là đường cấp phối hoặc đường đất.

Ví dụ 2

Hóc Môn có 02 tuyến đường quốc lộ với chiều dài trên 40km; 06 tuyến đường tỉnh

lộ với chiều dài trên 80km; 15 tuyến đường liên xã và đường nội bộ với chiều dài 150km và 60 con hẽm với tổng chiều dài trên 30km

Ví dụ 3

 Công ty A kinh doanh rất nhiều mặt hàng thuộc nhiều chủng loại khác nhau, mỗi mặt hàng đều có mã riêng tương ứng với một mức giá nhất định Mỗi nhân viên công ty được giao cho phụ trách một mặt hàng nhất định, các nhân viên được quản lý thông qua mã nhân viên Các thông tin mà công ty quản lý về nhân viên bao gồm: mã nhân viên, tên nhân viên, ngày sinh, địa chỉ, và mặt hàng mà nhân viên đó phụ trách Mỗi mặt hàng đều

có tên và mã mặt hàng cùng với xuất xứ nguồn gốc của mặt hàng đó mà nhân viên cần biết để nhập hàng khi có yêu cầu

CÁC PHÉP TOÁN ĐẠI SỐ QUAN HỆ

mà tất cả các hệ quản trị cơ sở dữ liệu đều cài đặt cụ thể bằng các lệnh theo ngôn ngữ riêng Các phép toán này được thực hiện trực tiếp trên các bộ của các quan hệ lưu trữ trong máy tính Việc tổ chức các quan hệ và các bộ của nó có thể được xem như biểu diễn

Phép chèn(Insert)

 Mục đích của phép chèn là thêm một bộ vào một quan hệ nhất định Kết quả của phép chèn có thể gây ra một số sai sót với những lý do sau đây:

- Bộ mới được thêm vào không phù hợp với lược đồ quan hệ cho trước.

- Một số giá trị của một số thuộc tính nằm ngoài miền giá trị của thuộc tính đó.

- Giá trị khóa của bộ mới có thể là giá trị đã có trong quan hệ đang lưu trữ

Do đó tùy từng quan hệ cụ thể mà có cách khắc phục khác nhau.

Phép chiếu (project)

Q+=A1,A2, ,An, X Q+: X là một tập con các thuộc tính của Q.

Phép chiếu Q lên tập thuộc tính X là phép trích cột từ Q gồm những thuộc tính có trong X, các bộ là một phần của các bộ trong Q, được ký hiệu Q[X]

Ví dụ: Người ta chỉ cần biết MA_LD (mã lọai đất) và thời hạn sử dụng của loại đất đó (TH_SD), thực hiện phép chiếu tập con gồm các thuộc tính MA_LD và TH_SD lên quan hệ LOAIDAT Kết quả ta được một quan hệ với hai thuộc tính

Pheùp chieáu

(ví duï)

Phép chọn:(select)

 Cho Q là một quan hệ với tập thuộc tính Q+, Q+=  A1,A2, ,An  , gọi D(x) là một điều kiện xác định trên Q+ Phép chọn từ Q những bộ thỏa D(x) là một quan hệ Q' với các phần tử (bộ) thuộc Q và thỏa điều kiện D(x).

Phép chọn (ví dụ)

Phép tích Đề-cac (cartesian

product)

Q2( B1, B2, , Bn), tích Đề-cac của hai quan hệ Q1 và Q2 là quan hệ Q3 có các thuộc tính là hợp các thuộc tính Q1 và Q2, các n bộ là nối của các n bộ trong Q1 và Q2.

Ký hiệu: Q3= Q1* Q2=  q3=(q1,q2)  Q3/q1  Q1

Phép tích Đề-cac (ví dụ)

Phép hạn chế một quan hệ

(Restriction)

 Phép hạn chế một quan hệ là phép toán một ngôi cho kết quả là một quan hệ có các bộ thỏa mãn một điều kiện hạn chế Điều kiện hạn chế có thể áp dụng trên một hoặc nhiều thuộc tính của quan hệ Có hai chuẩn viết về điều kiện hạn chế của một quan hệ: Chuẩn và (AND) và chuẩn hoặc (OR) Hạn chế của quan hệ Q bằng tiêu chuẩn T là quan hệ Q' có cùng lược đồ (số ngôi) trong đó các n bộ thỏa mãn tiêu chuẩn T.

Ví dụ: Trong quan hệ THUA xác định những thửa có diện tích >1000 và lọai đất là nông nghiệp Quan hệ mới từ điều

Phép liên kết:(join)

Q2( B1,B2, ,Bn) và hai thuộc tính Ai

 <,<=,>,>=,=,<>

Phép liên kết thực hiện trên hai quan hệ Q1 và Q2 cùng với các thuộc tính Ai và Bj là phép tích Đề-cac của hai quan hệ Q1 và Q2 tạo ra một quan hệ mới có các thuộc tính và các n bộ là ghép nối các n bộ và các thuộc tính của hai quan hệ Q1 và Q2., chỉ lấy

ra những n bộ thỏa mãn điều kiện hạn chế Ai và Bj

Pheùp lieân keát(ví duï)

Ai = Dj

Câu lệnh SQL

Truy vấn chọn

 Select [ Distinct | Top n[%]] field1 [ As alias1][,field2 [ As alias2][, ]]

 From table1 [ Inner Join table2 On table1.field1 table2.field2] table1.field1 table2.field2] θ table2.field2] θ table2.field2]

 Where dieuKien]

 Order By field1[ Asc | Desc ][,field2[ Asc | Desc ]][, ]]];

 Distinct : loại bỏ các bộ trùng trong quan hệ đích

 Top n[%]: Chọn n hay n% mẫu tin đầu tiên.

 table : Tên table hay query chứa dữ liệu.

 field : Tên field hay một biểu thức.

 Alias : Trường hợp field là một biểu thức thì <Alias> là một tên mới của biểu thức.

 Inner Join: mỗi mẫu tin của table1 nối với bất kỳ mẫu tin nào của table2 có dữ liệu của field1 thỏa mãn điều kiện so sánh với dữ liệu của field2 tạo thành mẫu tin của query.

 điều kiện: Biểu thức mà dữ liệu mẫu tin phải thỏa mãn

 Chú ý:

 Khi nêu rõ thuộc tính đó thuộc về quan hệ nào ta viết theo cú pháp

tênQuanHệ.tênThuộcTính

Truy vấn chọn – ví dụ

Truy vấn nhĩm – ví dụ

 Ví du: Đếm số lượng sinh viên nữ của mỗi khoa

Kh.MAKHOA,TENKHOA,COUNT(Kh.MAKHO A) AS SOLUONG

Truy vấn lồng nhau

 Là những câu lệnh truy vấn mà trong thành phần WHERE hay

HAVING có chứa thêm một câu lệnh Select khác Câu lệnh select khác này gọi là subquery Ta lồng câu Select vào phần Where hay Having theo cú pháp sau:

 o bieuthuc toanTuSoSanh [ANY | ALL | SOME] (cauLenhSQL)

 ANY, SOME là bất kỳ, ALL là tất cả

 Các mẫu tin của query chính thỏa mãn toán tử so sánh với bất kỳ/ tất cả mẫu tin nào của subquery

 o bieuThuc [NOT] IN (cauLenhSQL)

 Các mẫu tin của query chính có giá trị bằng với một giá trị trong subquery

 o [NOT] EXISTS (cauLenhSQL).

Truy vấn lồng nhau – ví dụ

 Ví du: Lập danh sách sinh viên có học bổng cao nhất

 SELECT *

 FROM Sv

 WHERE HOCBONG>=ALL(SELECT HOCBONG FROM SV);

 Ví du: Lập danh sách sinh viên có điểm thi môn CSDL cao nhất

 SELECT SV.MASV,HOTEN,NU,NGAYSINH,DIEMTHI

 FROM sv Inner Join kq On Sv.MASV = Kq.MASV

 WHERE MAMH='CSDL' AND DIEMTHI >= ALL

 (SELECT DIEMTHI FROM KQ WHERE MAMH='CSDL');

 Hiểu và vận dụng tốt lệnh truy vấn dữ liệu là một việc làm cực kỳ cần thiết để tạo ra các kết quả cho báo cáo, thống kê số liệu.

Ràng buộc tồn vẹn (Entegrity constraint)

Trong mỗi CSDL luôn tồn tại nhiều mối liên hệ giữa các thuộc tính, giữa các bộ Sự liên hệ này có thể xảy ra trong một lược đồ quan hệ hoặc trong các lược đồ quan hệ của một cơ sở dữ liệu Các mối liên hệ này là những điều kiện bất biến mà tất cả các bộ của những quan hệ có liên quan trong CSDL đều phải thỏa mãn ở mọi thời điểm Những điều kiện bất biến đó được gọi là ràng buộc toàn vẹn Trong thực tế ràng buộc

toàn vẹn là các quy tắc quản lý được áp đặt trên các đối tượng của thế giới thực.

Ví dụ 1: Xét cơ sở dữ liệu về quản lý sinh viên, từ CSDL này ta có thể xác định được

một số ràng buộc tòan vẹn sau: R1: không thể có >1 sinh viên có cùng MASV

R2: Tuổi sinh viên phải >= 18 R3: Giới tính ( phái) phải là nam hoặc nữ.

Ví dụ 2: Xét CSDL về đăng ký đất đai ta có các ràng buộc tòan vẹn sau:

R1: Số thửa phải là duy nhất trong một tờ bản đồ.

R2: Diện tích số thửa phải >0 R3: Thời hạn sử dụng phải >50 năm R4: Lọai đất phải là một trong các lọai đất theo qui định của Luật ĐĐ.

Kiểm tra Ràng buộc tồn vẹn

Trong hồ sơ phân tích thiết kế hệ thống CSDL cần phải xác định đầy đủ các ràng buộc tòan vẹn và cần phải có thủ tục cụ thể để kiểm tra các ràng buộc tòan vẹn mỗi khi nó bị vi phạm.

Ràng buộc tòan vẹn có thể được kiểm tra theo hai cách:

dụng đối với việc kiểm tra đơn giản, ít tốn thời gian Ví dụ:

kiểm tra miền giá trị, giới tính

dụng với việc kiểm tra phức tạp tốn nhiều thời gian Ví dụ kiểm tra về thời hạn sử dụng tổng diện tích trong ranh giới

hành chính.

Các yếu tố của RBTV

1 i u ki n Điều kiện ều kiện ện

1 i u ki n Điều kiện ều kiện ện

Được mô tả một cách hình thức bằng ngôn ngữ tự nhiên hoặc đại số.

Ví dụ: Cho hai quan hệ:

LOAIDAT( MA_LD, TEN_FAO, TEN_VN,

KY_HIEU)

R1:  mald1  LOAIDAT  mald2  LOAIDAT  loaidat1  loaidat2: mald1.MA_LD 

mald2.MA_LD (hai loại đất khác nhau thì có

MA_LD khác nhau)

Các yếu tố của RBTV

2) Bối cảnh:

buộc đó có hiệu lực hay nói một cách khác, đó là những quan hệ cần phải được kiểm tra ràng buộc toàn vẹn Bối cảnh của một

ràng buộc toàn vẹn có thể là một hoặc nhiều quan hệ.

hệ) sau:

LOAIDAT( MA_LD, TEN_FAO, TEN_VN, KY_HIEU)

DOITUONGSD(MA_DTSD, TEN_DTSD, NGAY_DK)

HIENTRANG( KY_HIEU, MD_SD)

DANGKY( SOTO_BD, SO_THUA, MA_LD, MA_DTSD,

KY_HIEU, D_TICH, THOIHAN_SD).

Với các RBTV sau:

Các yếu tố của RBTV

R1: Điều kiện: những lọai đất khác nhau sẽ đánh MA_LD khác nhau

Bối cảnh: trong một quan hệ

R2: Điều kiện: Các đối tượng sử dụng khác nhau sẽ đánh MA_DTSD khác nhau

Bối cảnh: trong một quan hệ

R3: Điều kiện: Mục đích sử dụng đất khác nhau sẽ đánh KY_HIEU khác

nhau

Bối cảnh: Trong một quan hệ

R4: Điều kiện: trong cùng một tờ bản đồ SO_THUA phải khác nhau

Bối cảnh: trong cùng một quan hệ

R5: Điều kiện: MA_LD trong DANGKY phải có trong LOAIDAT

Bối cảnh: Trong hai quan hệ DANGKY và LOAIDAT

R6: Điều kiện: MA_DTSD trong DANGKY phải có trong DOITUONGSD Bối cảnh: Trong hai quan hệ DANGKY và DOITUONGSD

Tầm ảnh hưởng

1) Ràng buộc tòan vẹn có bối cảnh là một quan hệ (trên một quan hệ)

a.) Ràng buộc tòan vẹn về miền giá trị: Ràng buộc này ảnh hưởng đén

những thuộc tính về miền giá trị.

b.) Ràng buộc tòan vẹn liên thuộc tính: Là ràng buộc tòan vẹn được xác

định trên nhiều thuộc tính.

c.) Ràng buộc tòan vẹn liên bộ: Là lọai ràng buộc tòan vẹn xác định liên quan đến nhiều bộ trong một quan hệ, khi cần kiểm tra đến ràng buộc tòan vẹn lọai này ta phải xét đến nhiều bộ trong quan hệ, thường gặp nhất là khóa và phụ thuộc hàm (R2 trong Ví dụ 2, phần a)

d.) Ràng buộc tòan vẹn khóa nội: Định nghĩa khóa : Khóa của một quan hệ là tập tối thiểu của các thuộc tính mà mỗi trường hợp cụ thể của nó xác định duy nhất một bộ trong quan hệ.

Phân loại RBTV

Phân loại RBTV

2) Ràng buộc tòan vẹn có bối cảnh trên nhiều quan hệ:

a.) Phụ thuộc tồn tại: RBTV kiểu phụ thuộc tồn tại là sự tồn

tại của một bộ trong quan này phụ thuộc vào sự tồn tại của 1 bộ trong quan hệ khác Thường gặp nhất là do sự

hiện diện của khóa ngọai hoặc lồng khóa.

b) RBTV liên bộ và liên quan hệ: Là RBTV liên quan đến một nhóm các bộ giữa các quan hệ – ví dụ hạng mức đất.

c) RBTV liên bộ, liên thuộc tính và liên quan hệ: Là RBTV

mà giá trị của một thuộc tính liên quan đến các thuộc

Phụ thuộc hàm (Functional dependency)

Phụ thuộc hàm là sự biểu diễn ràng buộc toàn vẹn dưới hình

thức toán học để bảo đảm thông tin không bị tổn thất khi

phân rã hoặc kết nối giữa các quan hệ.

 Cho Q là một quan hệ Q+ là tập thuộc tính của Q; X,Y Q+, XY( :tập rỗng) Ta nói: X xác định Y hay Y phụ thuộc

hàm vào X, ký hiệu:X Y nếu: (luôn xác định cùng trường hợp cụ thể Y khi cho cùng

trường hợp cụ thể X)