Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 3: Mô hình dữ liệu quan hệ

Mô hìnhdữ liệu quan hệ 
Chương 3 
Nội dung trình bày 
Các khái niệm của mô hình. 
Các ràng buộc của mô hình. 
Thiết kế mô hình quan hệ từ mô hình ER và ER mở rộng. 
Các khái niệm của mô hình 
Giới thiệu 
Dùng để thiết kế CSDL mức logic. 
Có cơ sở lý thuyết vững chắc dựa trên lý thuyết tập hợp. 
Sử dụng trong các HQT CSDL thương mại. 
Nội dung chi tiết 
Quan hệ (Relation). 
Thuộc tính (Attribute). 
Miền xác định (Domain). 
Bộ dữ liệu (Tuple). 
Lược đồ quan hệ (Relation Schema). 
Định nghĩa hình thức. 
Các đặc trưng của quan hệ. 
Các ký hiệu của mô hình. 
Quan hệ 
Dữ liệu lưu trong CSDL được tổ chức thành các bảng 2 chiều (table). 
Mỗi bảng được gọi là một quan hệ. 
Nam 
31/12/1973 
Cuong 
Le Quang 
3 
Nam 
1/1/1970 
Binh 
Nguyen Van 
2 
Nam 
15/4/1971 
An 
Tran Van 
1 
4 
MaNV 
4/10/1972 
Ngaysinh 
Yen 
Ten 
Nu 
Nguyen Thi 
Gioitinh 
Ho 
NHANVIEN 
Tên bảng là 
tên quan hệ 
Cột ứng với một thuộc tính của nhân viên 
Dòng ứng với 
một nhân viên 
Giá trị khóa 
Quan hệ 
Quan hệ 
Chứa dữ liệu của một tập thực thể hoặc một tập liên kết. 
Tên quan hệ. 
Tập hợp các dòng 
Mỗi dòng chứa các giá trị tương ứng với dữ liệu của một thực thể hoặc một liên kết. 
Mỗi dòng có 1 hoặc nhiều giá trị dùng để phân biệt giữa các dòng. 
Tập hợp các cột. 
Các giá trị trong cùng một cột có cùng một kiểu dữ liệu. 
Thuộc tính 
Tên các cột của quan hệ. 
Mỗi thuộc tính có một kiểu dữ liệu cơ sở 
Chuỗi ký tự (string), số nguyên (integer), số thực (real), ... 
Các kiểu dữ liệu phức không được áp dụng 
Tập hợp (set), danh sách (list), mảng (array), ... 
Nam 
31/12/1973 
Cuong 
Le Quang 
3 
Nam 
1/1/1970 
Binh 
Nguyen Van 
2 
Nam 
15/4/1971 
An 
Tran Van 
1 
4 
MaNV 
4/10/1972 
Ngaysinh 
Yen 
Ten 
Nu 
Nguyen Thi 
Gioitinh 
Ho 
NHANVIEN 
Các thuộc tính 
Miền xác định 
Tập hợp các giá trị nguyên tử gắn với thuộc tính. 
Có tên, kiểu dữ liệu, khuôn dạng và mô tả 
Tên: SDT_Nhanvien. 
Kiểu dữ liệu: chuỗi ký tự. 
Khuôn dạng: xxx-xxxxxxx. 
Mô tả: miền xác định của số điện thoại của nhân viên. 
Bộ dữ liệu, Lược đồ quan hệ 
Bộ dữ liệu 
Là các dòng của quan hệ không kể dòng tên của các thuộc tính. 
Mỗi bộ chứa các giá trị cụ thể của các thuộc tính. 
Lược đồ quan hệ 
Tạo thành từ tên của quan hệ và danh sách các thuộc tính. 
NHANVIEN(MaNV, Ho, Ten, Ngaysinh, Gioitinh) 
Nam 
31/12/1973 
Cuong 
Le Quang 
3 
Nam 
1/1/1970 
Binh 
Nguyen Van 
2 
Nam 
15/4/1971 
An 
Tran Van 
1 
4 
MaNV 
4/10/1972 
Ngaysinh 
Yen 
Ten 
Nu 
Nguyen Thi 
Gioitinh 
Ho 
NHANVIEN 
B ộ dữ liệu 
Định nghĩa hình thức 
Lược đồ quan hệ 
R(A 1 , A 2 , ..., A n ) hoặc R(A 1 :D 1 , A 2 :D 2 , ..., A n :D n ) 
R là tên quan hệ. 
A 1 , ..., A n là các thuộc tính. 
D i là miền xác định của thuộc tính A i , i = 1, ...,n. 
Bậc của R là số lượng thuộc tính của lược đồ. 
Quan hệ - Trạng thái quan hệ 
r(R) = r = {t 1 , ..., t m } 
r là quan hệ của lược đồ quan hệ R. 
t j = là danh sách có thứ tự của n giá trị 
v i D i hoặc v i = null (giá trị rỗng) là giá trị ứng với thuộc tính A i . 
t[A i ] hoặc t[i] là thành phần thứ i của bộ t. 
Các đặc trưng của quan hệ 
Trong một quan hệ không có các bộ trùng nhau. 
Thứ tự của các bộ trong quan hệ 
Về mặt toán học, giữa các bộ trong quan hệ không có bất kỳ thứ tự nào. 
Nhiều thứ tự logic được xác định trên quan hệ khi nó được cài đặt như một tập tin hoặc hiển thị như một bảng. 
Thứ tự của các giá trị trong bộ 
Sự sắp xếp của các giá trị trong một bộ là quan trọng. 
Giá trị và giá trị rỗng (null) trong bộ 
Các thuộc tính gộp và thuộc tính đa trị không được phép tồn tại. 
Giá trị rỗng được dùng để biểu diễn các giá trị chưa xác định hoặc không thể áp dụng cho các thuộc tính. 
Các ký hiệu của mô hình 
Lược đồ quan hệ R bậc n 
R(A 1 , A 2 , ..., A n ). 
n-bộ t trong quan hệ r(R) 
t = , v i là giá trị của thuộc tính A i . 
t[A i ], t.A i là giá trị của thuộc tính A i trong bộ t. 
t[{A 1 , ..., A k }] là các giá trị của tập thuộc tính {A 1 , ..., A k } trong bộ t. 
Tên quan hệ 
Q, R, S. 
Trạng thái quan hệ 
q, r, s. 
Bộ 
t, u, v. 
Các ràng buộc của mô hình 
Ràng buộc toàn vẹn – RBTV (Integrity Constraint) 
Các điều kiện mà mọi trạng thái quan hệ phải tuân theo. 
Xuất phát từ thế giới thu nhỏ mà CSDL biểu diễn. 
3 loại chính 
Ràng buộc dựa trên bản chất của mô hình. 
Ràng buộc dựa trên lược đồ. 
Ràng buộc dựa trên ứng dụng. 
Nội dung chi tiết 
Ràng buộc về khóa. 
CSDL và lược đồ CSDL quan hệ. 
RBTV thực thể. 
RBTV tham chiếu. 
Ràng buộc về khóa 
Siêu khóa (Super Key) 
Tập thuộc tính SK  của R gọi là siêu khóa của R nếu 
 r,  t 1 , t 2 r, t 1 t 2  t 1 [SK] t 2 [SK] 
Siêu khóa xác định ràng buộc về tính duy nhất của các bộ trong quan hệ. 
Mọi lược đồ có ít nhất một siêu khóa. 
Khóa (Key) 
Tập thuộc tính K  của R gọi là khóa của R nếu thỏa 2 điều kiện sau 
K là siêu khóa của R. 
 K’  K, K’ K, K’ không là siêu khóa của R. 
Nhận xét 
Khóa là siêu khóa nhỏ nhất. 
Một lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa 
Các khóa được gọi là khóa chỉ định (Candidate Key). 
Chọn 1 trong số đó làm khóa chính (Primary Key). 
Các thuộc tính khóa được gạch dưới. 
Khóa được xây dựng dựa trên ý nghĩa của một số thuộc tính. 
Ràng buộc về khóa 
Nam 
31/12/1973 
Cuong 
Le Quang 
3 
Nam 
1/1/1970 
Binh 
Nguyen Van 
2 
Nam 
15/4/1971 
An 
Tran Van 
1 
4 
MaNV 
4/10/1972 
Ngaysinh 
Yen 
Ten 
Nu 
Nguyen Thi 
Gioitinh 
Ho 
NHANVIEN 
Siêu khóa mặc định 
t 1 
t 2 
t 1 [MaNV,Ho,Ten,Ngaysinh,Gioitinh] = 
t 2 [MaNV,Ho,Ten,Ngaysinh,Gioitinh] = 
Không là siêu khóa 
t 1 [Gioitinh] = 
t 2 [Gioitinh] = 
= 
Khóa 
CSDL và lược đồ CSDL quan hệ 
Lược đồ CSDL quan hệ 
Tập hợp các lược đồ quan hệ S = {R 1 , R 2 , ..., R m }. 
Tập hợp các RBTV IC. 
Trạng thái CSDL quan hệ của S 
Tập hợp các trạng thái quan hệ DB = {r 1 , r 2 , ..., r m }, với r i là trạng thái của R i . 
Các r i phải thỏa các RBTV trong IC. 
Trạng thái là hợp lệ nếu nó thỏa mọi RBTV. 
CSDL quan hệ 
Lược đồ CSDL quan hệ S + Trạng thái CSDL của S. 
CSDL và lược đồ CSDL quan hệ 
MaGSat 
MaPB 
Luong 
Diachi 
Gioitinh 
Ngaysinh 
MaNV 
Ten 
Ho 
NHANVIEN 
NgayNhChuc 
TrPhong 
MaPB 
TenPB 
PHONGBAN 
Truso 
MaPB 
TRUSO_PHONG 
SoGio 
MaDA 
MaNV 
THAMGIA 
PhongQL 
Diadiem 
MaDA 
TenDA 
DUAN 
NgaySinh 
Quanhe 
Gioitinh 
Ten 
MaNV 
THANNHAN 
RBTV thực thể và tham chiếu 
RBTV thực thể 
Các giá trị của khóa chính không thể là giá trị rỗng. 
Xác định trên từng quan hệ. 
RBTV tham chiếu 
Một bộ trong quan hệ R tham chiếu đến một bộ trong quan hệ S thì bộ trong S phải tồn tại trước. 
Xác định giữa 2 quan hệ. 
NHANVIEN 
1 
MaNV 
Tran Van 
Ten 
An 
Ho 
15/4/1971 
Ngaysinh 
Nam 
Gioitinh 
5 
MaPB 
PHONGBAN 
5 
MaPB 
Nghiên cứu 
TenPB 
RBTV thực thể và tham chiếu 
Khóa ngoại (Foreign Key) 
Tập thuộc tính FK  của quan hệ R 1 tham chiếu đến quan hệ R 2 gọi là khóa ngoại của R 1 nếu thỏa 2 điều kiện sau 
Các thuộc tính của FK có cùng miền xác định với các thuộc tính của khóa chính PK của R 2 . 
 t 1 r 1 (R 1 ),  t 2 r 2 (R 2 ) và t 1 [FK] = t 2 [PK]. 
Nhận xét 
Có nhiều RBTV tham chiếu trong một CSDL. 
Trong một lược đồ, một thuộc tính vừa có thể tham gia vào khóa chính, vừa có thể tham gia vào khóa ngoại. 
Khóa ngoại có thể tham chiếu đến khóa chính trong cùng một lược đồ. 
Có thể có nhiều khóa ngoại tham chiếu đến cùng một khóa chính. 
Trong lược đồ CSDL, RBTV tham chiếu được biểu diễn bằng cung đi từ khóa ngoại đến khóa chính được tham chiếu. 
RBTV thực thể và tham chiếu 
MaGSat 
MaPB 
Luong 
Diachi 
Gioitinh 
Ngaysinh 
MaNV 
Ten 
Ho 
NHANVIEN 
NgayNhChuc 
TrPhong 
MaPB 
TenPB 
PHONGBAN 
Truso 
MaPB 
TRUSO_PHONG 
SoGio 
MaDA 
MaNV 
THAMGIA 
PhongQL 
Diadiem 
MaDA 
TenDA 
DUAN 
NgaySinh 
Quanhe 
Gioitinh 
Ten 
MaNV 
THANNHAN 
Chuyển từ ER, EER sang Quan hệ 
Mục đích 
Thiết kế lược đồ quan hệ dựa trên thiết kế mức khái niệm. 
ER Quan hệ 
Chuyển đổi kiểu thực thể mạnh. 
Chuyển đổi kiểu thực thể yếu. 
Chuyển đổi kiểu liên kết 1:1. 
Chuyển đổi kiểu liên kết 1:N. 
Chuyển đổi kiểu liên kết M:N. 
Chuyển đổi thuộc tính đa trị. 
Chuyển đổi kiểu liên kết bậc cao. 
EER Quan hệ 
Chuyển đổi CBH, TQH. 
Chuyển đổi kiểu thực thể mạnh 
NHANVIEN 
Hoten 
Ho 
Ten 
Ngaysinh 
Maso 
Luong 
Gioitinh 
Luong 
Gioitinh 
Ngaysinh 
Ten 
Ho 
MaNV 
NHANVIEN 
Chuyển đổi kiểu thực thể yếu 
NHANVIEN 
Maso 
PHU 
THUOC 
THANNHAN 
Ngaysinh 
Quanhe 
Gioitinh 
1 
N 
Ten 
Luong 
... 
Ho 
MaNV 
NHANVIEN 
NgaySinh 
Quanhe 
Gioitinh 
Ten 
MaNV 
THANNHAN 
Chuyển đổi kiểu thực thể yếu 
NHACUNGCAP 
DUAN 
VATTU 
CC 
CUNGCAP 
CD 
CV 
Soluong 
1 
1 
1 
N 
N 
N 
MaNCC 
MaDA 
MaVT 
... 
MaNCC 
NHACUNGCAP 
... 
MaVT 
VATTU 
... 
MaDA 
DUAN 
Soluong 
MaVT 
MaDA 
MaNCC 
CUNGCAP 
Chuyển đổi kiểu liên kết 1:1 
Luong 
... 
Ho 
MaNV 
NHANVIEN 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
QUANLY 
1 
1 
MaPB 
TenPB 
NgayNhChuc 
NgayNhChuc 
TrPhong 
TenPB 
MaPB 
PHONGBAN 
Chuyển đổi kiểu liên kết 1:1 
QlyPB 
NgayNhChuc 
Luong 
... 
Ho 
MaNV 
NHANVIEN 
TenPB 
MaPB 
PHONGBAN 
PHONGBAN 
5 
MaPB 
Nghiên cứu 
TenPB 
null 
null 
Le Quang 
3 
null 
null 
Nguyen Van 
2 
1/3/1998 
5 
Tran Van 
1 
4 
MaNV 
null 
QlyPB 
... 
null 
Nguyen Thi 
NgNhChuc 
Ho 
NHANVIEN 
Chuyển đổi kiểu liên kết 1:1 
CLB 
SVD 
SOHUU 
1 
1 
Ten 
ThPho 
Ten 
NamThLap 
Socho 
NamThLap 
Ten 
CLB 
Socho 
ThPho 
Ten 
SVD 
ThPho 
Socho 
TenSVD 
NamThLap 
TenCLB 
CLB_SVD 
Chuyển đổi kiểu liên kết 1:1 
SINHVIEN 
DOAN 
THUCHIEN 
1 
1 
TenDA 
ThGian 
MaSV 
... 
MaSV 
SINHVIEN 
ThGian 
TenDA 
DOAN 
THUCHIEN 
TenDA 
MaSV 
Chuyển đổi kiểu liên kết 1:N 
MaPB 
Luong 
... 
Ho 
MaNV 
NHANVIEN 
NgayNhChuc 
TrPhong 
TenPB 
MaPB 
PHONGBAN 
NHANVIEN 
PHONGBAN 
LAMVIEC 
N 
1 
Chuyển đổi kiểu liên kết M:N 
NHANVIEN 
DUAN 
THAMGIA 
M 
N 
... 
Ho 
MaNV 
NHANVIEN 
... 
MaDA 
TenDA 
DUAN 
SoGio 
MaDA 
MaNV 
THAMGIA 
SoGio 
Chuyển đổi thuộc tính đa trị 
PHONGBAN 
TenPB 
MaPB 
Truso 
... 
TenPB 
MaPB 
PHONGBAN 
Truso 
MaPB 
TRUSO_PHONG 
Chuyển đổi kiểu liên kết bậc cao 
NHACUNGCAP 
Ten 
DUAN 
Ten 
VATTU 
Maso 
CUNGCAP 
Soluong 
... 
Ten 
NHACUNGCAP 
... 
Ten 
DUAN 
... 
Maso 
VATTU 
Soluong 
MaVT 
TenDA 
TenNCC 
CUNGCAP 
Chuyển đổi CBH, TQH 
BANHANG 
Dinhmuc 
KYTHUAT 
Capbac 
KYSUPHANMEM 
Chuyenmon 
d 
NHANVIEN 
Hoten 
Ho 
Ten 
Ngaysinh 
Maso 
... 
Ho 
MaNV 
NHANVIEN 
Chuyenmon 
MaNV 
KYSUPHANMEM 
Capbac 
MaNV 
KYTHUAT 
Dinhmuc 
MaNV 
BANHANG