CSDL

1
Chương 3 : Mô hình


cơ sở dữ liệu quan hệ
2
Giới thiệu
Mô hình Cơ sở dữ liệu Quan hệ (gọi tắt là Mô
hình Quan hệ) do E.F Codd đề xuất năm 1971
Mô hình Quan hệ thể hiện dữ liệu dưới góc độ logic
Mô hình này bao gồm:
Các khái niệm nhằm mô tả dữ liệu dưới dạng dòng và cột như quan hệ, bộ, thuộc tính, khóa chính, khoá ngoại, ...
Các phép toán thao tác với dữ liệu_ Đại số quan hệ
Ràng buộc toàn vẹn quan hệ
Các Hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS) được xây dựng dựa trên lý thuyết mô hình quan hệ.
3
Các khái niệm
Quan hệ / bảng
Thuộc tính
Bộ
Lược đồ quan hệ
Khóa
4
Quan hệ
Dữ liệu lưu trữ trong CSDL Quan hệ được tổ chức thành các Quan hệ (relation)
Quan hệ (relation) thể hiện ra như là bảng (table)
Một quan hệ có :
Một tên
Tập hợp các thuộc tính (attribute), có tên và kiểu dữ liệu
Tập hợp các bộ (tuple), có thể thay đổi theo thời gian
5
Quan hệ và bảng
Thuật ngữ tương đương :
Quan hệ, bộ, thuộc tính (Relation, tuple, attribute)
Bảng, dòng, cột (Table, row, column)
6
Thuộc tính
Một thuộc tính bao gồm :
Tên thuộc tính
Tên phân biệt
Giúp diễn giải ý nghĩa thuộc tính (thuộc tính của thực thể, hay mối kết hợp)
Kiểu dữ liệu thuộc tính
Số nguyên, số thực, văn bản, logic,…
Miền giá trị xác định
Có thể bị áp đặt bởi qui tắc nghiệp vụ, hay ràng buộc dữ liệu
Có thể NULL
7
Bộ và quan hệ
Mỗi bộ (dòng) là một tổ hợp các giá trị tương ứng với các thuộc tính của quan hệ
mô tả về một thực thể , hay một mối kết hợp có trong thế giới thực
Một tập các bộ xác định tại một thời điểm, gọi là một thể hiện của lược đồ quan hệ (hay quan hệ)
Ký hiệu: r(Ketqua)
Không có 2 bộ trùng nhau trong một quan hệ
khóa
Trật tự của các bộ (và các thuộc tính) là không quan trọng đối với DBMS.
8
Lược đồ Quan hệ
Lược đồ quan hệ - relation schema
Mô tả cấu trúc của quan hệ
Các thuộc tính và Mối liên hệ giữa các thuộc tính
Mỗi lược đồ quan hệ luôn kèm một tân từ để diễn tả ý nghĩa của nó.
Vd, tân từ: Mỗi Sinh viên thuộc một khoa, học một môn học thì có kết quả thi môn học đó.
Ký hiệu:
Ketqua( MASV, MAMH, MAKHOA, DIEMTHI)
Lược đồ CSDL
Tập hợp các lược đồ quan hệ trong cùng một CSDL
9
Khóa
(Key hay candidate key)
Gọi S là một tập các thuộc tính của lược đồ quan hệ R
S được gọi là một siêu khóa (superkey) của lược đồ quan hệ R, nếu với hai bộ bất kỳ trong R thì giá trị của các thuộc tính trong S là khác nhau
Siêu khoá có ít thuộc tính nhất được gọi là khóa (key) hay khóa dự tuyển (candidate key)
Một lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa (khóa dự tuyển)
Một khóa được chọn để cài đặt gọi là khóa chính (primary key)
Không chứa giá trị NULL
khóa ngoại (foreign key) là thuộc tính của LĐQH này nhưng lại là khóa chính của LĐQH khác
Khóa phức (composite key) là khóa có nhiều hơn một thuộc tính

Thuộc tính khóa và thuộc tính không khóa
10
Khóa _ ví dụ 1
Monhoc(Mamon, Tenmon, Sotiet)
rMonhoc
Siêu khóa : {Mamon}, {Mamon, Tenmon}, {Mamon, Sotiet}, {Mamon, Tenmon, Sotiet}
Khóa (khóa dự tuyển, khóa chính) : {Mamon}
11
Khóa _ ví dụ 2
Ketqua(MaSV, MaMH, Makhoa, Diemthi)
rKQ
Siêu khóa: {MaSV, MaMH}, {MaSV,MaMH,MaKhoa},…
Khóa (khóa dự tuyển, khóa chính , khóa phức): {MaSV, MaMH}
Khóa ngoại : {Makhoa}
12
Khóa _ ví dụ 3
Sinhvien(MaSV, Hoten, Phai, soCMND)
rSV
Siêu khóa : {MaSV} , {MaSV, Hoten}, … , {soCMND} , {soCMND, Hoten},…
Khóa (khóa dự tuyển): {MaSV} , {soCMND}
Khóa chính : {MaSV}
13
Đại số quan hệ
Khái niệm
Các phép toán đại số quan hệ
Ví dụ
14
Giới thiệu
Đại số quan hệ (và phép tính quan hệ) được định nghĩa bởi Codd 1971
được xem như là nền tảng của các ngôn ngữ quan hệ khác như SQL
Là ngôn ngữ thủ tục bậc cao
Được dùng để chỉ ra cách xây dựng một quan hệ mới từ một hay nhiều quan hệ trong DB
Bao gồm tập các phép toán thao tác trên các quan hệ
15
Phép tích Descartes
Cho quan hệ r trên lược đồ R(A1, A2,..,Am) và s trên lược đồ S(B1,B2,…,Bn)
Nếu R và S có các thuộc tính trùng tên, thì phải đổi tên.

Phép tích Descartes của r và s là 1 quan hệ trên lược đồ T(A1, A2,.., Am, B1, B2, ….,Bn)
r x s ={ t |  tr  r và ts  s
với t[A1, A2,.., Am] = tr
và t[B1, B2, ….,Bn] = ts }
15
16
Phép tích Descartes – ví dụ 1
Relations r, s:
r x s
17
Phép tích Descartes
ứng dụng :
phép tích Descartes là một phép tính vô nghĩa nếu đứng riêng. Tuy nhiên, nếu kết hợp sau phép toán này một phép chọn phù hợp , kết quả sẽ có nghĩa : kết hợp các bộ có liên quan từ hai quan hệ.

Vd : Hiển thị bảng điểm của các sinh viên. Bao gồm MaSV, MaMH, Diem, TenMH
=> Viết biểu thức đại số quan hệ ?

(r x s) ( r.MaMH = s.MaMH)
17
18
Ràng buộc toàn vẹn
Ràng buộc tòan vẹn là gì
Các loại ràng buộc toàn vẹn
Biểu diễn ràng buộc toàn vẹn
19
Khái niệm
Ràng buộc toàn vẹn (integrity constraint) là qui tắc mà tất cả các dữ liệu trong CSDL phải thỏa mãn
Nguồn gốc : xuất phát từ các qui tắc nghiệp vụ trong thế giới thực và những đặc tính của mô hình quan hệ
đảm bảo dữ liệu phản ánh đúng thế giới thực, đảm bảo những đặc trưng của mô hình quan hệ
Các dạng :
Ràng buộc toàn vẹn thực thể (ràng buộc khóa chính)_ Entity integrity
Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu (ràng buộc phụ thuộc tồn tại / ràng buộc khóa ngọai)_ Referential integrity
Ràng buộc toàn vẹn miền giá trị _ Domain integrity
Ràng buộc toàn vẹn do người dùng định nghĩa _ User-defined integrity
20
Mô tả một ràng buộc toàn vẹn (RBTV): thông qua 3 yếu tố
Bối cảnh : nêu ra tên một hay một số quan hệ mà RBTV đó có hiệu lực
Biểu diễn : nội dung của một RBTV được biểu diễn bằng ngôn ngữ tự nhiên hoặc bằng một ngôn ngữ hình thức
Bảng tầm ảnh hưởng: xác định thời điểm (cập nhật dữ liệu) cần phải tiến hành kiểm tra RBTV
Khái niệm
21
Ràng buộc toàn vẹn thực thể
Ràng buộc khóa chính
Thể hiện: giá trị của khóa chính là duy nhất và NOT NULL
Mục tiêu: mỗi dòng sẽ được nhận diện duy nhất
VD: cho Sinhvien(MaSV, Hoten, Phai, Ngaysinh)
Tân từ : Mỗi sinh viên có một Mã sinh viên duy nhất, xác định một họ tên, phái và ngày sinh.

Mô tả R1 ”Mỗi sinh viên có một Mã sinh viên duy nhất” như sau
Bối cảnh : Sinhvien
Biểu diễn : rSV  SINHVIEN,
t1,t2  rSV
t1.MASV  t2.MASV
Bảng tầm ảnh hưởng
22
Ràng buộc tòan vẹn tham chiếu
Ràng buộc khóa ngoại
Thể hiện: gía trị của khóa ngoại có thể NULL, hoặc phải là một trong những giá trị của khóa chính của một bảng khác
Mục tiêu : duy trì tính nhất quán (consistency) giữa các bộ của 2 quan hệ.
Được thể hiện thông qua 3 quy tắc sau:
Không thể thêm các bản ghi vào bảng quan hệ nếu không có bản ghi tương ứng trong bảng chính.
Không thể thay đổi giá trị trong bảng chính nếu làm cho các bản ghi tương ứng trong bảng quan hệ bị mất tham chiếu
Không thể xóa các bản ghi trong bảng chính nếu nó được tham chiếu bởi 1 số bản ghi trong bảng quan hệ
23
Ràng buộc tòan vẹn tham chiếu
VD: cho lược đồ CSDL , bao gồm
Khoa(Makhoa, Tenkhoa)
Tân từ : Mỗi khoa có một mã khoa duy nhất, một tên khoa
Sinhvien(MaSV, Hoten, Phai, Ngaysinh, Makhoa)
Tân từ : Mỗi sinh viên có một Mã sinh viên duy nhất, xác định một họ tên, phái và ngày sinh. Mỗi sinh viên thuộc một khoa
Mô tả R2 “Mỗi sinh viên thuộc một khoa” như sau
Bối cảnh: Khoa, Sinhvien
Biểu diễn : rSV  SINHVIEN , rKhoa  KHOA
rSV[MAKHOA]  rKHOA[MAKHOA]
Bảng tầm ảnh hưởng :


24
Ràng buộc toàn vẹn miền giá trị
Thể hiện : giá trị của một thuộc tính phải nằm trong một miền giá trị xác định
Mục tiêu : tuân thủ các qui tắc nghiệp vụ trong thế giới thực
VD: Hocbong(MaSV, Namhoc, Xeploai, Sotien)
Tân từ : Hàng năm, nếu đạt kết quả học tập lọai khá trở lên thì sinh viên được học bổng. Học bổng có 2 mức: loại khá được 500 , loại giỏi được 700.
Mô tả R3 “học bổng có 2 mức: loại khá được 500 , loại giỏi được 700 ” như sau
Bối cảnh : Hocbong
Biểu diễn : rHbong  HOCBONG,
t  rHbong ,
t.Sotien = 500 or t.Sotien = 700
Bảng tầm ảnh hưởng
25
Ràng buộc do user định nghĩa
Bao gồm các ràng buộc không thuộc các loại trên , như :
ràng buộc liên bộ / liên thuộc tính trong một quan hệ;
ràng buộc liên thuộc tính giữa các quan hệ;
ràng buộc do thuộc tính tính toán,…
VD1: cho lược đồ quan hệ
Hoadon(MaHD, MaKH, Điachi, Ngaylap, NgayXuat )
Tân từ : Mỗi hóa đơn có một mã Hóa đơn duy nhất, bán cho một khách hàng có Mã KH, có địa chỉ. Ngày lập HD phải trước hoặc trùng ngày xuất hàng

Bối cảnh : Hoadon
Biểu diễn:
R4 :  t  rHoaDon
t.NGAYLAP <= t.NGAYXUAT
Bảng tầm ảnh hưởng :
26
Ràng buộc do user định nghĩa
VD2: R5 “Ngày đặt hàng phải trước ngày giao hàng”
Hoadon(MaHD, MaKH, Điachi, NgayLap, NgayGiao, SoDH )
Dathang(SoDH, MaKH, NgayDH)
Bối cảnh: Hoadon, Dathang
Biểu diễn:
R5:  t1  rDatHang, t2  rHoaDon
Nếu t1.SODH = t2.SODH
Thì t1.NGAYDH <= t2.NGAYGIAO
Bảng tầm ảnh hưởng :
27
Ràng buộc do user định nghĩa
VD3 : R6 “ Mỗi lớp học chỉ có tối đa 100 sinh viên”
Sinhvien(MaSV, Hoten, Phai, Malop)
Lop(Malop, Tenlop, Siso)
Bối cảnh: Sinhvien
Biểu diễn:
rSV  Sinhvien, rSV’  rSv
t  rSV, t’  rSV’ , D 


thì Count t  D t.MaSV <= 100

Bảng tầm ảnh hưởng:
28
Hỗ trợ của các DBMS
SQL server 2000 hỗ trợ cài đặt các loại ràng buộc sau :
Default
Check
NULL / NOT NULL
Unique
Primary key
Foreign key