Bài giảng Cơ sở dữ liệu (Database) - Chương 3: Thiết kế cơ sở dữ liệu logic

Bài giảng Cơ sở dữ liệu (Database) - Chương 3: Thiết kế cơ sở dữ liệu logic cung cấp cho học viên những kiến thức về mô hình dữ liệu quan hệ, các ngôn ngữ thao tác trên quan hệ, phụ thuộc hàm và khóa, dạng chuẩn và chuẩn hóa, chuyển đổi mô hình ER sang mô hình dữ liệu quan hệ,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Trang 1

Chương 3 Thiết kế CSDL logic

Trang 2

§ Khuôn dạng của các bản ghi là cố định (hiếm khi thay đổi)

§ Dữ liệu được mô tả ở mức logic, không mô tả ở mức vật lý

Trang 3

Nội dung

1 Mô hình dữ liệu quan hệ

2 Các ngôn ngữ thao tác trên quan hệ

3 Phụ thuộc hàm và khoá

4 Dạng chuẩn và chuẩn hoá

5 Chuyển đổi mô hình ER sang mô hình dữ liệu quan hệ

Trang 4

Nội dung

Trang 5

Các khái niệm cơ bản

§Quan hệ (Relation)

§Thuộc tính (Attribute)

§Bộ (Tuple)

§Miền (Domain)

§Các tính chất đặc trưng của một quan hệ

Trang 6

Quan hệ (relation)

Mỗi quan hệ là một bảng giá trị gồm các hàng và cột

§ Hàng: biểu diễn thông tin của một thực thể hay một mối quan hệ trong thế giới thực

§ Cột: thể hiện một thuộc tính của thực thể

Mỗi CSDL là một tập các quan hệ

Trang 7

8 Phan Ái Khanh 15/08/1970 Nữ P3 3 100 000 1718897245

10 Thân Như Thơ 21/11/1974 Nam P1 2 500 000 1718987215 nhan_vien

Trang 8

P4 Kĩ thuật 4

phong

Trang 9

Thuộc tính

Mỗi quan hệ có một số thuộc tính

§ Mỗi thuộc tính là tên của một cột

§ Mỗi thuộc tính có một Miền chỉ ra tập các giá trị của thuộc tính

Trang 10

Thuộc tính

Ví dụ, quan hệ phong có 3 thuộc tính: MADV, TEN_PHONG, MATP

Miền của MADV: tập các chuỗi có 2 kí tự, bắt đầu bằng chữ P

Miền của TEN_PHONG: tập các chuỗi có tối đa 30 kí tự

Miền của MATP: tập các số tự nhiên thuộc khoảng [0,1000]

Thuộc tính

phong

MADV TEN_PHONG MATP

P1 Hành chính quản trị 10 P2 Nghiên cứu và phát

triển 2P3 Giám đốc 8 P4 Kĩ thuật 4

Trang 11

Bộ (tuple)

§ Kích thước cố định, là một danh sách có thứ tự của các giá

trị

hợp lệ nào trong quan hệ

Trang 12

Trang 13

§Miền của một thuộc tính là một tập hợp các giá trị

nguyên tố, mỗi giá trị trong miền không thể phân chia trong phạm vi mô hình quan hệ

§Để đặc tả một miền: cần chỉ ra tên miền, kiểu dữ liệu

và khuôn dạng dữ liệu

§Miền của một thuộc tính có thể chứa giá trị null

§ Giá trị của một số bộ tại một số thuộc tính nào đó

có thể chưa biết

§ Không có giá trị nào thích hợp cho một thuộc tính của bộ nào đó

Trang 14

§ Miền của MADV kí hiệu D1, là tập các chuỗi có 2 kí tự, bắt đầu bằng chữ P

§ Miền của TEN_PHONG kí hiệu là D2, là tập các chuỗi có tối đa 30 kí tự

§ Miền của MATP kí hiệu là D3, là tập các số tự nhiên trong khoảng

[1,1000]

phong

Trang 15

Trung Liệt Đống Đa

P3 Giám đốc 8 0247567128 Mai Dịch Cầu Giấy

P4 Kĩ thuật 4 0247568528

, 0247568529

Mai Dịch Cầu Giấy phong

Trang 16

Bộ và quan hệ

Một quan hệ trên một tập các thuộc tính là một tập con của tích Descartes của một hay nhiều miền

Ví dụ,

D1 là miền của MADV

D2 là miền của TEN_PHONG

D3 là miền của MA_TP

phong

Trang 17

Bộ và quan hệ

Mỗi quan hệ là một tập các bộ

Mỗi bộ chỉ xuất hiện một lần

Nếu 2 bộ t1, t2 bằng nhau trên tất cả các thuộc tính thì t1, t2 là cùng một bộ

Thứ tự của các bộ trong một quan hệ là không quan trọng

Trang 18

Lược đồ quan hệ (relation schemas)

Quan hệ nào cũng có một lược đồ

Xác định kiểu thông tin cho các quan hệ

Nhiều quan hệ có thể có cùng một lược đồ

Một lược đồ quan hệ gồm:

Một tập các thuộc tính

Miền giá trị của mỗi thuộc tính

Cách viết

Tên của quan hệ được viết bằng chữ thường

Tên của lược đồ quan hệ được viết bằng chữ hoa

Cho quan hệ r và lược đồ quan hệ R :

Viết r ( R ) nghĩa là lược đồ của quan hệ r là R

Trang 19

Lược đồ quan hệ (relation schemas)

phong

Trang 20

Các tính chất đặc trưng của một quan hệ

Một quan hệ có một tên phân biệt với tên các quan hệ khác

Mỗi ô trong bảng (quan hệ) chứa một giá trị nguyên tố

Mỗi thuộc tính trong quan hệ có một tên phân biệt

Các giá trị của một thuộc tính thuộc cùng một miền

Thứ tự các thuộc tính là không quan trọng

Không có 2 bộ giống hệt nhau trong một quan hệ

Thứ tự của các bộ không quan trọng về mặt lý thuyết

Trang 21

Thêm các thuộc tính vào một siêu khóa, ta

sẽ được một siêu khóa khác

Trang 22

Siêu khóa

Ví dụ, trong quan hệ nhan_vien

{MANV} là siêu khóa

{CMND} là siêu khóa

{MANV, HO_TEN} là siêu khóa

{CMND, HO_TEN, NGAY_SINH} là siêu khóa

{HO_TEN} không là siêu khóa

{HO_TEN, NGAY_SINH, GIOI_TINH, MADV_LUONG} không là siêu khóa

nhan_vien

Trang 23

Khóa (khóa dự tuyển)

Khóa (khóa dự tuyển) của một lược đồ quan hệ là siêu khóa của lược đồ này sao cho mọi tập con thực sự của nó không là siêu khóa

Khóa là thuộc tính của một lược đồ quan hệ chứ không phải cho từng

bộ riêng

Nghĩa là nó áp dụng cho tất cả các bộ trong các quan hệ của lược đồ

Trang 24

Khóa (khóa dự tuyển)

{MANV} là khóa (khóa dự tuyển)

{CMND} là khóa (khóa dự tuyển)

{MANV, HO_TEN} không là khóa

{MANV, HO_TEN, NGAY_SINH} là không là khóa

1 Phạm Văn Bình 30/04/1975 Nam P1 1 500 000 1417589987

2 Hoàng Lê Chi 28/03/1961 Nam P2 2 300 000 1417894532

3 Nguyễn Thu Cúc 12/06/1955 Nữ P1 1 700 000 1563298211

4 Lê Trần Dũng 10/09/1978 Nam P4 3 100 000 1518987219

8 Phan Ái Khanh 15/08/1970 Nữ P3 3 100 000 1718897245

Trang 25

Khóa chính (primary key)

Một trong số các khóa dự tuyển được chọn làm khóa chính để xác định tính duy nhất của các bộ trong một quan hệ

Việc chọn khóa dự tuyển nào làm khóa chính là tùy thuộc vào ngữ nghĩa dữ liệu mà lược đồ mô tả và mục đích của người sử dụng CSDL

Trang 26

Có 2 khóa dự tuyển:{MANV}, {CMND}

{MANV} được chọn làm khóa chính

2 Hoàng Lê Chi 28/03/1961 Nam P2 2 300 000 1417894532

4 Lê Trần Dũng 10/09/1978 Nam P4 3 100 000 1518987219

8 Phan Ái Khanh 15/08/1970 Nữ P3 3 100 000 1718897245

Trang 27

Các thuộc tính của khóa chính thường được liệt kê ở đầu danh sách, trong lược đồ quan hệ Các thuộc tính thuộc khóa chính được gạch chân

Những thuộc tính không thuộc khóa chính không được gạch chân

Trang 28

Trong một quan hệ, không có hai bộ bất kỳ có cùng khóa chính

8 Phan Ái Khanh 15/08/1970 Nữ P3 3 100 000 1718897245

10 Thân Như Thơ 21/11/1974 Nam P1 2 500 000 1718987215

nhan_vien

Trang 29

Trong một quan hệ, không có hai bộ bất kỳ có cùng khóa chính

Ví dụ (vi phạm)

´

´ MANV1 HO_TENPhạm Văn Bình NGAY_SINH30/04/1975 GIOI_TINHNam MADV LUONGP1 1 500 000 CMND1417589987

2 Hoàng Lê Chi 28/03/1961 Nam P2 2 300 000 1417894532

4 Lê Trần Dũng 10/09/1978 Nam P4 3 100 000 1518987219

8 Phan Ái Khanh 15/08/1970 Nữ P3 3 100 000 1718897245

Trang 30

Siêu khóa và quan hệ

¨ Siêu khóa của một lược đồ là một tập thuộc tính cho phép xác định duy nhất một bộ trong mỗi quan hệ trên lược đồ

¨ U: tập thuộc tính, R(U): lược đồ quan hệ trên

U, quan hệ r: một thể hiện của lược đồ R(U), KÍU là một siêu khóa của R(U)

¨ "t1, t2 Îr, nếu t1[K]= t2[K] thì t1[U]= t2[U]

Trang 31

Khóa ngoài (foreign key)

Khóa ngoài của một lược đồ quan hệ là một tập hợp gồm một hay

nhiều thuộc tính là khóa chính của một lược đồ quan hệ khác

Trang 32

Ví dụ, NHAN_VIEN(MANV, HO_TEN, NGAY_SINH, GIOI_TINH, MADV , LUONG, CMND)

Khóa ngoài là MADV

Thuộc tính MADV của lược đồ NHAN_VIEN tham chiếu đến khóa chính (MADV) của lược đồ PHONG

2 Hoàng Lê Chi 28/03/1961 Nam P2 2 300 000 1417894532

4 Lê Trần Dũng 10/09/1978 Nam P4 3 100 000 1518987219

8 Phan Ái Khanh 15/08/1970 Nữ P3 3 100 000 1718897245

10 Thân Như Thơ 21/11/1974 Nam P1 2 500 000 1718987215

nhan_vien

Trang 33

Ví dụ, PHONG(MADV, TEN_PHONG, MATP )

Khóa ngoài là MATP

MATP tham chiếu đến khóa chính (MANV) của lược đồ NHAN_VIEN

P1 Hành chính quản trị 10 P2 Nghiên cứu và phát triển 2 P3 Giám đốc 8 P4 Kĩ thuật 4

phong

Trang 34

Ràng buộc của khóa ngoài

Các giá trị của MADV trong quan hệ nhan_vien phải là

2 Hoàng Lê Chi 28/03/1961 Nam P2 2 300 000 1417894532

4 Lê Trần Dũng 10/09/1978 Nam P4 3 100 000 1518987219

8 Phan Ái Khanh 15/08/1970 Nữ P3 3 100 000 1718897245

10 Thân Như Thơ 21/11/1974 Nam P1 2 500 000 1718987215

nhan_vien

Trang 35

Ràng buộc của khóa ngoài

Tập các giá trị của MATP trong quan hệ phong phải là tập con của tập các giá trị MANV trong quan hệ

nhan_vien

P1 Hành chính quản trị 10 P2 Nghiên cứu và phát triển 2 P3 Giám đốc 8 P4 Kĩ thuật 4

phong

Trang 36

Các thao tác cập nhật dữ liệu trên các quan hệ

Thêm bộ

Xóa bộ

Sửa đổi nội dung của bộ

Trang 37

Thêm bộ

Phép thêm bộ được dùng để thêm một hay nhiều bộ mới vào một quan hệ

Một số ràng buộc có thể bị vi phạm khi thêm bộ

Ràng buộc khóa

Ràng buộc toàn vẹn thực thể

Ràng buộc về miền dữ liệu của thuộc tính Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu

Trang 38

điều chỉnh thông tin của bộ mới cho phù hợp

Trang 39

Ví dụ phép thêm bộ INSERT(phong; “P5”, “Kinh doanh”, 3)

P1 Hành chính quản trị 10

P2 Nghiên cứu và phát

triển 2P3 Giám đốc 8

P4 Kĩ thuật 4

phong

Þ

Trang 40

triển 2P3 Giám đốc 8 P4 Kĩ thuật 4 P5 Kinh doanh 3

phong

Þ

Trang 41

Vi phạm ràng buộc toàn vẹn thực thể

phong

Þ

Trang 42

phong

Þ

Trang 43

Vi phạm ràng buộc toàn vẹn tham chiếu

phong

Þ

Trang 44

Xóa bộ

Phép xóa dùng để loại bỏ một hay nhiều

bộ trong một quan hệ

Một số ràng buộc có thể bị vi phạm khi xóa bộ

Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu

Trang 45

Cách ứng xử khi phép xóa bộ

vi phạm ràng buộc toàn vẹn tham chiếu

Trang 46

Ví dụ phép xóa bộ

DELETE<phong; TEN_PHONG=“Kinh doanh”>

phong

Þ

Trang 47

Phép xóa bộ vi phạm ràng buộc tham chiếu

Trang 48

Sửa đổi nội dung của bộ

Phép sửa đổi được dùng để thay đổi các giá trị tại một số thuộc tính của một số bộ Một số ràng buộc có thể bị vi phạm khi

sửa bộ

Ràng buộc khóa

Ràng buộc toàn vẹn thực thể

Ràng buộc về miền dữ liệu của thuộc tính

Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu

Trang 49

Cách ứng xử khi phép sửa đổi nội dung bộ không phù hợp

Loại bỏ phép sửa đổi nội dung bộ nếu nó

vi phạm một hay nhiều ràng buộc

Hệ quản trị CSDL kiểm tra nguyên nhân loại bỏ phép sửa đổi nội dung bộ, để

thông báo cho người dùng Từ đó, người dùng sẽ tự điều chỉnh thông tin cập nhật cho phù hợp

Trang 50

Ví dụ phép sửa đổi nội dung bộ

MODIFY<phong; MADV=“P1”; TEN_PHONG=“Hành chính tổng hợp”>

phong

Þ

Trang 51

Phép sửa đổi nội dung bộ không hợp lệ

MODIFY<phong; TEN_PHONG=“Nghiên cứu và phát triển”;

phong

Þ

Trang 52

MODIFY<phong; TEN_PHONG=“Nghiên cứu và phát triển”;

phong

Þ

Trang 53

MODIFY<phong; TEN_PHONG=“Nghiên cứu và phát triển”; MADV=8>

phong

Þ

Trang 54

MODIFY<phong; MADV=“P2”; MATP=11>

phong

Þ

Trang 55

Nội dung

Trang 58

Ngôn ngữ đại số quan hệ

§ Các phép toán đặc biệt trên quan hệ

Trang 59

Ba phép toán: hợp, giao và hiệu trên 2 quan

hệ r và s khả hợp được định nghĩa như sau:

Trang 62

Hoàng Thị

Lê HàNguyễn Anh

AnhNamKhoa

Trang 63

Hoàng ThịNguyễn Anh

AnhKhoa

Lê HảiHoàng Lê

HằngMinh

Trang 64

(b1, b2, …, bm) Îs}

Trang 65

Hà NộiBến TrePhú Thọ

S1S1S3

P1P2P1

500300600

Trang 66

Hà Nội

Hà Nội Bến Tre Bến Tre Bến Tre Phú Thọ Phú Thọ Phú Thọ

S1 S1 S3 S1 S1 S3 S1 S1 S3

P1 P2 P1 P1 P2 P1 P1 P2 P1

500 300 600 500 300 600 500 300 600

Trang 67

Các phép toán tập hợp

Phép chia

Cho R(A1, A2, …, Am, Am+1, Am+2, …, An), rÎR S(A1, A2, …, Am), s ÎS

r ÷ s = {t | t = (am+1, am+2, …, an) sao cho

" (a1, a2, …, am) Î s,

(a1, a2, …, am, am+1, am+2, …, an) Îr}

Trang 68

D1D2

maCB100102

Trang 70

Các phép toán đặc biệt trên quan hệ

Ví dụ: Từ quan hệ CHAMCONG ở trên hãy tìm các cán

bộ tham gia dự án D1 hoặc D4?

maCB maDA100

102103

D1D1D4

Trang 71

t[A]: giá trị của bộ t tại thuộc tính A.

t[X]=(t[A1], t[A2], …, t[Am])

Phép chiếu của quan hệ r trên tập thuộc tính X:

PX (r) = {t[X] | t Îr}

Trang 72

Các phép toán đặc biệt trên quan hệ

Từ quan hệ NCC ở trên hãy cho biết tên công

ty và địa chỉ của công ty đó:

Hồng HàBến NghéBãi Bằng

S1

S2

S3

Hồng HàBến NghéBãi Bằng

Trang 74

S1S1S3

P1P2P1

500300600

NCC.macty tencty diachi CUNUNG.macty masp soluon

g S1

S1

S3

Hồng Hà Hồng Hà Bãi Bằng

Hà Nội

Hà Nội Phú Thọ

S1 S1 S3

P1 P2 P1

500 300 600

Trang 75

Điều kiện C=(r.A1=s.A1Ù r.A2=s.A2 Ù … Ù r.Ak=s.Ak)

Khi đó phép kết nối 2 quan hệ r và s được gọi là phép kết nối tựnhiên và kí hiệu: r wvC s = r*s

Ví dụ: NCC*CUNGUNG

macty tencty diachi masp soluon

g S1

S1 S3

Hồng Hà Hồng Hà Bãi Bằng

Hà Nội

Hà Nội Phú Thọ

P1 P2 P1

500 300 600

Trang 78

Các phép toán quan hệ bổ sung

Các phép gộp nhóm

[<Các thuộc tính cơ sở để gộp nhóm>] F<danh sách hàm kết tập>(r)

Trong đó, r: là tên quan hệ

<Các thuộc tính cơ sở để gộp nhóm>:giá trị của các thuộc tính này dùng để phân nhóm các bộ trong quan hệ

r Các bộ có cùng giá trị tại các thuộc tính này được phân vào một nhóm.

<danh sách các hàm kết tập>: các cặp (<tên hàm kết tập><tên thuộc tính>).

Trang 79

Các phép toán quan hệ bổ sung

Ví dụ: 1 Cho biết trong quan hệ NCC, có bao nhiêu nhà cung cấp?

F COUNT mancc(NCC)

2 Với mỗi sản phẩm hãy cho biết tổng số lượng cung ứng và có bao nhiêu công ty đã cung cấp sản phẩm này?

KQ(masp, tongsl, socty) ¬ masp F SUM soluong, COUNT macty(CUNGUNG)

Trang 82

ngôn ngữ chuẩn của các hệ CSDL quan hệ

Ví dụ

SELECT [DISTINCT|ALL]{*|[<biểu thức cột> [AS <tên

mới>]]}

FROM <tên bảng>[<bí danh>] [, …]

[WHERE <điều kiện>]

[GROUP BY <danh sách tên cột>] [HAVING <điều kiện>][ORDER BY <danh sách tên cột>]

Giới thiệu SQL

Trang 83

Cú pháp của câu lệnh

CREATE TABLE <tên bảng> (

<tên cột 1> <kiểu dl 1> (kích thước 1) [CONSTRAINT <tên 1>],

<tên cột 2> <kiểu dl 2> (kích thước 2) [CONSTRAINT <tên 2>],

Trang 84

Trong đó các ràng buộc toàn vẹn được khai báo như sau:

[CONSTAINT <tên ràng buộc toàn vẹn>] |NULL| NOT

NULL|

UNIQUE [(<tên cột i>, <tên cột j> …)] |

PRIMARY [(<tên cột i>, <tên cột j> …)] |

[FOREIGN KEY [(<tên cột i>, <tên cột j> …)] |

REFERENCES <tên bảng> (<tên cột i>, <tên cột j> …) | CHECK (<điều kiện>)

Định nghĩa dữ liệu

Trang 85

Ví dụ 3: Tạo bảng nhan_vien gồm các trường: manv,

ho_ten, ng_sinh, gioi_tinh, ma_dv, luong.

CREATE TABLE nhan_vien (

Trang 86

Ví dụ 4: Tạo bảng du_an gồm các cột:

- ma_da: là khóa chính,

- ten_da: không được có giá trị null và các hàng khác nhau

trong bảng, phải có ten_da khác nhau,

- dia_diem_da: có giá trị mặc định là ‘UBND HN’,

ma_dv

CREATE TABLE du_an (

ma_da CHAR(2) PRIMARY KEY,

ten_da VARCHAR(25) NOT NULL UNIQUE,

dia_diem_da VARCHAR(40) DEFAULT ‘UBND HN’,

ma_dv CHAR(2)

);

Định nghĩa dữ liệu

Định dạng
Số trang	207
Dung lượng	2,69 MB