Bài giảng môn Cơ sở dữ liệu - Chương II: Các mô hình dữ liệu

9/3/2018 1 CÁC MÔ HÌNH DỮ LIỆU CƠ SỞ DỮ LIỆU Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p NỘI DUNG • Mô hình thực thể kết hợp1 • Mô hình dữ liệu quan hệ2 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP • Một số đặc trưng cơ bản1 • Các thành phần2 9/3/2018 2 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP 1 • Bản vẽ thiết kế cơ sở dữ liệu 2 • Biểu diễn cấu trúc tổng thể của tổ chức 3 • Biểu diễn một số ràng buộc trên dữ liệu 4 • Không thể hiện các thao tác trên dữ liệu Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU  Công ty được tổ chức thành nhiều đơn vị với các thông tin bao gồm: tên đơn vị, số hiệu đơn vị. Mỗi đơn vị có thể có nhiều văn phòng đại diện tại những địa điểm khác nhau. Đơn vị được quản lý bởi một nhân viên giữ chức vụ trưởng đơn vị. Hệ thống cũng yêu cầu phải duy trì thông tin về ngày ký quyết định bổ nhiệm cho từng trưởng đơn vị.  Mỗi đơn vị điều hành nhiều dự án. Thông tin về dự án bao gồm: tên dự án, số hiệu, và địa điểm thực hiện dự án.  Công ty duy trì thông tin về nhân viên bao gồm: họ và tên, mã số, mức lương, giới tính, ngày sinh và ngày ký hợp đồng làm việc với công ty. Mỗi nhân viên thuộc biên chế một đơn vị nhưng có thể tham gia nhiều dự án khác nhau. Các dự án này không nhất thiết phải do cùng một đơn vị quản lý. Công ty cũng theo dõi thời gian (tính bằng số giờ làm việc trong tuần) tham gia từng dự án của mỗi nhân viên. Ngoài ra, mỗi nhân viên còn chịu sự giám sát của một nhân viên khác.  Cuối cùng, công ty có chế độ bảo hiểm dành cho người thân của nhân viên. Thông tin về người thân bao gồm tên, giới tính, ngày sinh và mối liên hệ với nhân viên. Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Thực thể  Đối tượng dữ liệu cơ bản  Sự vật, hiện tượng tồn tại độc lập  Tập thực thể  Một nhóm các thực thể có cấu trúc giống nhau  Mỗi thực thể là một thể hiện của tập thực thể  Thuộc tính  Đặc trưng phân biệt các thực thể  Mỗi thực thể tại từng thuộc tính có một giá trị tương ứng  Giá trị của thuộc tính giúp phân biệt thực thể 9/3/2018 3 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p HOẠT ĐỘNG 1 • Xác định các tập thực thể trong ví dụ mẫu1 • Xác định thuộc tính tương ứng với từng tập thực thể trong ví dụ mẫu 2 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Miền giá trị  Tập hợp các giá trị mà thuộc tính có thể nhận được  Có thể là tập các số nguyên, số thực, các xâu ký tự, Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Phân biệt các thuộc tính theo nhóm  Thuộc tính tổ hợp & thuộc tính đơn  Thuộc tính đơn trị & thuộc tính đa trị  Thuộc tính lưu trữ & thuộc tính dẫn xuất 9/3/2018 4 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p HOẠT ĐỘNG 2 • Xác định miền giá trị thích hợp cho các thuộc tính trong từng tập thực thể của ví dụ mẫu1 • Xác định thuộc tính đơn & thuộc tính tổ hợp trong từng tập thực thể của ví dụ mẫu2 • Xác định thuộc tính đơn trị & thuộc tính đa trị trong từng tập thực thể của ví dụ mẫu3 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Giá trị NULL  Giá trị không tồn tại  Giá trị tồn tại nhưng không xác định  Giá trị tồn tại, xác định, nhưng không sử dụng được Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Thuộc tính khóa  Một (số) thuộc tính dùng để phân biệt các thực thể khác nhau trong một tập thực thể  Mỗi tập thực thể có ít nhất một khóa  Khóa chính và khóa phụ 9/3/2018 5 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p HOẠT ĐỘNG 3 • Xác định thuộc tính lưu trữ và thuộc tính dẫn xuất (nếu có) trong ví dụ mẫu1 • Diễn giải sự xuất hiện của các giá trị null xuất hiện trong ví dụ mẫu2 • Xác định khóa chính, khóa phụ trong ví dụ mẫu3 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.1. Các thực thể (kèm thuộc tính) của COMPANY Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Liên kết là một sự kết hợp giữa các thực thể từ một hoặc nhiều tập thực thể khác nhau  Kiểu liên kết giữa các tập thực thể A1, A2, là tập hợp các liên kết giữa các thực thể a1, a2, từ các tập thực thể nói trên 9/3/2018 6 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Phân loại liên kết dựa trên số thực thể tham gia  Liên kết hai ngôi  Liên kết nhiều ngôi  Liên kết nhiều ngôi có thể được chuyển đổi thành nhiều liên kết hai ngôi Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP Hình 2.2. Chuyển đổi liên kết ba ngôi thành ba liên kết hai ngôi Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Phân loại liên kết hai ngôi dựa trên số lượng các thực thể cùng loại tham gia vào liên kết  Liên kết một – một  Liên kết nhiều – một  Liên kết nhiều – nhiều 9/3/2018 7 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.3. Biểu diễn liên kết một – một trong CSDL COMPANY Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.4. Biểu diễn liên kết một – nhiều trong CSDL COMPANY Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.5. Biểu diễn liên kết nhiều – nhiều trong CSDL COMPANY 9/3/2018 8 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP  Một số đặc điểm của liên kết  Mỗi thực thể có vai trò riêng trong liên kết  Liên kết có thể có thuộc tính riêng Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.6. Hai vai trò của tập thực thể EMPLOYEE trong liên kết SUPERVISES Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.7. Biểu diễn thuộc tính của liên kết WOKRSON trong CSDL COMPANY. 9/3/2018 9 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p HOẠT ĐỘNG 4 • Xác định các kiểu liên kết tồn tại trong ví dụ mẫu1 • Xác định chỉ số bội của từng kiểu liên kết trong ví dụ mẫu2 • Xác định thuộc tính của mỗi kiểu liên kết trong ví dụ mẫu3 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p TẬP THỰC THỂ YẾU  Kiểu liên kết R từ E1 đến E2 gọi là hỗ trợ khi  R là loại liên kết hai ngôi n:1 từ E1 đến E2  Tập thực thể E1 không có khóa chính, nó nhận khóa chính của E2 về làm khóa cho nó  Khi đó, E1 gọi là tập thực thể yếu Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU  Xét tập thực thể DEPENDENT  Liên kết BELONGS TO là liên kết hỗ trợ từ DEPENDENT đến EMPLOYEE  DEPENDENT không có khóa, nó nhận khóa của EMPLOYEE về để xây dựng khóa riêng cho nó là {ESSN, DName} 9/3/2018 10 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.8. Tập thực thể yếu DEPDENDENT trong CSDL COMPANY Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC KÝ HIỆU Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 2.9. Biểu diễn cơ sở dữ liệu COMPANY bằng mô hình thực thể kết hợp. 9/3/2018 11 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ • Tổ chức dữ liệu1 • Ràng buộc trên dữ liệu2 • Thao tác trên dữ liệu3 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p BA THÀNH PHẦN CỦA MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ Tổ chức dữ liệu Thao tác trên dữ liệu Ràng buộc trên dữ liệu Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ  Lược đồ quan hệ  Bậc của quan hệ  Thuộc tính  Miền giá trị  Bộ dữ liệu  Thể hiện quan hệ  Lược đồ cơ sở dữ liệu quan hệ 9/3/2018 12 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU Hình 4.1. Một thể hiện của quan hệ EMPLOYEE Thuộc tính Bộ dữ liệu Giá trị thành phần Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU DEPARTMENT DNumber DName mgrSSN mgrStartdate DEPENDENT DName ESSN DSex DBirthdate DRelationship DEPLOCATION DNum DLocation EMPLOYEE ESSN EName ESalary ESex EBirthdate EStartdate DNum supervisorSSN PROJECT PNumber PName PLocation DNum WORKSON ESSN PNum workHours Hình 4.2. Lược đồ cơ sở dữ liệu COMPANY Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ  Thứ tự của các bộ trong quan hệ Hình 4.3. Hai thể hiện của quan hệ EMPLOYEE TƯƠNG ĐƯƠNG 9/3/2018 13 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ  Thứ tự của các giá trị bên trong một bộ Hình 4.3. Hai thể hiện của quan hệ EMPLOYEE TƯƠNG ĐƯƠNG Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ  Các giá trị thuộc tính trong bộ Giá trị thuộc tính là giá trị đơn Sử dụng NULL để biểu diễn giá trị không biết Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ  Quan hệ biểu diễn thực thể và quan hệ biểu diễn liên kết EMPLOYEE (ESSN, EName, ESalary, , DNum, supervisorSSN) PROJECT (PNumber, PName, PLocation, DNum) WORKSON (ESSN, PNum, workHours) Quan hệ biểu diễn thực thể Quan hệ biểu diễn liên kết 9/3/2018 14 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p RÀNG BUỘC TOÀN VẸN DỮ LIỆU • Giá trị ứng với thuộc tính A phải là đơn trị và phải thuộc miền giá trị dom(A) Ràng buộc miền giá trị Ví dụ Mọi bộ trong quan hệ EMPLOYEE có giá trị tại ESex là ‘M’, ‘F’, hoặc null Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p RÀNG BUỘC TOÀN VẸN DỮ LIỆU  Ràng buộc khóa  Hai bộ bất kỳ của quan hệ không có giá trị bằng nhau tại thuộc tính khóa  Định nghĩa  SK là siêu khóa của quan hệ R khi hai bộ bất kỳ của R không có giá trị bằng nhau tại SK  K là khóa của quan hệ R khi  K là siêu khóa  K là siêu khóa nhỏ nhất Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU  Khóa của EMPLOYEE là gì?  {ESSN}?  {EName, ESex}? 9/3/2018 15 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p HOẠT ĐỘNG 1 • Xác định tất cả khóa của các quan hệ trong ví dụ mẫu1 • Khóa nào được chọn làm khóa chính trong số các khóa của từng quan hệ, tại sao? 2 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p RÀNG BUỘC TOÀN VẸN DỮ LIỆU • Khi thuộc tính A được thiết lập là NOT NULL thì các bộ dữ liệu không được nhận giá trị null tại thuộc tính này Ràng buộc giá trị NULL Ví dụ Mọi bộ trong quan hệ EMPLOYEE không thể nhận giá trị null tại thuộc tính EName Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p RÀNG BUỘC TOÀN VẸN DỮ LIỆU • Nếu K là khóa chính của quan hệ R thì tồn tại đồng thời ràng buộc NOT NULL trên các thuộc tính của K Ràng buộc thực thể Ví dụ Nếu {ESSN} là khóa chính của EMPLOYEE thì các bộ dữ liệu không được có giá trị null tại thuộc tính này 9/3/2018 16 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p RÀNG BUỘC TOÀN VẸN DỮ LIỆU Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu Một giá trị xuất hiện trong cột A của quan hệ R thì phải xuất hiện trong cột B của quan hệ S Để tồn tại một ràng buộc toàn vẹn tham chiếu từ A của R tới B của S, thì dom(A) = dom(B) B phải là khóa (chính hoặc phụ) của S A(R)  B(S) Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU  Xét hai lược đồ quan hệ  Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu? Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU  Xét hai lược đồ quan hệ  Ràng buộc toàn vẹn tham chiếu? 9/3/2018 17 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p BA TOÁN TỬ CẬP NHẬT TRÊN DỮ LIỆU QUAN HỆ • Thêm mới một (số) bộ dữ liệu vào quan hệ Thêm mới • Cập nhật giá trị một (số) bộ dữ liệu hiện có trong quan hệ Chỉnh sửa • Xóa bỏ một (số) bộ dữ liệu hiện có ra khỏi quan hệ Xóa bỏ Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p HOẠT ĐỘNG 2 • Toán tử thêm mới có khả năng gây ra vi phạm ràng buộc toàn vẹn nào?1 • Toán tử thêm mới có khả năng gây ra vi phạm ràng buộc toàn vẹn nào?2 • Toán tử thêm mới có khả năng gây ra vi phạm ràng buộc toàn vẹn nào?3 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p VÍ DỤ MẪU  Khi nào RBTV trên EMPLOYEE bị vi phạm? 9/3/2018 18 Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p BA CƠ CHẾ XỬ LÝ VI PHẠM RÀNG BUỘC TOÀN VẸN • Cơ chế mặc định1 • Cơ chế thay thế 2 • Cơ chế sử dụng giá trị null3 Tự động từ chối mọi hành vi vi phạm ràng buộc toàn vẹn Tự động cập nhật giá trị khóa ngoại khi giá trị khóa chính tương ứng bị thay đổi Mọi giá trị vi phạm ràng buộc toàn vẹn được thiết lập giá trị là null Ths. Trịnh Hoàng Nam, namth@buh.edu.vn C ơ s ở d ữ l i ệ u – M ô h ì n h t h ự c t h ể k ế t h ợ p NỘI DUNG • Mô hình thực thể kết hợp1 • Mô hình dữ liệu quan hệ2