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

Chương 3 
Mô hình dữ liệu quan hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 2 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Các khái niệm của mô hình quan hệ 
 Ràng buộc toàn vẹn 
 Các đặc trưng của quan hệ 
 Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 3 
Giới thiệu 
 Do tiến sĩ E. F. Codd đưa ra 
- “A Relation Model for Large Shared Data Banks”, 
Communications of ACM, 6/1970 
 Cung cấp một cấu trúc dữ liệu đơn giản và đồng bộ 
- Khái niệm quan hệ 
 Có nền tảng lý thuyết vững chắc 
- Lý thuyết tập hợp 
 Là cơ sở của các HQT CSDL thương mại 
- Oracle, DB2, SQL Server 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 4 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Các khái niệm của mô hình quan hệ 
- Quan hệ (Relation) 
- Thuộc tính (Attribute) 
- Lược đồ (Schema) 
- Bộ (Tuple) 
- Miền giá trị (Domain) 
 Ràng buộc toàn vẹn 
 Các đặc trưng của quan hệ 
 Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 5 
1 cột là 1 thuộc tính của nhân viên 
1 dòng là 1 nhân viên 
Quan hệ 
 Các thông tin lưu trữ trong CSDL được tổ chức 
thành bảng (table) 2 chiều gọi là quan hệ 
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG 
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 
Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 
Tên quan hệ là NHANVIEN 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 6 
Quan hệ (tt) 
 Quan hệ gồm 
- Tên 
- Tập hợp các cột 
 Cố định 
 Được đặt tên 
 Có kiểu dữ liệu 
- Tập hợp các dòng 
 Thay đổi theo thời gian 
 Một dòng ~ Một thực thể 
 Quan hệ ~ Tập thưc thể 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 7 
Thuộc tính 
 Tên các cột của quan hệ 
 Mô tả ý nghĩa cho các giá trị tại cột đó 
 Tất cả các dữ liệu trong cùng 1 một cột đều có dùng 
kiểu dữ liệu 
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG 
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 
Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 
Thuộc tính 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 8 
Lược đồ quan hệ 
Lược đồ 
 Lược đồ quan hệ 
- Tên của quan hệ 
- Tên của tập thuộc tính 
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG) 
Là tập hợp 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 9 
Lược đồ (tt) 
 Lược đồ CSDL 
- Gồm nhiều lược đồ quan hệ 
Lược đồ CSDL 
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG) 
PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, TRPHG, NG_NHANCHUC) 
DIADIEM_PHG(MAPHG, DIADIEM) 
THANNHAN(MA_NVIEN, TENTN, PHAI, NGSINH, QUANHE) 
DEAN(TENDA, MADA, DDIEM_DA, PHONG) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 10 
Dữ liệu cụ thể 
của thuộc tính 
Bộ 
 Là các dòng của quan hệ (trừ dòng tiêu đề - tên của 
các thuộc tính) 
 Thể hiện dữ liệu cụ thể của các thuộc tính trong 
quan hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 11 
Miền giá trị 
 Là tập các giá trị nguyên tố gắn liền với một thuộc 
tính 
- Kiểu dữ liệu cơ sở 
 Chuỗi ký tự (string) 
 Số (integer) 
- Các kiểu dữ liệu phức tạp 
 Tập hợp (set) 
 Danh sách (list) 
 Mảng (array) 
 Bản ghi (record) 
 Ví dụ 
- TENNV: string 
- LUONG: integer 
Không được chấp nhận 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 12 
Định nghĩa hình thức 
 Lược đồ quan hệ 
- Cho A1, A2, , An là các thuộc tính 
- Có các miền giá trị D1, D2, , Dn tương ứng 
- Ký hiệu R(A1:D1, A2:D2, , An:Dn) là một lược đồ quan hệ 
- Bậc của lược đồ quan hệ là số lượng thuộc tính trong 
lược đồ 
- NHANVIEN(MANV:integer, TENNV:string, HONV:string, 
NGSINH:date, DCHI:string, PHAI:string, LUONG:integer, 
PHONG:integer) 
 NHANVIEN là một lược đồ bậc 8 mô tả đối tượng nhân viên 
 MANV là một thuộc tính có miền giá trị là số nguyên 
 TENNV là một thuộc tính có miền giá trị là chuỗi ký tự 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 13 
Định nghĩa hình thức (tt) 
 Quan hệ (hay thể hiện quan hệ) 
- Một quan hệ r của lược đồ quan hệ R(A1, A2, , An), ký 
hiệu r(R), là một tập các bộ r = {t1, t2, , tk} 
- Trong đó mỗi ti là 1 danh sách có thứ tự của n giá trị 
ti= 
 Mỗi vj là một phần tử của miền giá trị DOM(Aj) hoặc giá trị rỗng 
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG 
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 
Hung Nguyen 09/15/1962 null Nam 38000 5 
t1 
t2 
t3 
t4 
vi 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 14 
Tóm tắt các ký hiệu 
 Lược đồ quan hệ R bậc n 
- R(A1, A2, , An) 
 Tập thuộc tính của R 
- R+ 
 Quan hệ (thể hiện quan hệ) 
- R, S, P, Q 
 Bộ 
- t, u, v 
 Miền giá trị của thuộc tính A 
- DOM(A) hay MGT(A) 
 Giá trị tại thuộc tính A của bộ thứ t 
- t.A hay t[A] 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 15 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Các khái niệm của mô hình quan hệ 
 Ràng buộc toàn vẹn 
- Siêu khóa (Super key) 
- Khóa 
- Khóa chính (Primary key) 
- Tham chiếu 
- Khóa ngoại (Foreign key) 
 Các đặc trưng của quan hệ 
 Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 16 
Ràng buộc toàn vẹn 
 RBTV (Integrity Constraint) 
- Là những qui tắc, điều kiện, ràng buộc cần được thỏa 
mãn cho mọi thể thiện của CSDL quan hệ 
 RBTV được mô tả khi định nghĩa lược đồ quan hệ 
 RBTV được kiểm tra khi các quan hệ có thay đổi 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 17 
Siêu khóa 
 Các bộ trong quan hệ phải khác nhau từng đôi một 
 Siêu khóa (Super Key) 
- Gọi SK là một tập con khác rỗng các thuộc tính của R 
- SK là siêu khóa khi 
- Siêu khóa là tập các thuộc tính dùng để xác định tính 
duy nhất của mỗi bộ trong quan hệ 
- Mọi lược đồ quan hệ có tối thiểu một siêu khóa 
  r,  t1,t2 r, t1 t2 t1[SK] t2[SK] 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 18 
Khóa 
 Định nghĩa 
- Gọi K là một tập con khác rỗng các thuộc tính của R 
- K là khóa nếu thỏa đồng thời 2 điều kiện 
 K là một siêu khóa của R 
 
 Nhận xét 
- Giá trị của khóa dùng để nhận biết một bộ trong quan hệ 
- Khóa là một đặc trưng của lược đồ quan hệ, không phụ 
thuộc vào thể thiện quan hệ 
- Khóa được xây dựng dựa vào ý nghĩa của một số thuộc 
tính trong quan hệ 
- Lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa 
 K , K’ K’  K không phải là siêu khóa của R , K’ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 19 
Khóa chính 
 Xét quan hệ 
- Có 2 khóa 
 MANV 
 HONV, TENNV, NGSINH 
- Khi cài đặt quan hệ thành bảng (table) 
 Chọn 1 khóa làm cơ sở để nhận biết các bộ 
 Khóa có ít thuộc tính hơn 
 Khóa được chọn gọi là khóa chính (PK - primary key) 
 Các thuộc tính khóa chính phải có giá trị khác null 
 Các thuộc tính khóa chính thường được gạch dưới 
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHONG) 
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHONG) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 20 
Tham chiếu 
 Một bộ trong quan hệ R, tại thuộc tính A nếu nhận 
một giá trị từ một thuộc tính B của quan hệ S, ta gọi 
R tham chiếu S 
- Bộ được tham chiếu phải tồn tại trước 
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG 
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 
Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 
TENPHG MAPHG 
Nghien cuu 5 
Dieu hanh 4 
Quan ly 1 
R 
S 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 21 
Khóa ngoại 
 Xét 2 lược đồ R và S 
- Gọi FK là tập thuộc tính khác rỗng của R 
- FK là khóa ngoại (Foreign Key) của R khi 
 Các thuộc tính trong FK phải có cùng miền giá trị với các 
thuộc tính khóa chính của S 
 Giá trị tại FK của một bộ t1 R 
 Hoặc bằng giá trị tại khóa chính của một bộ t2 S 
 Hoặc bằng giá trị rỗng 
 Ví dụ 
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG) 
PHONGBAN(TENPHG, MAPHG) 
Khóa chính 
Khóa ngoại 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 22 
Khóa ngoại (tt) 
 Nhận xét 
- Trong một lược đồ quan hệ, một thuộc tính vừa có thể 
tham gia vào khóa chính, vừa tham gia vào khóa ngoại 
- Khóa ngoại có thể tham chiếu đến khóa chính trên cùng 
1 lược đồ quan hệ 
- Có thể có nhiều khóa ngoại tham chiếu đến cùng một 
khóa chính 
- Ràng buộc tham chiếu = Ràng buộc khóa ngoại 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 23 
Khóa ngoại (tt) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 24 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Các khái niệm của mô hình quan hệ 
 Ràng buộc toàn vẹn 
 Các đặc trưng của quan hệ 
 Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 25 
Các đặc trưng của quan hệ 
 Thứ tự các bộ trong quan hệ là không quan trọng 
 Thứ tự giữa các giá trị trong một bộ là quan trọng 
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG 
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 
Hung Nguyen 09/15/1962 null Nam 38000 5 
Bộ 
khác 
Bộ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 26 
Các đặc trưng của quan hệ (tt) 
 Mỗi giá trị trong một bộ 
- Hoặc là một giá trị nguyên tố 
- Hoặc là một giá trị rỗng (null) 
 Không có bộ nào trùng nhau 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 27 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Các khái niệm của mô hình quan hệ 
 Ràng buộc toàn vẹn 
 Các đặc trưng của quan hệ 
 Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ 
- Các qui tắc chuyển đổi 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 28 
Các qui tắc chuyển đổi 
 (1) Tập thực thể 
- Các tập thực thể (trừ tập thực thể yếu) chuyển thành các 
quan hệ có cùng tên và tập thuộc tính 
NHANVIEN TENNV 
NGSINH DCHI 
PHAI 
LUONG 
HONV 
MANV 
Lam_viec 
La_truong_phong 
PHONGBAN 
MAPHG TENPHG 
(1,1) (1,n) 
(1,1) (1,1) 
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG) 
PHONGBAN(TENPHG, MAPHG) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 29 
Các qui tắc chuyển đổi (tt) 
 (2) Mối quan hệ 
- (2a) Nhiều-Nhiều 
 Tạo một quan hệ mới có 
 Tên quan hệ là tên của mối quan hệ 
 Thuộc tính là những thuộc tính khóa của các tập thực thể liên quan 
DEAN 
TENDA 
DDIEM_DA 
MADA 
NHANVIEN TENNV 
NGSINH DCHI 
PHAI 
LUONG 
HONV 
MANV 
Phan_cong 
(1,n) (1,n) 
THOIGIAN 
PHANCONG(MANV, MADA, THOIGIAN) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 30 
Các qui tắc chuyển đổi (tt) 
 (2) Mối quan hệ 
- (2b) Một-Nhiều 
 Thêm vào quan-hệ-một thuộc tính khóa của quan-hệ-nhiều 
NHANVIEN TENNV 
NGSINH DCHI 
PHAI 
LUONG 
HONV 
MANV 
Lam_viec PHONGBAN 
MAPHG TENPHG 
(1,1) (1,n) 
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, MAPHG) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 31 
Các qui tắc chuyển đổi (tt) 
 (2) Mối quan hệ 
- (2c) Một-Một 
 Hoặc thêm vào quan hệ này thuộc tính khóa của quan hệ kia 
 Hoặc thêm thuộc tính khóa vào cả 2 quan hệ 
NHANVIEN TENNV 
NGSINH DCHI 
PHAI 
LUONG 
HONV 
MANV 
La_truong_phong 
PHONGBAN 
MAPHG TENPHG 
(1,1) (1,n) 
NG_NHANCHUC 
PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, MANV, NG_NHANCHUC) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 32 
Các qui tắc chuyển đổi (tt) 
 (3) Thực thể yếu 
- Chuyển thành một quan hệ 
 Có cùng tên với thực thể yếu 
 Thêm vào thuộc tính khóa của quan hệ liên quan 
NHANVIEN TENNV 
NGSINH DCHI 
PHAI 
LUONG 
HONV 
MANV 
THANNHAN(MANV, TENTN, PHAI, NGSINH, QUANHE) 
THANNHAN 
TENTN 
PHAI 
NGSINH 
QUANHE Co_than_nhan 
(1,1) 
(1,n) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 33 
Bài tập về nhà 
 Bài tập 
- 3.1.7 / 64-65 
- 3.3.1 a / 80-81 
- 3.3.2 a / 81-82 
 Đọc 
- Codd E. F., “A Relation Model for Large Shared Data 
Banks”, Communications of ACM, pp377-387, 1970 
- Qui tắc chuyển mối quan hệ isa sang lược đồ quan hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 34