Cơ sở dữ liệu - Database
Chia sẻ bởi Nguyễn Việt Vương |
Ngày 29/04/2019 |
177
Chia sẻ tài liệu: Cơ sở dữ liệu - Database thuộc Bài giảng khác
Nội dung tài liệu:
Chương 4
Cơ sở dữ liệu
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa.
Các loại CSDL.
Hệ quản trị CSDL.
CSDL quan hệ.
Sự phát triển của các hệ CSDL.
Nội dung
Cơ sở dữ liệu
database
Cơ sở dữ liệu là sự tập hợp có tổ chức các dữ liệu có liên quan luận lý với nhau.
Dữ liệu (data): sự biểu diễn của các đối tượng và sự kiện được ghi nhận và được lưu trữ trên các phương tiện của máy tính.
Dữ liệu có cấu trúc: số, ngày, chuỗi ký tự, …
Dữ liệu không có cấu trúc: hình ảnh, âm thanh, đoạn phim, …
Có tổ chức (organized): người sử dụng có thể dễ dàng lưu trữ, thao tác và truy xuất dữ liệu.
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Cơ sở dữ liệu
Có liên quan luận lý (logically related): dữ liệu mô tả một lãnh vực mà nhóm người sử dụng quan tâm và được dùng để trả lời các câu hỏi liên quan đến lãnh vực này.
Thông tin
information
Thông tin là dữ liệu đã được xử lý để làm tăng sự hiểu biết của người sử dụng.
Dữ liệu trong ngữ cảnh.
Dữ liệu được tổng hợp / xử lý.
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Thông tin: dữ liệu được tổng hợp / xử lý
Siêu dữ liệu
metadata
Siêu dữ liệu là dữ liệu dùng để mô tả các tính chất / đặc tính của dữ liệu khác (dữ liệu về dữ liệu).
Các đặc tính: định nghĩa dữ liệu, cấu trúc dữ liệu, qui tắc / ràng buộc.
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Hệ thống xử lý tập tin
file processing system
Hệ thống xử lý tập tin là tập hợp các chương trình dùng để lưu trữ, thao tác và truy xuất các tập tin dữ liệu có kích thước lớn.
Các tập tin dữ liệu được lưu trữ trong các thư mục (folder).
Hệ thống xử lý tập tin
Các thành phần của hệ thống xử lý tập tin
Phần cứng: các máy tính.
Phần mềm:
Hệ điều hành
Các tiện ích
Các tập tin
Các chương trình quản lý tập tin
Các chương trình ứng dụng tạo các báo cáo từ các dữ liệu được lưu trữ trong các tập tin.
Con người: người quản lý, chuyên gia, người lập trình, người sử dụng cuối cùng.
Các thủ tục: các lệnh và các qui tắc chi phối việc thiết kế và sử dụng các thành phần của phần mềm.
Dữ liệu: tập hợp các sự kiện.
Hệ thống xử lý tập tin
Quản lý dữ liệu của hệ thống tập tin
Ngôn ngữ lập trình: 3GL (third-Generation Language).
Làm gì? Làm như thế nào?
Các ngôn ngữ:
COBOL (COmmon Business-Oriented Language)
BASIC (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code)
FORTRAN (FORmula TRANslation)
Các chương trình xử lý tập tin
Tạo cấu trúc tập tin.
Thêm dữ liệu vào tập tin.
Xóa dữ liệu của tập tin
Sửa dữ liệu của tập tin.
Liệt kê dữ liệu của tập tin.
Hệ thống xử lý tập tin
Nhược điểm của hệ thống xử lý tập tin
Phụ thuộc dữ liệu – chương trình (Program-Data Dependence)
Tất cả các chương trình ứng dụng phải duy trì siêu dữ liệu (phần mô tả) của các tập tin mà chúng sử dụng.
Dư thừa dữ liệu / Trùng lặp dữ liệu (Data Redundancy / Duplication of Data)
Các hệ thống / chương trình khác nhau có các bản dữ liệu riêng biệt của cùng dữ liệu.
Hạn chế việc dùng chung dữ liệu
Mỗi ứng dụng có các tập tin riêng biệt, ít sử dụng chung dữ liệu với các ứng dụng khác.
Hệ thống xử lý tập tin
Nhược điểm của hệ thống xử lý tập tin
Thời gian phát triển lâu
Người lập trình phải thiết kế các dạng tập tin dữ liệu riêng và viết cách truy xuất tập tin cho mỗi ứng dụng mới.
Chi phí bảo trì chương trình cao
Các nhược điểm nêu trên làm cho việc bảo trì chương trình gặp nhiều khó khăn, thường chiếm khoảng 80% ngân sách phát triển HTTT.
Hệ thống xử lý tập tin
Mỗi người lập trình phải duy trì dữ liệu riêng biệt.
Mỗi chương trình ứng dụng phải có mã lệnh cho siêu dữ liệu của mỗi tập tin.
Mỗi chương trình ứng dụng phải có các chương trình con xử lý để đọc, thêm, sửa và xóa dữ liệu.
Không có các điều khiển chung và phối hợp.
Các dạng thức tập tin không có cùng chuẩn.
Phụ thuộc dữ liệu
Tốn vùng nhớ để lưu trữ dữ liệu dư thừa.
Gây ra các vấn đề khó về bảo trì dữ liệu.
Vấn đề chính:
Việc cập nhật dữ liệu của một tập tin có thể dẫn đến các mâu thuẫn dữ liệu.
Vi phạm tính toàn vẹn dữ liệu.
Dư thừa dữ liệu
Dư thừa dữ liệu
Kho dữ liệu trung tâm chứa các dữ liệu dùng chung.
Dữ liệu được quản lý bởi một đơn vị điều khiển (controlling agent).
Dữ liệu được lưu trữ theo một dạng thức chuẩn và thích hợp.
Cần phải có một hệ quản trị CSDL.
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Ưu điểm của cách tiếp cận CSDL
Độc lập dữ liệu – chương trình (data - program independence).
DBMS chứa siêu dữ liệu (metadata), do đó các ứng dụng không cần quan tâm đến các dạng thức của dữ liệu.
DBMS quản lý các truy vấn và cập nhật dữ liệu, do đó ứng dụng không cần xử lý việc truy xuất dữ liệu.
Giảm tối thiểu sự dư thừa dữ liệu (data redundancy).
Nâng cao tính nhất quán (data consistency) / toàn vẹn dữ liệu (data integrity).
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Ưu điểm của cách tiếp cận CSDL
Nâng cao việc dùng chung dữ liệu (data sharing).
Những người sử dụng khác nhau có những cái nhìn khác nhau về dữ liệu.
Tăng hiệu suất phát triển ứng dụng.
Tuân thủ các tiêu chuẩn.
Tất cả các truy xuất dữ liệu đều được thực hiện theo cùng một cách.
Nâng cao chất lượng của dữ liệu.
Các ràng buộc (constraint), các qui tắc hợp lệ của dữ liệu (data validation rule).
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Ưu điểm của cách tiếp cận CSDL
Nâng cao tính truy xuất và tính đáp ứng của dữ liệu.
Sử dụng ngôn ngữ truy vấn dữ liệu chuẩn (SQL - Structured Query Language).
Giảm chi phí bảo trì chương trình.
Bảo mật (security).
Chép lưu (backup) và phục hồi (recovery).
Điều khiển tương tranh (concurrency control).
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Chi phí và rủi ro của cách tiếp cận CSDL
Chi phí ban đầu
Chi phí cài đặt và quản lý
Chi phí chuyển đổi (conversion cost)
Chi phí vận hành
Cần nhân viên mới có chuyên môn.
Cần phải chép lưu và phục hồi.
Mâu thuẫn về mặt tổ chức
Rất khó thay đổi các thói quen cũ.
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
CSDL cá nhân
personal database
CSDL riêng.
CSDL nhóm làm việc
workgroup database
Mạng cục bộ (ít hơn 25 người sử dụng)
CSDL phòng ban
department database
Mạng cục bộ (từ 25 đến 100 người sử dụng)
CSDL xí nghiệp
enterprise database
Mạng diện rộng (hàng trăm hoặc hàng ngàn người sử dụng)
Các loại cơ sở dữ liệu
Các loại cơ sở dữ liệu
Hệ quản trị CSDL
DBMS – DataBase Management System
Hệ quản trị CSDL là tập hợp các chương trình dùng để quản lý cấu trúc và dữ liệu của CSDL và điều khiển truy xuất dữ liệu trong CSDL.
Cho phép người sử dụng định nghĩa, tạo lập và bảo trì CSDL và cung cấp các truy xuất dữ liệu.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Các chức năng của hệ quản trị CSDL
Lưu trữ, truy xuất và cập nhật dữ liệu
Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (DDL - Data Definition Language)
Ngôn ngữ thao tác dữ liệu (DML - Data Manipulation Language).
Quản lý giao tác (transaction management).
Điều khiển tương tranh (concurrency control)
Chép lưu và phục hồi dữ liệu.
Bảo mật dữ liệu
Ngôn ngữ điều khiển dữ liệu (DCL - Data Control Language).
Hỗ trợ truyền thông dữ liệu.
Duy trì tính toàn vẹn / nhất quán dữ liệu.
Cung cấp các tiện ích.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu: Tạo cấu trúc của bảng Customer
CREATE TABLE CUSTOMER
(CUST_ID NUMBER(11,0) NOT NULL,
NAME VARCHAR(25) NOT NULL,
ADDRESS VARCHAR(30),
CITY VARCHAR(20),
CONSTRAINT PK_CUSTOMER PRIMARY KEY (CUST_ID));
Ngôn ngữ thao tác dữ liệu: Liệt kê mã, tên và địa chỉ của các khách hàng thuộc thành phố ‘HCM’
SELECT CUST_ID, NAME, ADDRESS
FROM CUSTOMER
WHERE CITY = ‘HCM’;
Ngôn ngữ điều khiển dữ liệu: Cho phép người sử dụng Tien và Truc được phép xem và thêm dữ liệu vào bảng Customer
GRANT SELECT, INSERT ON CUSTOMER
TO TIEN, TRUC;
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Hệ thống tập tin (flat file): 1960 - 1980
Hệ CSDL phân cấp (hierarchical): 1970 - 1990
Hệ CSDL mạng (network): 1970 - 1990
Hệ CSDL quan hệ (relational): 1980 - nay
Hệ CSDL hướng đối tượng (object-oriented): 1990 - nay
Hệ CSDL đối tượng - quan hệ (object-relational): 1990 - nay
Kho dữ liệu (data warehouse): 1980 - nay
Web-enabled: 1990 - nay
Sự phát triển các hệ CSDL
Mô hình liên kết thực thể (ER)
entity-relationship model
Mô hình liên kết thực thể là cách tiếp cận chính để mô hình hóa dữ liệu ý niệm (conceptual data modeling).
Mô hình ER là công cụ giao tiếp giữa người thiết kế CSDL và người sử dụng cuối cùng để xây dựng CSDL trong giai đoạn phân tích.
Mô hình ER được dùng để xây dựng mô hình dữ liệu ý niệm (conceptual data model) nhằm biểu diễn cấu trúc và các ràng buộc của CSDL.
Mô hình liên kết thực thể
Các thành phần của mô hình liên kết thực thể
Thực thể và các thuộc tính.
Mối liên kết và các thuộc tính.
Mô hình liên kết thực thể
Mô hình liên kết thực thể
Sơ đồ liên kết thực thể (ERD - Entity-Relationship Diagram)
Thể hiện thực thể
entity instance
Thể hiện thực thể là người, vị trí, đối tượng, sự kiện, khái niệm (thường tương ứng với một hàng của bảng).
Thực thể nên là
đối tượng có nhiều thể hiện trong CSDL.
đối tượng có nhiều thuộc tính.
đối tượng cần được mô hình hóa.
Thực thể không nên là
người sử dụng của hệ CSDL.
kết xuất của hệ CSDL (ví dụ bản báo cáo).
Đặc điểm của thực thể là tính phân biệt (distinctness): có thể phân biệt giữa thực thể này với thực thể khác.
Thực thể
Kiểu thực thể
entity type
Kiểu thực thể là tập hợp các thực thể thuộc cùng một loại (thường tương ứng với một bảng).
Được biểu diễn bằng hình chữ nhật.
Thực thể
Thuộc tính
attribute
Thuộc tính là một đặc tính / tính chất của một kiểu thực thể (thường tương ứng với một vùng tin trong một bảng).
Được biểu diễn bằng hình bầu dục.
Các loại thuộc tính
Thuộc tính bắt buộc và thuộc tính tùy chọn.
Thuộc tính đơn và thuộc tính phức hợp.
Thuộc tính đơn trị và thuộc tính đa trị.
Thuộc tính chứa và thuộc tính dẫn xuất.
Thuộc tính khóa và thuộc tính không khóa.
Thuộc tính
Thuộc tính đơn và thuộc tính phức hợp
Thuộc tính đơn (simple attribute) là thuộc tính không bị phân rã thành nhiều thuộc tính khác.
Thuộc tính phức hợp (composite attribute) là thuộc tính bị phân rã thành nhiều thuộc tính khác.
Thuộc tính
Thuộc tính
Thuộc tính đơn trị và thuộc tính đa trị
Thuộc tính đơn trị (single-valued attribute) là thuộc tính chỉ chứa một giá trị.
Thuộc tính đa trị (multivalued attribute) là thuộc tính chứa nhiều giá trị khác nhau thuộc một miền trị, được biểu diễn bằng hình bầu dục nét đôi.
Thuộc tính
Thuộc tính chứa và thuộc tính dẫn xuất
Thuộc tính chứa (stored attribute) là thuộc tính mà giá trị của nó không được suy dẫn từ các thuộc tính khác.
Thuộc tính dẫn xuất (derived attribute) là thuộc tính mà giá trị của nó được suy dẫn từ các thuộc tính khác, được biểu diễn bằng hình bầu dục nét đứt.
Thuộc tính
Thuộc tính
Khóa / thuộc tính xác định
key / identifier
Khóa là một thuộc tính hoặc tổ hợp các thuộc tính dùng để xác định duy nhất một thể hiện của một kiểu thực thể.
Thuộc tính khóa và thuộc tính không khóa
Thuộc tính khóa là thuộc tính ở trong khóa.
key attribute / prime attribute / identifier attribute
Thuộc tính khóa được gạch dưới.
Thuộc tính không khóa (non-key attribute) là thuộc tính không ở trong khóa.
Thuộc tính không khóa còn được gọi là thuộc tính mô tả (descriptor).
Khóa
Khóa đơn và khóa phức hợp
Khóa đơn (simple key) là khóa chỉ có một thuộc tính.
Khóa phức hợp (composite key) là khóa có nhiều hơn một thuộc tính.
Khóa dự tuyển
candidate key
Khóa dự tuyển là khóa của một kiểu thực thể.
Một kiểu thực thể có ít nhất một khóa dự tuyển.
Khóa
Khóa chính
primary key
Khóa chính là một khóa tiêu biểu trong các khóa dự tuyển của một kiểu thực thể.
Một kiểu thực thể chỉ có một khóa chính.
Khóa chính dùng để liên kết giữa các thực thể.
Khóa
Khóa
Kiểu mối liên kết
relationship type
Kiểu mối liên kết là sự liên kết giữa các kiểu thực thể.
Được biểu diễn bằng hình thoi.
Mối liên kết có thể có nhiều thuộc tính dùng để mô tả các đặc tính của sự liên kết giữa các thực thể.
Hai thực thể có thể có nhiều kiểu mối liên kết giữa chúng.
Mối liên kết
Mối liên kết
Bậc / ngôi của mối liên kết
degree / arity of relationship
Bậc của mối liên kết là số lượng kiểu thực thể tham gia đồng thời vào mối liên kết này.
Các loại mối liên kết
Mối liên kết 1-ngôi (unary relationship)
Mối liên kết 2-ngôi (binary relationship)
Mối liên kết 3-ngôi (ternary relationship): 3 kiểu thực thể đồng thời tham gia vào mối liên kết.
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết 1-ngôi
Mối liên kết
Mối liên kết 2-ngôi
Mối liên kết
Mối liên kết 3-ngôi
Lượng số của mối liên kết
cardinality of relationship
Lượng số của mối liên kết là số lượng thể hiện thực thể tham gia vào mối liên kết này.
Các loại lượng số
một - một (one-to-one): một thực thể a liên kết với một thực thể b; một thực thể b liên kết với một thực thể a.
một - nhiều (one-to-many): một thực thể a liên kết với nhiều thực thể b; một thực thể b liên kết với một thực thể a.
nhiều - nhiều (many-to-many): một thực thể a liên kết với nhiều thực thể b; một thực thể b liên kết với nhiều thực thể a.
Mối liên kết
Ràng buộc lượng số
cardinality constraint
Ràng buộc lượng số là số lượng thể hiện của thực thể này có thể hoặc phải liên kết với một thể hiện của thực thể khác.
Lượng số nhỏ nhất
Nếu 0 là tùy chọn (optional).
Nếu một hoặc nhiều là bắt buộc (mandatory).
Lượng số lớn nhất
Số lượng lớn nhất.
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết 1-ngôi một-một có lượng số tùy chọn
Mối liên kết 2-ngôi một-nhiều có lượng số bắt buộc
Mối liên kết
Mối liên kết có lượng số tối đa xác định
Quan hệ (relation) là một bảng dữ liệu hai chiều bao gồm nhiều hàng (mẩu tin) và nhiều cột (thuộc tính hoặc vùng tin).
Mỗi hàng là duy nhất: không thể có hai hàng có cùng các giá trị ở tất cả vùng tin.
Thứ tự của các hàng là không quan trọng.
Thứ tự của các cột là không quan trọng.
Không phải mọi bảng đều là quan hệ. Quan hệ là một bảng không chứa các hàng giống hệt nhau.
Quan hệ
Quan hệ
Quan hệ: Supplier
Khóa
key
Khóa quan hệ là một tập nhỏ nhất các thuộc tính dùng để xác định duy nhất một hàng.
Một khóa chỉ có một thuộc tính được gọi là khóa đơn (simple key).
Một khóa có nhiều thuộc tính được gọi là khóa phức hợp (composite key).
Khóa thường được sử dụng làm chỉ mục (index) của bảng dữ liệu để làm tăng tốc độ xử lý câu truy vấn.
Quan hệ
Khóa
Một quan hệ phải có ít nhất một khóa và có thể có nhiều khóa.
Các thuộc tính thuộc một khóa được gọi là thuộc tính khóa (prime attribute), các thuộc tính còn lại trong lược đồ quan hệ được gọi là các thuộc tính không khóa (nonprime attribute).
Các thuộc tính khóa được gạch dưới.
Các thuộc tính khóa không được có giá trị rỗng (null value).
Quan hệ
Khóa
Tất cả các khóa của một quan hệ được gọi là khóa dự tuyển (candidate key).
Một trong các khóa dự tuyển được chọn làm khóa tiêu biểu, khóa này được gọi là khóa chính (primary key).
Một quan hệ chỉ có một khóa chính và có thể có nhiều khóa dự tuyển.
Trong một quan hệ, một hoặc nhiều thuộc tính được gọi là khóa ngoại (foreign key) nếu chúng là khóa chính của một quan hệ khác.
Quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ (relational database) bao gồm các bảng (quan hệ) biểu diễn các thực thể và các khóa chính / khóa ngoại biểu diễn các mối liên kết.
Cơ sở dữ liệu quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ.
Cơ sở dữ liệu quan hệ
Mỗi quan hệ (bảng) tương ứng với một kiểu thực thể hoặc với một kiểu mối liên kết nhiều - nhiều.
Mỗi hàng tương ứng với một thể hiện thực thể hoặc với một thể hiện mối liên kết nhiều - nhiều.
Mỗi cột tương ứng với một thuộc tính.
Từ quan hệ (relation) trong cơ sở dữ liệu quan hệ không có cùng nghĩa với từ mối quan hệ (relationship) trong mô hình ER.
Sự tương ứng với mô hình ER
Lược đồ cơ sở dữ liệu
database schema
Lược đồ cơ sở dữ liệu là một tập hợp các lược đồ quan hệ.
Trong một lược đồ cơ sở dữ liệu, các tên lược đồ quan hệ là duy nhất.
Lược đồ cơ sở dữ liệu
Lược đồ cơ sở dữ liệu:
Emp (Empnum, Name, Sal, Tax, Mgrnum, Deptnum)
Dept (Deptnum, Name, Area, Mgrnum)
Supplier (Snum, Name, City)
Supply (Snum, Pnum, Deptnum, Quan)
Ràng buộc toàn vẹn
integrity constraint
Ràng buộc toàn vẹn là một qui tắc mà tất cả các dữ liệu trong CSDL phải thỏa mãn qui tắc này.
Ràng buộc miền trị
domain constraint
Các giá trị cho phép của một thuộc tính.
Toàn vẹn thực thể
entity integrity
Thuộc tính khóa chính không có giá trị rỗng (null value).
Ràng buộc toàn vẹn
Qui tắc hoạt động
action assertion
Các qui tắc nghiệp vụ (business rule).
Ràng buộc toàn vẹn
Ràng buộc toàn vẹn
Định nghĩa miền trị cho các thuộc tính
Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu
referential integrity constraint
Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu là một qui tắc mà tất cả các giá trị của khóa ngoại (nếu khác null) trong quan hệ bên phía nhiều phải có trong các giá trị của khóa chính trong quan hệ bên phía một.
Ràng buộc toàn vẹn
Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu
Qui tắc xóa các hàng dữ liệu
Hạn chế (restrict): không cho phép xóa các hàng bên phía cha (parent) nếu tồn tại các hàng liên quan bên phía phụ thuộc (dependent).
Tầng (cascade): tự động xóa các hàng bên phía phụ thuộc tương ứng với các hàng bên phía cha.
Gán null (set-to-null): gán null cho khóa ngoại của các hàng bên phía phụ thuộc tương ứng với các hàng bên phía cha. Không áp dụng cho các thực thể yếu.
Ràng buộc toàn vẹn
Ràng buộc toàn vẹn
Ví dụ về ràng buộc toàn vẹn tham chiếu
Qui tắc 1: Biến đổi một kiểu thực thể thành một quan hệ.
Đối với kiểu thực thể thông thường (regular entity type): khóa của quan hệ là khóa của kiểu thực thể.
Thuộc tính của quan hệ là thuộc tính của kiểu thực thể.
Quan hệ chỉ chứa các thuộc tính thành phần của thuộc tính phức hợp.
Quan hệ không chứa các thuộc tính đa trị.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi kiểu thực thể thông thường
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi thuộc tính phức hợp
Qui tắc 2: Biến đổi thuộc tính đa trị thành một quan hệ.
Quan hệ chứa khóa của kiểu thực thể và thuộc tính đa trị.
Khóa của quan hệ gồm khóa của kiểu thực thể và thuộc tính đa trị.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi thuộc tính đa trị
Qui tắc 3: Biểu diễn mối liên kết 1-ngôi hoặc 2-ngôi có lượng số một-một.
Đặt khóa của kiểu thực thể bên phía bắt buộc và các thuộc tính của mối liên kết vào quan hệ của kiểu thực thể bên phía tùy chọn.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết một ngôi có lượng số một - một
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết hai ngôi có lượng số một - một
Qui tắc 4: Biểu diễn mối liên kết 1-ngôi hoặc 2-ngôi có lượng số một-nhiều.
Đặt khóa của kiểu thực thể bên phía một và các thuộc tính của mối liên kết vào quan hệ của kiểu thực thể bên phía nhiều.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết một ngôi có lượng số một - nhiều
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết hai ngôi có lượng số một - nhiều
Qui tắc 5: Biến đổi mối liên kết 1-ngôi hoặc 2-ngôi có lượng số nhiều-nhiều thành một quan hệ.
Quan hệ chứa các khóa của các kiểu thực thể tham gia vào mối liên kết.
Khóa của quan hệ gồm cả hai khóa của hai kiểu thực thể.
Thuộc tính của quan hệ là thuộc tính của mối liên kết.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết một ngôi có lượng số nhiều - nhiều
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết hai ngôi có lượng số nhiều - nhiều
Qui tắc 6: Biến đổi mối liên kết 3-ngôi thành một quan hệ.
Quan hệ chứa ba khóa của ba kiểu thực thể tham gia vào mối liên kết.
Mối liên kết có bao nhiêu kiểu thực thể bên phía một thì quan hệ có bấy nhiêu khóa: đối với một kiểu thực thể bên phía một thì khóa của quan hệ gồm cả hai khóa của hai kiểu thực thể còn lại. Nếu không có kiểu thực thể bên phía một thì khóa của quan hệ bao gồm cả ba khóa của ba kiểu thực thể.
Thuộc tính của quan hệ là thuộc tính của mối liên kết.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết ba ngôi
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết ba ngôi
Chuẩn hóa dữ liệu
data normalization
Chuẩn hóa dữ liệu là một quá trình thuận nghịch từng bước để thay thế tập hợp các quan hệ cho trước thành các quan hệ có cấu trúc đơn giản hơn và chuẩn hơn.
Chuẩn hóa dữ liệu nhằm để cải tiến một thiết kế CSDL thỏa mãn các ràng buộc toàn vẹn và tránh dữ liệu bị lặp lại không cần thiết.
Chuẩn hóa dữ liệu
Mục đích của chuẩn hóa dữ liệu
Loại bỏ các bất thường (anomaly) của một quan hệ để có được các quan hệ có cấu trúc tốt hơn, nhỏ hơn.
Quan hệ có cấu trúc tốt (well-structured relation)
Có sự dư thừa dữ liệu là tối thiểu.
Cho phép người sử dụng thêm vào, cập nhật và xóa bỏ dữ liệu mà không gây ra sự mâu thuẫn dữ liệu.
Chuẩn hóa dữ liệu
Phụ thuộc hàm
FD – Functional Dependency
Cho r là một quan hệ, X và Y là hai tập thuộc tính của r.
Chúng ta nói “X xác định hàm Y” hoặc “Y phụ thuộc hàm vào X”, ký hiệu là X Y và được gọi là phụ thuộc hàm nếu với mỗi giá trị của X trong r chỉ tương ứng với một giá trị của Y.
Khóa của một quan hệ xác định hàm các thuộc tính không khóa của quan hệ này.
Phụ thuộc hàm
Phụ thuộc hàm riêng phần
partial functional dependency
X A được gọi là phụ thuộc hàm riêng phần nếu tồn tại Y X để cho Y A.
Phụ thuộc hàm đầy đủ
full functional dependency
X A được gọi là phụ thuộc hàm đầy đủ nếu không tồn tại Y X để cho Y A.
Phụ thuộc bắc cầu
transitive dependency
X A được gọi là phụ thuộc bắc cầu nếu tồn tại Y để cho X Y, Y A, Y / X và A XY.
Phụ thuộc hàm
Phụ thuộc hàm
R
Các phụ thuộc hàm: Khóa của R: {Mãsv, Mônhọc}
Mãsv {Họtên, Mãlớp}
Mãlớp Tênlớp
{Mãsv, Mônhọc} Điểm
{Mãsv, Môn học} Họtên là phụ thuộc hàm riêng phần
{Mãsv, Mônhọc} Điểm là phụ thuộc hàm đầy đủ
Định nghĩa
Quan hệ R ở dạng chuẩn 1 (1NF - First Normal Form) nếu mọi thuộc tính của R đều chứa các giá trị nguyên tố (atomic value), giá trị này không là một danh sách các giá trị hoặc các giá trị phức hợp (composite value).
Các thuộc tính của quan hệ R
Không là thuộc tính đa trị (multivalued attribute).
Không là thuộc tính phức hợp (composite attribute).
Dạng chuẩn 1
Dạng chuẩn 1
R
Quan hệ R không ở dạng chuẩn 1 vì thuộc tính Điểmthi là thuộc tính phức hợp.
Dạng chuẩn 1
R
Quan hệ R ở 1NF vì các thuộc tính của R không là thuộc tính đa trị, không là thuộc tính phức hợp.
Các bất thường của quan hệ ở 1NF
Thêm vào
Không thể thêm thông tin của sinh viên mới có mã là S4, tên là Thành, thuộc lớp có mã là L1 nếu sinh viên này chưa đăng ký học môn học nào cả.
Cập nhật
Sửa tên của sinh viên có tên là Tiến với tên mới là Thành sẽ phải sửa tất cả các hàng của sinh viên này.
Xóa bỏ
Xóa thông tin sinh viên S3 đăng ký môn học M1 sẽ làm mất thông tin của sinh viên này.
Nguyên nhân
Tồn tại thuộc tính không khóa phụ thuộc hàm riêng phần vào khóa.
Dạng chuẩn 1
Định nghĩa
Quan hệ R ở dạng chuẩn 2 (2NF - Second Normal Form) nếu R ở dạng chuẩn 1 và mọi thuộc tính không khóa đều phụ thuộc hàm đầy đủ vào mọi khóa của R.
Dạng chuẩn 2
Dạng chuẩn 2
R
Các phụ thuộc hàm: Khóa của R: {Mãsv, Mônhọc}
Mãsv {Họtên, Mãlớp}
Mãlớp Tênlớp
{Mãsv, Mônhọc} Điểm
Lược đồ quan hệ R không ở 2NF vì thuộc tính không khóa Họtên phụ thuộc hàm riêng phần vào khóa {Mãsv, Mônhọc}.
Dạng chuẩn 2
R1
R2
Khóa của R1: Mãsv
Lược đồ quan hệ R1 và R2 đều ở 2NF vì các thuộc tính không khóa đều phụ thuộc hàm đầy đủ vào khóa.
Khóa của R2: {Mãsv, Mônhọc}
Các bất thường của quan hệ ở 2NF
Thêm vào
Không thể thêm thông tin của lớp L3 có tên là MT03 nếu chưa có sinh viên nào học lớp này.
Cập nhật
Sửa tên của lớp có mã L1 với tên mới là MT_1 sẽ phải sửa tất cả các hàng của lớp này.
Xóa bỏ
Xóa thông tin của sinh viên có mã S3 sẽ làm mất thông tin của lớp L2.
Nguyên nhân
Tồn tại thuộc tính không khóa phụ thuộc bắc cầu vào khóa.
Dạng chuẩn 2
Định nghĩa
Quan hệ R ở dạng chuẩn 3 (3NF- Third Normal Form) nếu R ở dạng chuẩn 1 và mọi thuộc tính không khóa đều không phụ thuộc bắc cầu vào một khóa của R.
Dạng chuẩn 3
Dạng chuẩn 3
R1
Lược đồ quan hệ R1 không ở 3NF vì thuộc tính không khóa Tênlớp phụ thuộc bắc cầu vào khóa Mãsv.
Mãsv Mãlớp Mãlớp Tênlớp
Mãlớp / Mãsv Tênlớp {Mãsv, Mãlớp}
Dạng chuẩn 3
R11
R12
Khóa của R11: Mãlớp
Khóa của R12: Mãsv
Lược đồ quan hệ R11 và R12 đều ở 3NF vì các thuộc tính không khóa đều không phụ thuộc bắc cầu vào khóa.
Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL -Structured Query Language) là một ngôn ngữ chuẩn được dùng để tạo lập và truy vấn các cơ sở dữ liệu quan hệ.
SQL là một ngôn ngữ chuẩn cho các hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS - Relational DBMS).
Ngôn ngữ SQL
Ngôn ngữ SQL là một ngôn ngữ tựa tiếng Anh (English-like language), sử dụng các từ như select, insert, delete trong tập lệnh.
Ngôn ngữ SQL là một ngôn ngữ phi thủ tục (nonprocedural language).
Chỉ ra các thông tin gì cần thiết (what).
Không cần phải chỉ ra cách thực hiện như thế nào (how) để có được các thông tin này.
SQL xử lý các tập hợp mẩu tin (bảng) hơn là mỗi lần một mẩu tin đơn lẻ.
Các đặc điểm của ngôn ngữ SQL
Nhiều loại người có thể sử dụng SQL: người quản trị CSDL (DBA), người lập trình ứng dụng, người quản lý, người sử dụng cuối cùng (end user).
SQL cung cấp nhiều lệnh cho nhiều công việc khác nhau:
Truy vấn dữ liệu.
Thêm vào, cập nhật và xóa bỏ các hàng của bảng.
Tạo lập, thay đổi và xóa bỏ các đối tượng CSDL.
Điều khiển truy xuất cơ sở dữ liệu và các đối tượng CSDL.
Bảo đảm tính nhất quán của CSDL.
Các đặc điểm của ngôn ngữ SQL
Kiểu chuỗi
CHAR(n) – kiểu chuỗi có chiều dài cố định gồm n ký tự (chiều dài tối đa 2000 bytes).
VARCHAR2(n) – kiểu chuỗi có chiều dài thay đổi gồm n ký tự (chiều dài tối đa 4000 bytes).
LONG – kiểu chuỗi có chiều dài thay đổi, tối đa 4GB (chỉ có một cột trong một bảng).
Kiểu số
NUMBER(p,q) – kiểu số có p ký số và q số lẻ.
INTEGER(p) – kiểu số nguyên có p ký số.
Kiểu ngày giờ
DATE – kiểu ngày giờ có chiều dài cố định theo dạng dd-mm-yy.
Một số kiểu dữ liệu (Oracle9i)
Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu
DDL - Data Definition Language
Các lệnh dùng để định nghĩa CSDL: tạo lập (create), thay đổi (alter) và hủy bỏ (drop) các đối tượng dữ liệu, thiết lập các ràng buộc.
Ngôn ngữ thao tác dữ liệu
DML - Data Manipulation Language
Các lệnh dùng để bảo trì và truy vấn CSDL: thêm (insert), sửa (update), xóa (delete) dữ liệu của bảng, truy vấn (select).
Ngôn ngữ điều khiển dữ liệu
DCL - Data Control Language
Các lệnh dùng để điều khiển CSDL: quản trị các quyền (grant, revoke).
Ngôn ngữ SQL
Các bước tạo một bảng
Bước 1. Xác định kiểu dữ liệu của các cột.
Bước 2. Xác định các cột có thể hoặc không thể có giá trị rỗng (null value).
Bước 3. Xác định các cột phải có các giá trị duy nhất (các khóa dự tuyển).
Bước 4. Xác định khóa chính – khóa ngoại.
Bước 5. Xác định các giá trị mặc nhiên.
Bước 6. Xác định các ràng buộc trên các cột (mô tả miền trị).
Bước 7. Tạo bảng và các chỉ mục của bảng.
Định nghĩa một bảng
Lệnh CREATE TABLE dùng để tạo cấu trúc của một bảng.
Cú pháp của lệnh CREATE TABLE:
CREATE TABLE
Cơ sở dữ liệu
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa.
Các loại CSDL.
Hệ quản trị CSDL.
CSDL quan hệ.
Sự phát triển của các hệ CSDL.
Nội dung
Cơ sở dữ liệu
database
Cơ sở dữ liệu là sự tập hợp có tổ chức các dữ liệu có liên quan luận lý với nhau.
Dữ liệu (data): sự biểu diễn của các đối tượng và sự kiện được ghi nhận và được lưu trữ trên các phương tiện của máy tính.
Dữ liệu có cấu trúc: số, ngày, chuỗi ký tự, …
Dữ liệu không có cấu trúc: hình ảnh, âm thanh, đoạn phim, …
Có tổ chức (organized): người sử dụng có thể dễ dàng lưu trữ, thao tác và truy xuất dữ liệu.
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Cơ sở dữ liệu
Có liên quan luận lý (logically related): dữ liệu mô tả một lãnh vực mà nhóm người sử dụng quan tâm và được dùng để trả lời các câu hỏi liên quan đến lãnh vực này.
Thông tin
information
Thông tin là dữ liệu đã được xử lý để làm tăng sự hiểu biết của người sử dụng.
Dữ liệu trong ngữ cảnh.
Dữ liệu được tổng hợp / xử lý.
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Thông tin: dữ liệu được tổng hợp / xử lý
Siêu dữ liệu
metadata
Siêu dữ liệu là dữ liệu dùng để mô tả các tính chất / đặc tính của dữ liệu khác (dữ liệu về dữ liệu).
Các đặc tính: định nghĩa dữ liệu, cấu trúc dữ liệu, qui tắc / ràng buộc.
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Các khái niệm cơ bản và định nghĩa
Hệ thống xử lý tập tin
file processing system
Hệ thống xử lý tập tin là tập hợp các chương trình dùng để lưu trữ, thao tác và truy xuất các tập tin dữ liệu có kích thước lớn.
Các tập tin dữ liệu được lưu trữ trong các thư mục (folder).
Hệ thống xử lý tập tin
Các thành phần của hệ thống xử lý tập tin
Phần cứng: các máy tính.
Phần mềm:
Hệ điều hành
Các tiện ích
Các tập tin
Các chương trình quản lý tập tin
Các chương trình ứng dụng tạo các báo cáo từ các dữ liệu được lưu trữ trong các tập tin.
Con người: người quản lý, chuyên gia, người lập trình, người sử dụng cuối cùng.
Các thủ tục: các lệnh và các qui tắc chi phối việc thiết kế và sử dụng các thành phần của phần mềm.
Dữ liệu: tập hợp các sự kiện.
Hệ thống xử lý tập tin
Quản lý dữ liệu của hệ thống tập tin
Ngôn ngữ lập trình: 3GL (third-Generation Language).
Làm gì? Làm như thế nào?
Các ngôn ngữ:
COBOL (COmmon Business-Oriented Language)
BASIC (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code)
FORTRAN (FORmula TRANslation)
Các chương trình xử lý tập tin
Tạo cấu trúc tập tin.
Thêm dữ liệu vào tập tin.
Xóa dữ liệu của tập tin
Sửa dữ liệu của tập tin.
Liệt kê dữ liệu của tập tin.
Hệ thống xử lý tập tin
Nhược điểm của hệ thống xử lý tập tin
Phụ thuộc dữ liệu – chương trình (Program-Data Dependence)
Tất cả các chương trình ứng dụng phải duy trì siêu dữ liệu (phần mô tả) của các tập tin mà chúng sử dụng.
Dư thừa dữ liệu / Trùng lặp dữ liệu (Data Redundancy / Duplication of Data)
Các hệ thống / chương trình khác nhau có các bản dữ liệu riêng biệt của cùng dữ liệu.
Hạn chế việc dùng chung dữ liệu
Mỗi ứng dụng có các tập tin riêng biệt, ít sử dụng chung dữ liệu với các ứng dụng khác.
Hệ thống xử lý tập tin
Nhược điểm của hệ thống xử lý tập tin
Thời gian phát triển lâu
Người lập trình phải thiết kế các dạng tập tin dữ liệu riêng và viết cách truy xuất tập tin cho mỗi ứng dụng mới.
Chi phí bảo trì chương trình cao
Các nhược điểm nêu trên làm cho việc bảo trì chương trình gặp nhiều khó khăn, thường chiếm khoảng 80% ngân sách phát triển HTTT.
Hệ thống xử lý tập tin
Mỗi người lập trình phải duy trì dữ liệu riêng biệt.
Mỗi chương trình ứng dụng phải có mã lệnh cho siêu dữ liệu của mỗi tập tin.
Mỗi chương trình ứng dụng phải có các chương trình con xử lý để đọc, thêm, sửa và xóa dữ liệu.
Không có các điều khiển chung và phối hợp.
Các dạng thức tập tin không có cùng chuẩn.
Phụ thuộc dữ liệu
Tốn vùng nhớ để lưu trữ dữ liệu dư thừa.
Gây ra các vấn đề khó về bảo trì dữ liệu.
Vấn đề chính:
Việc cập nhật dữ liệu của một tập tin có thể dẫn đến các mâu thuẫn dữ liệu.
Vi phạm tính toàn vẹn dữ liệu.
Dư thừa dữ liệu
Dư thừa dữ liệu
Kho dữ liệu trung tâm chứa các dữ liệu dùng chung.
Dữ liệu được quản lý bởi một đơn vị điều khiển (controlling agent).
Dữ liệu được lưu trữ theo một dạng thức chuẩn và thích hợp.
Cần phải có một hệ quản trị CSDL.
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Ưu điểm của cách tiếp cận CSDL
Độc lập dữ liệu – chương trình (data - program independence).
DBMS chứa siêu dữ liệu (metadata), do đó các ứng dụng không cần quan tâm đến các dạng thức của dữ liệu.
DBMS quản lý các truy vấn và cập nhật dữ liệu, do đó ứng dụng không cần xử lý việc truy xuất dữ liệu.
Giảm tối thiểu sự dư thừa dữ liệu (data redundancy).
Nâng cao tính nhất quán (data consistency) / toàn vẹn dữ liệu (data integrity).
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Ưu điểm của cách tiếp cận CSDL
Nâng cao việc dùng chung dữ liệu (data sharing).
Những người sử dụng khác nhau có những cái nhìn khác nhau về dữ liệu.
Tăng hiệu suất phát triển ứng dụng.
Tuân thủ các tiêu chuẩn.
Tất cả các truy xuất dữ liệu đều được thực hiện theo cùng một cách.
Nâng cao chất lượng của dữ liệu.
Các ràng buộc (constraint), các qui tắc hợp lệ của dữ liệu (data validation rule).
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Ưu điểm của cách tiếp cận CSDL
Nâng cao tính truy xuất và tính đáp ứng của dữ liệu.
Sử dụng ngôn ngữ truy vấn dữ liệu chuẩn (SQL - Structured Query Language).
Giảm chi phí bảo trì chương trình.
Bảo mật (security).
Chép lưu (backup) và phục hồi (recovery).
Điều khiển tương tranh (concurrency control).
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Chi phí và rủi ro của cách tiếp cận CSDL
Chi phí ban đầu
Chi phí cài đặt và quản lý
Chi phí chuyển đổi (conversion cost)
Chi phí vận hành
Cần nhân viên mới có chuyên môn.
Cần phải chép lưu và phục hồi.
Mâu thuẫn về mặt tổ chức
Rất khó thay đổi các thói quen cũ.
Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
CSDL cá nhân
personal database
CSDL riêng.
CSDL nhóm làm việc
workgroup database
Mạng cục bộ (ít hơn 25 người sử dụng)
CSDL phòng ban
department database
Mạng cục bộ (từ 25 đến 100 người sử dụng)
CSDL xí nghiệp
enterprise database
Mạng diện rộng (hàng trăm hoặc hàng ngàn người sử dụng)
Các loại cơ sở dữ liệu
Các loại cơ sở dữ liệu
Hệ quản trị CSDL
DBMS – DataBase Management System
Hệ quản trị CSDL là tập hợp các chương trình dùng để quản lý cấu trúc và dữ liệu của CSDL và điều khiển truy xuất dữ liệu trong CSDL.
Cho phép người sử dụng định nghĩa, tạo lập và bảo trì CSDL và cung cấp các truy xuất dữ liệu.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Các chức năng của hệ quản trị CSDL
Lưu trữ, truy xuất và cập nhật dữ liệu
Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (DDL - Data Definition Language)
Ngôn ngữ thao tác dữ liệu (DML - Data Manipulation Language).
Quản lý giao tác (transaction management).
Điều khiển tương tranh (concurrency control)
Chép lưu và phục hồi dữ liệu.
Bảo mật dữ liệu
Ngôn ngữ điều khiển dữ liệu (DCL - Data Control Language).
Hỗ trợ truyền thông dữ liệu.
Duy trì tính toàn vẹn / nhất quán dữ liệu.
Cung cấp các tiện ích.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu: Tạo cấu trúc của bảng Customer
CREATE TABLE CUSTOMER
(CUST_ID NUMBER(11,0) NOT NULL,
NAME VARCHAR(25) NOT NULL,
ADDRESS VARCHAR(30),
CITY VARCHAR(20),
CONSTRAINT PK_CUSTOMER PRIMARY KEY (CUST_ID));
Ngôn ngữ thao tác dữ liệu: Liệt kê mã, tên và địa chỉ của các khách hàng thuộc thành phố ‘HCM’
SELECT CUST_ID, NAME, ADDRESS
FROM CUSTOMER
WHERE CITY = ‘HCM’;
Ngôn ngữ điều khiển dữ liệu: Cho phép người sử dụng Tien và Truc được phép xem và thêm dữ liệu vào bảng Customer
GRANT SELECT, INSERT ON CUSTOMER
TO TIEN, TRUC;
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Hệ thống tập tin (flat file): 1960 - 1980
Hệ CSDL phân cấp (hierarchical): 1970 - 1990
Hệ CSDL mạng (network): 1970 - 1990
Hệ CSDL quan hệ (relational): 1980 - nay
Hệ CSDL hướng đối tượng (object-oriented): 1990 - nay
Hệ CSDL đối tượng - quan hệ (object-relational): 1990 - nay
Kho dữ liệu (data warehouse): 1980 - nay
Web-enabled: 1990 - nay
Sự phát triển các hệ CSDL
Mô hình liên kết thực thể (ER)
entity-relationship model
Mô hình liên kết thực thể là cách tiếp cận chính để mô hình hóa dữ liệu ý niệm (conceptual data modeling).
Mô hình ER là công cụ giao tiếp giữa người thiết kế CSDL và người sử dụng cuối cùng để xây dựng CSDL trong giai đoạn phân tích.
Mô hình ER được dùng để xây dựng mô hình dữ liệu ý niệm (conceptual data model) nhằm biểu diễn cấu trúc và các ràng buộc của CSDL.
Mô hình liên kết thực thể
Các thành phần của mô hình liên kết thực thể
Thực thể và các thuộc tính.
Mối liên kết và các thuộc tính.
Mô hình liên kết thực thể
Mô hình liên kết thực thể
Sơ đồ liên kết thực thể (ERD - Entity-Relationship Diagram)
Thể hiện thực thể
entity instance
Thể hiện thực thể là người, vị trí, đối tượng, sự kiện, khái niệm (thường tương ứng với một hàng của bảng).
Thực thể nên là
đối tượng có nhiều thể hiện trong CSDL.
đối tượng có nhiều thuộc tính.
đối tượng cần được mô hình hóa.
Thực thể không nên là
người sử dụng của hệ CSDL.
kết xuất của hệ CSDL (ví dụ bản báo cáo).
Đặc điểm của thực thể là tính phân biệt (distinctness): có thể phân biệt giữa thực thể này với thực thể khác.
Thực thể
Kiểu thực thể
entity type
Kiểu thực thể là tập hợp các thực thể thuộc cùng một loại (thường tương ứng với một bảng).
Được biểu diễn bằng hình chữ nhật.
Thực thể
Thuộc tính
attribute
Thuộc tính là một đặc tính / tính chất của một kiểu thực thể (thường tương ứng với một vùng tin trong một bảng).
Được biểu diễn bằng hình bầu dục.
Các loại thuộc tính
Thuộc tính bắt buộc và thuộc tính tùy chọn.
Thuộc tính đơn và thuộc tính phức hợp.
Thuộc tính đơn trị và thuộc tính đa trị.
Thuộc tính chứa và thuộc tính dẫn xuất.
Thuộc tính khóa và thuộc tính không khóa.
Thuộc tính
Thuộc tính đơn và thuộc tính phức hợp
Thuộc tính đơn (simple attribute) là thuộc tính không bị phân rã thành nhiều thuộc tính khác.
Thuộc tính phức hợp (composite attribute) là thuộc tính bị phân rã thành nhiều thuộc tính khác.
Thuộc tính
Thuộc tính
Thuộc tính đơn trị và thuộc tính đa trị
Thuộc tính đơn trị (single-valued attribute) là thuộc tính chỉ chứa một giá trị.
Thuộc tính đa trị (multivalued attribute) là thuộc tính chứa nhiều giá trị khác nhau thuộc một miền trị, được biểu diễn bằng hình bầu dục nét đôi.
Thuộc tính
Thuộc tính chứa và thuộc tính dẫn xuất
Thuộc tính chứa (stored attribute) là thuộc tính mà giá trị của nó không được suy dẫn từ các thuộc tính khác.
Thuộc tính dẫn xuất (derived attribute) là thuộc tính mà giá trị của nó được suy dẫn từ các thuộc tính khác, được biểu diễn bằng hình bầu dục nét đứt.
Thuộc tính
Thuộc tính
Khóa / thuộc tính xác định
key / identifier
Khóa là một thuộc tính hoặc tổ hợp các thuộc tính dùng để xác định duy nhất một thể hiện của một kiểu thực thể.
Thuộc tính khóa và thuộc tính không khóa
Thuộc tính khóa là thuộc tính ở trong khóa.
key attribute / prime attribute / identifier attribute
Thuộc tính khóa được gạch dưới.
Thuộc tính không khóa (non-key attribute) là thuộc tính không ở trong khóa.
Thuộc tính không khóa còn được gọi là thuộc tính mô tả (descriptor).
Khóa
Khóa đơn và khóa phức hợp
Khóa đơn (simple key) là khóa chỉ có một thuộc tính.
Khóa phức hợp (composite key) là khóa có nhiều hơn một thuộc tính.
Khóa dự tuyển
candidate key
Khóa dự tuyển là khóa của một kiểu thực thể.
Một kiểu thực thể có ít nhất một khóa dự tuyển.
Khóa
Khóa chính
primary key
Khóa chính là một khóa tiêu biểu trong các khóa dự tuyển của một kiểu thực thể.
Một kiểu thực thể chỉ có một khóa chính.
Khóa chính dùng để liên kết giữa các thực thể.
Khóa
Khóa
Kiểu mối liên kết
relationship type
Kiểu mối liên kết là sự liên kết giữa các kiểu thực thể.
Được biểu diễn bằng hình thoi.
Mối liên kết có thể có nhiều thuộc tính dùng để mô tả các đặc tính của sự liên kết giữa các thực thể.
Hai thực thể có thể có nhiều kiểu mối liên kết giữa chúng.
Mối liên kết
Mối liên kết
Bậc / ngôi của mối liên kết
degree / arity of relationship
Bậc của mối liên kết là số lượng kiểu thực thể tham gia đồng thời vào mối liên kết này.
Các loại mối liên kết
Mối liên kết 1-ngôi (unary relationship)
Mối liên kết 2-ngôi (binary relationship)
Mối liên kết 3-ngôi (ternary relationship): 3 kiểu thực thể đồng thời tham gia vào mối liên kết.
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết 1-ngôi
Mối liên kết
Mối liên kết 2-ngôi
Mối liên kết
Mối liên kết 3-ngôi
Lượng số của mối liên kết
cardinality of relationship
Lượng số của mối liên kết là số lượng thể hiện thực thể tham gia vào mối liên kết này.
Các loại lượng số
một - một (one-to-one): một thực thể a liên kết với một thực thể b; một thực thể b liên kết với một thực thể a.
một - nhiều (one-to-many): một thực thể a liên kết với nhiều thực thể b; một thực thể b liên kết với một thực thể a.
nhiều - nhiều (many-to-many): một thực thể a liên kết với nhiều thực thể b; một thực thể b liên kết với nhiều thực thể a.
Mối liên kết
Ràng buộc lượng số
cardinality constraint
Ràng buộc lượng số là số lượng thể hiện của thực thể này có thể hoặc phải liên kết với một thể hiện của thực thể khác.
Lượng số nhỏ nhất
Nếu 0 là tùy chọn (optional).
Nếu một hoặc nhiều là bắt buộc (mandatory).
Lượng số lớn nhất
Số lượng lớn nhất.
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết
Mối liên kết 1-ngôi một-một có lượng số tùy chọn
Mối liên kết 2-ngôi một-nhiều có lượng số bắt buộc
Mối liên kết
Mối liên kết có lượng số tối đa xác định
Quan hệ (relation) là một bảng dữ liệu hai chiều bao gồm nhiều hàng (mẩu tin) và nhiều cột (thuộc tính hoặc vùng tin).
Mỗi hàng là duy nhất: không thể có hai hàng có cùng các giá trị ở tất cả vùng tin.
Thứ tự của các hàng là không quan trọng.
Thứ tự của các cột là không quan trọng.
Không phải mọi bảng đều là quan hệ. Quan hệ là một bảng không chứa các hàng giống hệt nhau.
Quan hệ
Quan hệ
Quan hệ: Supplier
Khóa
key
Khóa quan hệ là một tập nhỏ nhất các thuộc tính dùng để xác định duy nhất một hàng.
Một khóa chỉ có một thuộc tính được gọi là khóa đơn (simple key).
Một khóa có nhiều thuộc tính được gọi là khóa phức hợp (composite key).
Khóa thường được sử dụng làm chỉ mục (index) của bảng dữ liệu để làm tăng tốc độ xử lý câu truy vấn.
Quan hệ
Khóa
Một quan hệ phải có ít nhất một khóa và có thể có nhiều khóa.
Các thuộc tính thuộc một khóa được gọi là thuộc tính khóa (prime attribute), các thuộc tính còn lại trong lược đồ quan hệ được gọi là các thuộc tính không khóa (nonprime attribute).
Các thuộc tính khóa được gạch dưới.
Các thuộc tính khóa không được có giá trị rỗng (null value).
Quan hệ
Khóa
Tất cả các khóa của một quan hệ được gọi là khóa dự tuyển (candidate key).
Một trong các khóa dự tuyển được chọn làm khóa tiêu biểu, khóa này được gọi là khóa chính (primary key).
Một quan hệ chỉ có một khóa chính và có thể có nhiều khóa dự tuyển.
Trong một quan hệ, một hoặc nhiều thuộc tính được gọi là khóa ngoại (foreign key) nếu chúng là khóa chính của một quan hệ khác.
Quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ (relational database) bao gồm các bảng (quan hệ) biểu diễn các thực thể và các khóa chính / khóa ngoại biểu diễn các mối liên kết.
Cơ sở dữ liệu quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ.
Cơ sở dữ liệu quan hệ
Mỗi quan hệ (bảng) tương ứng với một kiểu thực thể hoặc với một kiểu mối liên kết nhiều - nhiều.
Mỗi hàng tương ứng với một thể hiện thực thể hoặc với một thể hiện mối liên kết nhiều - nhiều.
Mỗi cột tương ứng với một thuộc tính.
Từ quan hệ (relation) trong cơ sở dữ liệu quan hệ không có cùng nghĩa với từ mối quan hệ (relationship) trong mô hình ER.
Sự tương ứng với mô hình ER
Lược đồ cơ sở dữ liệu
database schema
Lược đồ cơ sở dữ liệu là một tập hợp các lược đồ quan hệ.
Trong một lược đồ cơ sở dữ liệu, các tên lược đồ quan hệ là duy nhất.
Lược đồ cơ sở dữ liệu
Lược đồ cơ sở dữ liệu:
Emp (Empnum, Name, Sal, Tax, Mgrnum, Deptnum)
Dept (Deptnum, Name, Area, Mgrnum)
Supplier (Snum, Name, City)
Supply (Snum, Pnum, Deptnum, Quan)
Ràng buộc toàn vẹn
integrity constraint
Ràng buộc toàn vẹn là một qui tắc mà tất cả các dữ liệu trong CSDL phải thỏa mãn qui tắc này.
Ràng buộc miền trị
domain constraint
Các giá trị cho phép của một thuộc tính.
Toàn vẹn thực thể
entity integrity
Thuộc tính khóa chính không có giá trị rỗng (null value).
Ràng buộc toàn vẹn
Qui tắc hoạt động
action assertion
Các qui tắc nghiệp vụ (business rule).
Ràng buộc toàn vẹn
Ràng buộc toàn vẹn
Định nghĩa miền trị cho các thuộc tính
Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu
referential integrity constraint
Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu là một qui tắc mà tất cả các giá trị của khóa ngoại (nếu khác null) trong quan hệ bên phía nhiều phải có trong các giá trị của khóa chính trong quan hệ bên phía một.
Ràng buộc toàn vẹn
Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu
Qui tắc xóa các hàng dữ liệu
Hạn chế (restrict): không cho phép xóa các hàng bên phía cha (parent) nếu tồn tại các hàng liên quan bên phía phụ thuộc (dependent).
Tầng (cascade): tự động xóa các hàng bên phía phụ thuộc tương ứng với các hàng bên phía cha.
Gán null (set-to-null): gán null cho khóa ngoại của các hàng bên phía phụ thuộc tương ứng với các hàng bên phía cha. Không áp dụng cho các thực thể yếu.
Ràng buộc toàn vẹn
Ràng buộc toàn vẹn
Ví dụ về ràng buộc toàn vẹn tham chiếu
Qui tắc 1: Biến đổi một kiểu thực thể thành một quan hệ.
Đối với kiểu thực thể thông thường (regular entity type): khóa của quan hệ là khóa của kiểu thực thể.
Thuộc tính của quan hệ là thuộc tính của kiểu thực thể.
Quan hệ chỉ chứa các thuộc tính thành phần của thuộc tính phức hợp.
Quan hệ không chứa các thuộc tính đa trị.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi kiểu thực thể thông thường
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi thuộc tính phức hợp
Qui tắc 2: Biến đổi thuộc tính đa trị thành một quan hệ.
Quan hệ chứa khóa của kiểu thực thể và thuộc tính đa trị.
Khóa của quan hệ gồm khóa của kiểu thực thể và thuộc tính đa trị.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi thuộc tính đa trị
Qui tắc 3: Biểu diễn mối liên kết 1-ngôi hoặc 2-ngôi có lượng số một-một.
Đặt khóa của kiểu thực thể bên phía bắt buộc và các thuộc tính của mối liên kết vào quan hệ của kiểu thực thể bên phía tùy chọn.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết một ngôi có lượng số một - một
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết hai ngôi có lượng số một - một
Qui tắc 4: Biểu diễn mối liên kết 1-ngôi hoặc 2-ngôi có lượng số một-nhiều.
Đặt khóa của kiểu thực thể bên phía một và các thuộc tính của mối liên kết vào quan hệ của kiểu thực thể bên phía nhiều.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết một ngôi có lượng số một - nhiều
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết hai ngôi có lượng số một - nhiều
Qui tắc 5: Biến đổi mối liên kết 1-ngôi hoặc 2-ngôi có lượng số nhiều-nhiều thành một quan hệ.
Quan hệ chứa các khóa của các kiểu thực thể tham gia vào mối liên kết.
Khóa của quan hệ gồm cả hai khóa của hai kiểu thực thể.
Thuộc tính của quan hệ là thuộc tính của mối liên kết.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết một ngôi có lượng số nhiều - nhiều
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết hai ngôi có lượng số nhiều - nhiều
Qui tắc 6: Biến đổi mối liên kết 3-ngôi thành một quan hệ.
Quan hệ chứa ba khóa của ba kiểu thực thể tham gia vào mối liên kết.
Mối liên kết có bao nhiêu kiểu thực thể bên phía một thì quan hệ có bấy nhiêu khóa: đối với một kiểu thực thể bên phía một thì khóa của quan hệ gồm cả hai khóa của hai kiểu thực thể còn lại. Nếu không có kiểu thực thể bên phía một thì khóa của quan hệ bao gồm cả ba khóa của ba kiểu thực thể.
Thuộc tính của quan hệ là thuộc tính của mối liên kết.
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết ba ngôi
Biến đổi ERD thành các quan hệ
Biến đổi mối liên kết ba ngôi
Chuẩn hóa dữ liệu
data normalization
Chuẩn hóa dữ liệu là một quá trình thuận nghịch từng bước để thay thế tập hợp các quan hệ cho trước thành các quan hệ có cấu trúc đơn giản hơn và chuẩn hơn.
Chuẩn hóa dữ liệu nhằm để cải tiến một thiết kế CSDL thỏa mãn các ràng buộc toàn vẹn và tránh dữ liệu bị lặp lại không cần thiết.
Chuẩn hóa dữ liệu
Mục đích của chuẩn hóa dữ liệu
Loại bỏ các bất thường (anomaly) của một quan hệ để có được các quan hệ có cấu trúc tốt hơn, nhỏ hơn.
Quan hệ có cấu trúc tốt (well-structured relation)
Có sự dư thừa dữ liệu là tối thiểu.
Cho phép người sử dụng thêm vào, cập nhật và xóa bỏ dữ liệu mà không gây ra sự mâu thuẫn dữ liệu.
Chuẩn hóa dữ liệu
Phụ thuộc hàm
FD – Functional Dependency
Cho r là một quan hệ, X và Y là hai tập thuộc tính của r.
Chúng ta nói “X xác định hàm Y” hoặc “Y phụ thuộc hàm vào X”, ký hiệu là X Y và được gọi là phụ thuộc hàm nếu với mỗi giá trị của X trong r chỉ tương ứng với một giá trị của Y.
Khóa của một quan hệ xác định hàm các thuộc tính không khóa của quan hệ này.
Phụ thuộc hàm
Phụ thuộc hàm riêng phần
partial functional dependency
X A được gọi là phụ thuộc hàm riêng phần nếu tồn tại Y X để cho Y A.
Phụ thuộc hàm đầy đủ
full functional dependency
X A được gọi là phụ thuộc hàm đầy đủ nếu không tồn tại Y X để cho Y A.
Phụ thuộc bắc cầu
transitive dependency
X A được gọi là phụ thuộc bắc cầu nếu tồn tại Y để cho X Y, Y A, Y / X và A XY.
Phụ thuộc hàm
Phụ thuộc hàm
R
Các phụ thuộc hàm: Khóa của R: {Mãsv, Mônhọc}
Mãsv {Họtên, Mãlớp}
Mãlớp Tênlớp
{Mãsv, Mônhọc} Điểm
{Mãsv, Môn học} Họtên là phụ thuộc hàm riêng phần
{Mãsv, Mônhọc} Điểm là phụ thuộc hàm đầy đủ
Định nghĩa
Quan hệ R ở dạng chuẩn 1 (1NF - First Normal Form) nếu mọi thuộc tính của R đều chứa các giá trị nguyên tố (atomic value), giá trị này không là một danh sách các giá trị hoặc các giá trị phức hợp (composite value).
Các thuộc tính của quan hệ R
Không là thuộc tính đa trị (multivalued attribute).
Không là thuộc tính phức hợp (composite attribute).
Dạng chuẩn 1
Dạng chuẩn 1
R
Quan hệ R không ở dạng chuẩn 1 vì thuộc tính Điểmthi là thuộc tính phức hợp.
Dạng chuẩn 1
R
Quan hệ R ở 1NF vì các thuộc tính của R không là thuộc tính đa trị, không là thuộc tính phức hợp.
Các bất thường của quan hệ ở 1NF
Thêm vào
Không thể thêm thông tin của sinh viên mới có mã là S4, tên là Thành, thuộc lớp có mã là L1 nếu sinh viên này chưa đăng ký học môn học nào cả.
Cập nhật
Sửa tên của sinh viên có tên là Tiến với tên mới là Thành sẽ phải sửa tất cả các hàng của sinh viên này.
Xóa bỏ
Xóa thông tin sinh viên S3 đăng ký môn học M1 sẽ làm mất thông tin của sinh viên này.
Nguyên nhân
Tồn tại thuộc tính không khóa phụ thuộc hàm riêng phần vào khóa.
Dạng chuẩn 1
Định nghĩa
Quan hệ R ở dạng chuẩn 2 (2NF - Second Normal Form) nếu R ở dạng chuẩn 1 và mọi thuộc tính không khóa đều phụ thuộc hàm đầy đủ vào mọi khóa của R.
Dạng chuẩn 2
Dạng chuẩn 2
R
Các phụ thuộc hàm: Khóa của R: {Mãsv, Mônhọc}
Mãsv {Họtên, Mãlớp}
Mãlớp Tênlớp
{Mãsv, Mônhọc} Điểm
Lược đồ quan hệ R không ở 2NF vì thuộc tính không khóa Họtên phụ thuộc hàm riêng phần vào khóa {Mãsv, Mônhọc}.
Dạng chuẩn 2
R1
R2
Khóa của R1: Mãsv
Lược đồ quan hệ R1 và R2 đều ở 2NF vì các thuộc tính không khóa đều phụ thuộc hàm đầy đủ vào khóa.
Khóa của R2: {Mãsv, Mônhọc}
Các bất thường của quan hệ ở 2NF
Thêm vào
Không thể thêm thông tin của lớp L3 có tên là MT03 nếu chưa có sinh viên nào học lớp này.
Cập nhật
Sửa tên của lớp có mã L1 với tên mới là MT_1 sẽ phải sửa tất cả các hàng của lớp này.
Xóa bỏ
Xóa thông tin của sinh viên có mã S3 sẽ làm mất thông tin của lớp L2.
Nguyên nhân
Tồn tại thuộc tính không khóa phụ thuộc bắc cầu vào khóa.
Dạng chuẩn 2
Định nghĩa
Quan hệ R ở dạng chuẩn 3 (3NF- Third Normal Form) nếu R ở dạng chuẩn 1 và mọi thuộc tính không khóa đều không phụ thuộc bắc cầu vào một khóa của R.
Dạng chuẩn 3
Dạng chuẩn 3
R1
Lược đồ quan hệ R1 không ở 3NF vì thuộc tính không khóa Tênlớp phụ thuộc bắc cầu vào khóa Mãsv.
Mãsv Mãlớp Mãlớp Tênlớp
Mãlớp / Mãsv Tênlớp {Mãsv, Mãlớp}
Dạng chuẩn 3
R11
R12
Khóa của R11: Mãlớp
Khóa của R12: Mãsv
Lược đồ quan hệ R11 và R12 đều ở 3NF vì các thuộc tính không khóa đều không phụ thuộc bắc cầu vào khóa.
Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL -Structured Query Language) là một ngôn ngữ chuẩn được dùng để tạo lập và truy vấn các cơ sở dữ liệu quan hệ.
SQL là một ngôn ngữ chuẩn cho các hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS - Relational DBMS).
Ngôn ngữ SQL
Ngôn ngữ SQL là một ngôn ngữ tựa tiếng Anh (English-like language), sử dụng các từ như select, insert, delete trong tập lệnh.
Ngôn ngữ SQL là một ngôn ngữ phi thủ tục (nonprocedural language).
Chỉ ra các thông tin gì cần thiết (what).
Không cần phải chỉ ra cách thực hiện như thế nào (how) để có được các thông tin này.
SQL xử lý các tập hợp mẩu tin (bảng) hơn là mỗi lần một mẩu tin đơn lẻ.
Các đặc điểm của ngôn ngữ SQL
Nhiều loại người có thể sử dụng SQL: người quản trị CSDL (DBA), người lập trình ứng dụng, người quản lý, người sử dụng cuối cùng (end user).
SQL cung cấp nhiều lệnh cho nhiều công việc khác nhau:
Truy vấn dữ liệu.
Thêm vào, cập nhật và xóa bỏ các hàng của bảng.
Tạo lập, thay đổi và xóa bỏ các đối tượng CSDL.
Điều khiển truy xuất cơ sở dữ liệu và các đối tượng CSDL.
Bảo đảm tính nhất quán của CSDL.
Các đặc điểm của ngôn ngữ SQL
Kiểu chuỗi
CHAR(n) – kiểu chuỗi có chiều dài cố định gồm n ký tự (chiều dài tối đa 2000 bytes).
VARCHAR2(n) – kiểu chuỗi có chiều dài thay đổi gồm n ký tự (chiều dài tối đa 4000 bytes).
LONG – kiểu chuỗi có chiều dài thay đổi, tối đa 4GB (chỉ có một cột trong một bảng).
Kiểu số
NUMBER(p,q) – kiểu số có p ký số và q số lẻ.
INTEGER(p) – kiểu số nguyên có p ký số.
Kiểu ngày giờ
DATE – kiểu ngày giờ có chiều dài cố định theo dạng dd-mm-yy.
Một số kiểu dữ liệu (Oracle9i)
Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu
DDL - Data Definition Language
Các lệnh dùng để định nghĩa CSDL: tạo lập (create), thay đổi (alter) và hủy bỏ (drop) các đối tượng dữ liệu, thiết lập các ràng buộc.
Ngôn ngữ thao tác dữ liệu
DML - Data Manipulation Language
Các lệnh dùng để bảo trì và truy vấn CSDL: thêm (insert), sửa (update), xóa (delete) dữ liệu của bảng, truy vấn (select).
Ngôn ngữ điều khiển dữ liệu
DCL - Data Control Language
Các lệnh dùng để điều khiển CSDL: quản trị các quyền (grant, revoke).
Ngôn ngữ SQL
Các bước tạo một bảng
Bước 1. Xác định kiểu dữ liệu của các cột.
Bước 2. Xác định các cột có thể hoặc không thể có giá trị rỗng (null value).
Bước 3. Xác định các cột phải có các giá trị duy nhất (các khóa dự tuyển).
Bước 4. Xác định khóa chính – khóa ngoại.
Bước 5. Xác định các giá trị mặc nhiên.
Bước 6. Xác định các ràng buộc trên các cột (mô tả miền trị).
Bước 7. Tạo bảng và các chỉ mục của bảng.
Định nghĩa một bảng
Lệnh CREATE TABLE dùng để tạo cấu trúc của một bảng.
Cú pháp của lệnh CREATE TABLE:
CREATE TABLE