Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 2: Mô hình thực thể liên kết (Entity-Relationship - ER)

Mô hìnhthực thể liên kết(Entity-Relationship - ER) 
Chương 2 
Nội dung trình bày 
Quá trình thiết kế và cài đặt CSDL. 
Mô hình ER. 
Mô hình ER mở rộng. 
Các vấn đề về thiết kế mức khái niệm. 
Quá trình thiết kế và cài đặt CSDL 
Thiết kế cấu trúc logic và vật lý của CSDL. 
Mục đích thiết kế 
Thỏa mãn các yêu cầu thông tin của người dùng và ứng dụng. 
Cung cấp cấu trúc tự nhiên và dễ hiểu của thông tin. 
Hổ trợ các đòi hỏi về khả năng xử lý và tính hiệu quả. 
6 giai đoạn của quá trình thiết kế và cài đặt 
Thu thập và phân tích 
các yêu cầu 
Thiết kế 
mức khái niệm 
Lựa chọn 
HQT CSDL 
Chuyển đổi mô hình dữ liệu 
(Thiết kế mức logic) 
Thiết kế 
mức vật lý 
Cài đặt và tinh chỉnh 
hệ CSDL 
Quá trình thiết kế và cài đặt CSDL 
Yêu cầu dữ liệu 
Thiết kế lược đồ khái niệm 
(Độc lập HQT CSDL) 
Thiết kế lược đồ logic 
(Phụ thuộc HQT CSDL) 
Thiết kế lược đồ trong 
(Phụ thuộc HQT CSDL) 
Câu lệnh DDL - SDL 
Yêu cầu xử lý 
Thiết kế ứng dụng 
(Độc lập HQT CSDL) 
Cài đặt ứng dụng 
Gđ 1: 
Gđ 2: 
Gđ 3: 
Gđ 4: 
Gđ 5: 
Gđ 6: 
Nội dung và cấu trúc của dữ liệu 
Ứng dụng CSDL 
Mô hình ER 
Ý nghĩa 
Dùng để thiết kế CSDL mức khái niệm. 
Trừu tượng hóa cấu trúc của CSDL. 
Nội dung chi tiết 
Phát biểu bài toán. 
Thực thể, thuộc tính. 
Liên kết. 
Thực thể yếu. 
Lược đồ ER. 
Bài toán 
Xét phân tích yêu cầu của 1 công ty 
Công ty có nhiều phòng ban 
1 phòng có duy nhất một tên, một mã số và một trưởng phòng. 
1 phòng có thể có nhiều trụ sở làm việc khác nhau. 
Cần lưu lại thời điểm trưởng phòng nhậm chức. 
Công ty thực hiện nhiều dự án 
1 dự án có duy nhất một tên, một mã số và một địa điểm triển khai. 
1 phòng có thể giám sát nhiều dự án. 
Công ty có nhiều nhân viên 
Bài toán 
1 nhân viên có duy nhất một mã số, địa chỉ, mức lương, giới tính, ngày sinh và nhiều sở thích. 
1 nhân viên chỉ được làm việc trong một phòng. 
1 nhân viên có thể tham gia nhiều dự án. 
1 nhân viên có nhiều thân nhân 
1 thân nhân có tên, giới tính, ngày sinh và mối quan hệ với nhân viên. 
Yêu cầu 
Muốn lưu số giờ tham gia dự án của 1 nhân viên trong 1 tuần. 
Muốn lưu người trưởng phòng của 1 nhân viên. 
Xây dựng mô hình dữ liệu biểu diễn công ty. 
Thực thể, thuộc tính 
Thực thể (Entity) 
Đối tượng hoặc khái niệm trong thế giới thực. 
Nhân viên “Nguyễn Văn A”, dự án “X”. 
Có nhiều thuộc tính. 
Thuộc tính (Attribute) 
Tính chất dùng để mô tả thực thể. 
Tên của một phòng, giới tính của một nhân viên. 
Mỗi thuộc tính của một thực thể xác định có một giá trị cụ thể và nó là dữ liệu cần được lưu trữ. 
Mỗi thuộc tính có một kiểu dữ liệu xác định. 
Thực thể, thuộc tính 
Các loại thuộc tính 
Thuộc tính đơn (nguyên tử)  Thuộc tính gộp 
Giới tính. 
Họ tên (Họ, Đệm, Tên). 
Thuộc tính đơn trị  Thuộc tính đa trị 
Mã số nhân viên. 
Sở thích. 
Thuộc tính cơ sở  Thuộc tính dẫn xuất 
Ngày sinh. 
Tuổi. 
Kiểu thực thể (Entity Type) 
Tập hợp các thực thể có các thuộc tính giống nhau. 
Tập hợp các nhân viên. 
Thuộc tính, thực thể 
Thuộc tính khoá 
Dùng để phân biệt các thực thể cùng kiểu. 
Mã số nhân viên. 
Khóa có thể gồm nhiều thuộc tính. 
Một kiểu thực thể có thể có nhiều hơn một khoá. 
Mã số và số CMND của một nhân viên. 
NHANVIEN 
Hoten 
Ho 
Dem 
Ten 
Ngaysinh 
Tuoi 
Maso 
Sothich 
Gioitinh 
Liên kết 
Định nghĩa phi hình thức 
Liên kết (Relationship) 
Sự kết hợp của 2 hoặc nhiều thực thể phân biệt theo một ý nghĩa nào đó. 
Nhân viên A tham gia vào Dự án X. 
Nhân viên A giám sát Nhân viên B. 
Kiểu liên kết (Relationship Type) 
Tập hợp các liên kết cùng kiểu. 
Kiểu liên kết THAMGIA, trong đó các thực thể NHANVIEN liên kết với các thực thể DUAN. 
Kiểu liên kết có thể có nhiều thuộc tính. 
Thuộc tính Giờ của kiểu liên kết THAMGIA. 
NHANVIEN 
DUAN 
THAMGIA 
Gio 
Liên kết 
Định nghĩa hình thức 
Kiểu liên kết R giữa n kiểu thực thể E 1 , , E n 
r i R liên kết n-bộ (e 1 , , e n ), trong đó e j E j . 
Một quan hệ trên E 1 , , E n . 
Tập con của tích Cartersian E 1 x  x E n . 
E 1 
E 3 
E 2 
R 
Liên kết 
Có thể có nhiều kiểu liên kết giữa cùng các kiểu thực thể. 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
LAMVIEC 
QUANLY 
Liên kết 
Bậc của kiểu liên kết 
Số lượng kiểu thực thể tham gia vào liên kết. 
Kiểu liên kết nhị phân. 
Kiểu liên kết tam phân. 
Kiểu liên kết đệ quy 
Cùng một kiểu thực thể tham gia vào liên kết với vai trò khác nhau. 
Nhân viên A giám sát Nhân viên B. 
NHANVIEN 
GIAMSAT 
Liên kết 
Ràng buộc trên các kiểu liên kết 
1 nhân viên chỉ được làm việc trong 1 phòng ban. 
1 phòng ban phải có 1 trưởng phòng. 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
QUANLY 
LAMVIEC 
Bản số của liên kết (min, max) 
Lực lượng tối đa của liên kết. 
Số lượng tối đa các liên kết mà một thực thể có thể tham gia. 
Lực lượng tối thiểu của liên kết. 
Số lượng tối thiểu các liên kết mà một thực thể có thể tham gia. 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
QUANLY 
LAMVIEC 
Các loại ràng buộc trên liên kết 
Ràng buộc về tỉ lệ lực lượng (đối với liên kết nhị phân) 
Tỉ số lực lượng tối đa của 2 kiểu thực thể tham gia vào liên kết. 
Có 3 loại: 
1:N. 
1:1. 
M:N. 
Ràng buộc về sự tham gia 
Lực lượng tối thiểu của liên kết. 
Có 2 loại: 
Tham gia bắt buộc. 
Tham gia không bắt buộc. 
Liên kết một - nhiều (1 : N) 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
LAMVIEC 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
LAMVIEC 
N 
1 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
LAMVIEC 
(1,1) 
(1,N) 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
LAMVIEC 
Liên kết một - một (1 : 1) 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
QUANLY 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
QUANLY 
1 
1 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
QUANLY 
(0,1) 
(1,1) 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
QUANLY 
Liên kết nhiều - nhiều (M : N) 
NHANVIEN 
DUAN 
THAMGIA 
NHANVIEN 
DUAN 
THAMGIA 
M 
N 
NHANVIEN 
DUAN 
THAMGIA 
(0,M) 
(1,N) 
NHANVIEN 
DUAN 
THAMGIA 
Thực thể yếu 
Kiểu thực thể yếu (Weak Entity) 
Phụ thuộc vào một kiểu thực thể khác. 
Khoá bộ phận 
Các thuộc tính dùng để định danh (bộ phận) các thực thể yếu. 
Liên kết với khóa của kiểu thực thể mạnh khác để tạo thành khóa của thực thể yếu. 
Liên kết định danh (Identifying Relationship) 
Liên kết giữa thực thể yếu và thực thể định danh nó. 
Thực thể yếu tham gia bắt buộc trong liên kết định danh. 
Ví dụ 
THANNHAN là thực thể yếu. 
NHANVIEN là thực thể định danh của THANNHAN. 
PHUTHUOC là liên kết định danh. 
Thực thể yếu 
PHUTHUOC 
NHANVIEN 
(1,An) 
(3,Bình) 
THANNHAN 
Tâm 
Tâm 
Dung 
Sơn 
NHANVIEN 
Maso 
PHU 
THUOC 
THANNHAN 
Ngaysinh 
Quanhe 
Gioitinh 
1 
N 
Ten 
Mô hình ER mở rộng 
Ý nghĩa 
Dùng để biểu diễn chính xác hơn cấu trúc CSDL. 
Nội dung chi tiết 
Liên kết mở rộng 
Lớp con và lớp cha. 
Chuyên biệt hóa (CBH) và tổng quát hóa (TQH). 
Các ràng buộc trong CBH và TQH. 
Tính kế thừa trong CBH và TQH. 
Liên kết tam phân. 
Liên k ế t m ở r ộ ng 
Là liên kết định nghĩa trên ít nhất một liên kết khác 
24 
E1 
E2 
R1 
R2 
E3 
E1 
E2 
R1 
R2 
E3 
E4 
R3 
Mối kết hợp mở rộng 
Cung định hướng: cho biết R2 định nghĩa trên R1 
Ví dụ - Liên kết mở rộng 
25 
MỞ MH 
(0,n) 
(0,n) 
(0,n) 
(0,n) 
ĐĂNG KÝ 
Điểm 
(0,n) 
PHÂN CÔNG 
(0,n) 
(0,n) 
MÔN HỌC 
SINH VIÊN 
LỚP 
GIÁO VIÊN 
HỌC KỲ 
Mã MH 
Tên MH 
Mã SV 
Số học phần 
Tên sinh viên 
Địa chỉ 
Mã lớp 
Tên lớp 
Sĩ số 
Niên học 
Học kỳ 
Ngày bắt đầu 
Ngày kết thúc 
Mã GV 
Tên GV 
Lớp con và lớp cha 
Lớp con của một kiểu thực thể 
Một nhóm các thực thể có ý nghĩa quan trọng của một kiểu thực thể và cần được biểu diễn rõ ràng trong CSDL. 
BANHANG 
Dinhmuc 
KYTHUAT 
Capbac 
KYSUPHANMEM 
Chuyenmon 
d 
NHANVIEN 
Hoten 
Ho 
Dem 
Ten 
Ngaysinh 
Maso 
Lớp con và lớp cha 
Liên kết cha – con (Is-A) 
Liên kết giữa lớp cha và lớp con. 
Đặc trưng 
Một thực thể của lớp con cũng là một thực thể của lớp cha. 
Một thực thể của lớp cha có thể là thực thể của nhiều lớp con. 
Một thực thể của lớp con kế thừa mọi thuộc tính và mọi mối liên kết của thực thể lớp cha. 
Một thực thể của lớp con có thể có các thuộc tính và các mối liên kết của riêng nó. 
CBH và TQH 
Chuyên biệt hóa 
Quá trình xây dựng các lớp con của một kiểu thực thể. 
Có thể có nhiều sự CBH của cùng một kiểu thực thể. 
BANHANG 
KYTHUAT 
KYSUPHANMEM 
d 
NHANVIEN 
LUONGTHANG 
LUONGGIO 
d 
NHANVIEN 
CBH và TQH 
T ại sao sử dụng liên kết cha – con và CBH? 
Một số thuộc tính chỉ áp dụng được với một nhóm các thực thể của lớp cha. 
Một số kiểu liên kết chỉ áp dụng được với các thực thể của lớp con. 
Các bước thực hiện CBH 
Định nghĩa các lớp con của một kiểu thực thể. 
Thiết lập các thuộc tính riêng của lớp con. 
Thiết lập các kiểu liên kết riêng của lớp con. 
Tổng quát hóa 
Quá trình xây dựng một kiểu thực thể tổng quát từ các kiểu thực thể đã có. 
Các ràng buộc trong CBH và TQH 
Có 2 loại ràng buộc đối với các lớp cha và lớp con 
Tính tách rời của các lớp con. 
Tính đầy đủ của lớp cha. 
Tổ hợp của 2 loại 
Giao nhau, đầy đủ. 
Giao nhau, không đầy đủ. 
Không giao nhau, đầy đủ. 
Không giao nhau, không đầy đủ. 
Lớp cha trong quá trình TQH là đầy đủ. 
BANHANG 
KYTHUAT 
KYSUPHANMEM 
d 
NHANVIEN 
Chuyenmon 
Chuyenmon 
Banhang 
Kysu 
Kythuat 
LUONGTHANG 
LUONGGIO 
d 
Tính kế thừa trong CBH và TQH 
Có 2 hình thức kế thừa 
Kế thừa đơn – CBH phân cấp. 
Kế thừa bội – CBH dàn. 
Lớp con kế thừa các thuộc tính và các kiểu liên kết của các lớp tổ tiên. 
QUANLY_KYSU 
KYSUPHANMEM 
NHANVIEN 
LUONGTHANG 
QUANLY 
d 
d 
Liên kết tam phân 
NHACUNGCAP 
Ten 
DUAN 
Ten 
VATTU 
Maso 
CUNGCAP 
Soluong 
NHACUNGCAP 
VATTU 
DUAN 
CUNGCAP 
c 
v 
d 
(c,v,d) 
PAUSED 
Liên kết tam phân 
NHACUNGCAP 
DUAN 
VATTU 
CUNGCAP 
SUDUNG 
CO 
M 
M 
M 
N 
N 
N 
NHACUNGCAP 
VATTU 
DUAN 
CUNGCAP 
c 
v 
d 
(c,d) 
SUDUNG 
(d,v) 
CO 
(c,v) 
Liên kết tam phân 
Ràng buộc tỉ lệ lực lượng. 
NHACUNGCAP 
DUAN 
VATTU 
CUNGCAP 
NHACUNGCAP 
VATTU 
DUAN 
CUNGCAP 
1 
M 
N 
Liên kết tam phân 
Biểu diễn bằng các liên kết nhị phân. 
Xuất hiện các thực thể trong lược đồ chuyển đổi không thể tương ứng với một liên kết nào trong kiểu liên kết ban đầu. 
NHACUNGCAP 
DUAN 
VATTU 
CC 
CUNGCAP 
CD 
CV 
Soluong 
1 
1 
1 
N 
N 
N 
Các vấn đề về thiết kế 
Các nguyên tắc thiết kế 
Khảo sát kỹ qui trình nghiệp vụ của người dùng và ứng dụng. 
Giao tiếp với nhiều nhóm người dùng. 
Sử dụng các thuật ngữ của thế giới thực. 
Chính xác, đơn giản, dễ hiểu và tránh trùng lắp. 
Phương pháp tiếp cận 
Nhận dạng các thành phần cơ bản của lược đồ 
Các kiểu thực thể, kiểu liên kết và các thuộc tính. 
Các thuộc tính khóa, tỉ lệ lực lượng và ràng buộc tham gia. 
Các kiểu thực thể yếu. 
Các chuyên biệt hóa và tổng quát hóa. 
2 phương pháp tiếp cận 
Thiết kế trực tiếp lược đồ tổng thể. 
Thiết kế lược đồ tổng thể bằng cách tích hợp các lược đồ con. 
Các vấn đề về thiết kế 
Tinh chỉnh lược đồ 
Kiểu thực thể hay thuộc tính. 
Kiểu liên kết hay thuộc tính. 
Sắp xếp các thuộc tính. 
CBH hay TQH. 
Liên kết nhị phân hay liên kết n-phân. 
SINHVIEN 
Khoa 
GIANGVIEN 
Khoa 
MONHOC 
Khoa 
KHOA 
Ten