Bài giảng Cơ sở dữ liệu: Chương 2 - ThS. Trần Quang Hải Bằng

Chia sẻ: May Trời Gio Bien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ sở dữ liệu - Chương 2: Mô hình dữ liệu quan hệ" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Các khái niệm cơ bản, các phép toán trên đại số tập hợp, các phép toán trên đại số quan hệ. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở dữ liệu: Chương 2 - ThS. Trần Quang Hải Bằng

CƠ SỞ DỮ LIỆU ( Databases ) Chương 2: Mô hình dữ liệu quan hệ bangtqh@utc2.edu.vn Nội dung 2.1. Các khái niệm cơ bản 2.2. Các phép toán trên đại số tập hợp 2.3. các phép toán trên đại số quan hệ bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 2
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… bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 3 2.1. Các khái niệm cơ bản 1. Quan hệ (relation) 2. Thuộc tính (attribute) 3. Bộ giá trị (Tuple) 4. Lược đồ quan hệ (realation schema) và Lược đồ cơ sở dữ liệu (database schema) 5. Thể hiện của lược đồ quan hệ 6. Khóa – Siêu khóa – Khóa dự tuyển – Khóa chính – Khóa ngoại 7. Phụ thuộc hàm 8. Ràng buộc toàn vẹn 9. Các thao tác cơ bản trên quan hệ bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 4
2.1.1. Quan hệ Các thông tin lưu trữ trong CSDL được tổ chức thành bảng (table) 2 chiều gọi là quan hệ 1 cột là 1 thuộc tính của nhân viên TENNV HONV NS DIACHI GT 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 1 dòng là 1 nhân viên Tên quan hệ là NHANVIEN bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 5 2.1.1. 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 thực thể bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 6
Các đặc trưng của quan hệ Thứ tự các bộ trong quan hệ là không quan trọng HONV TENNV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG Nguyen Tung 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 Bui Hang 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 Le Nhu 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 Nguyen Hung 09/15/1962 null Nam 38000 5 Thứ tự giữa các giá trị trong một bộ là quan trọng Bộ khác Bộ bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 7 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 trong một thể hiện của quan hệ bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 8
2.1.2. Thuộc tính - Attribute Tên các cột của quan hệ Mô tả ý nghĩa cho các giá trị tại cột đó Thuộc tính TENNV HONV NS DIACHI GT 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 Tất cả các dữ liệu trong cùng 1 một cột đều có cùng kiểu dữ liệu bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 9 2.1.3. Bộ - Tuple Là các dòng của quan hệ (trừ dòng tiêu đề) Thể hiện giá trị cụ thể của các thuộc tính Dữ liệu cụ thể của thuộc tính bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 10
2.1.3. Bộ - Tuple (tt) 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) Không được chấp nhận • Mảng (array) • Bản ghi (record) Ví dụ – TENNV: string – LUONG: integer bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 11 2.1.4. Lược đồ quan hệ Là sự trừu tượng hóa của quan hệ ở mức độ cấu trúc của bảng 2 chiều. Lược đồ quan hệ chỉ ra – Tên của quan hệ – Tên của tập thuộc tính Lược đồ quan hệ NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DIACHI, GT, LUONG, PHG) Là tập hợp bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 12
2.1.4. Lược đồ quan hệ (tt) Lược đồ CSDL là tập hợp gồm nhiều lược đồ quan hệ. Ví dụ: Lược đồ CSDL NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DIACHI, GT, LUONG, PHG) PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, TRPHG, NG_NHANCHUC) DIADIEM_PHG(MAPHG, DIADIEM) THANNHAN(MA_NVIEN, TENTN, GT, NS, QUANHE) DEAN(TENDA, MADA, DDIEM_DA, PHONG) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 13 2.1.4. Lược đồ quan hệ (tt) 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 Lực lượng của quan hệ – Là số dòng (bộ) trong quan hệ Ví dụ: – NHANVIEN (MANV:integer, TENNV:string, HONV:string, NGSINH:date, DCHI:string, GT:string, LUONG:integer, DONVI: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 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 14
2.1.5. Thể hiện của 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) = Di hoặc giá trị rỗng TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG t1 Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 t2 Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 t3 Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 t4 Hung Nguyen 09/15/1962 null Nam 38000 5 Vj bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 15 2.1.6. Khóa (Keys) Siêu khóa (Super Key) – Khóa của quan hệ R(A1, A2, A3,…, An) là tập các thuộc tính K thỏa mãn: ∀ bộ q1, q2 của R đều tồn tại thuộc tính A ∈ K sao cho q1[A] ≠ q2[A] K là siêu khóa của quan hệ R nếu K’ ⊆ K cũng là khóa của R Các bộ trong quan hệ phải khác nhau từng đôi một bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 16
2.1.6. Khóa (tt) Khóa dự tuyển – Candidate Key – Khóa của quan hệ nếu ∄ ⊂ thì được gọi là khóa tối tiểu. – Có thể có nhiều khóa tối tiểu trong 1 quan hệ. Những khóa tối tiểu này được gọi là khóa dự tuyển (đủ điều kiện ứng tuyển để làm khóa của quan hệ) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 17 2.1.6. Khóa (tt) Khóa chính (Primary Key) – Trong số các khóa dự tuyển, khóa nào được chọn để tạo các index chi phối truy xuất đến các bộ thì được gọi là Khóa chính. – Xét quan hệ NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DCHI, GT, LUONG, PHG) – Có 2 khóa (MANV) và (HONV, TENNV, NS) – Khi cài đặt quan hệ thành bảng (table) • Chọn 1 khóa làm cơ sở để nhận biết các bộ • 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, NS, DCHI, GT, LUONG, PHG) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 18
2.1.6. Khóa (tt) Khóa dự phòng (Alternate key) – Là các khóa dự tuyển không được chọn làm khóa chính – Trong ví dụ: NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DCHI, GT, LUONG, PHG) Khóa dự phòng là: (TENNV, HONV, NSNV) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 19 2.1.6. Khóa (tt) 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 TENPHG MAPHG Nghien cuu 5 S Dieu hanh 4 Quan ly 1 TENNV HONV NS DCHI GT LUONG PHG Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4 R Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 20
2.1.6. Khóa (tt) Khóa ngoại – Foreign key – 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 Quan hệ tham chiếu NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DCHI, GT, LUONG, PHG) PHONGBAN(TENPHG, MAPHG) Khóa ngoại Quan hệ bị Khóa chính tham chiếu bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 21 2.1.6. Khóa (tt) Nhận xét Foreign key – 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 VD: ? – Có thể có nhiều khóa ngoại tham chiếu đến cùng một khóa chính. VD: ?? bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 22
2.1.6. Khóa (tt) Nhận xét chung về Khóa của quan hệ – Giá trị của khóa dùng để xác định một bộ cụ thể trong quan hệ – Khóa là một đặc trưng của lược đồ quan hệ, không phụ thuộc vào thể hiện 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 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 23 2.1.7. Phụ thuộc hàm Định nghĩa: – Quan hệ R được định nghĩa trên tập thuộc tính U = {A1…An} X, Y⊂ U là 2 tập con của U. Nếu tồn tại một ánh xạ f: X → Y thì ta nói rằng X xác định hàm Y, hay Y phụ thuộc hàm vào X và ký hiệu là X → Y. Ví dụ: NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NS, DIACHI, GT, LUONG, PHG) PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, TRPHG, NG_NHANCHUC) DIADIEM_PHG(MAPHG, DIADIEM) THANNHAN(MA_NVIEN, TENTN, GT, NS, QUANHE) DEAN(TENDA, MADA, DDIEM_DA, PHONG) Quan hệ NHANVIEN có phụ thuộc hàm: MANV → {TENNV, HONV, NS, DIACHI} Quan hệ PHONGBAN có phụ thuộc ham: MAPHG → {TENPHG} bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 24
2.1.8. Ràng buộc toàn vẹn RBTV (Integrity Constraint) – Là những qui tắc, điều kiện, ràng buộc cần được thỏa mãn trong một thể hiện 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 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 25 2.1.8. Ràng buộc toàn vẹn (tt) Ràng buộc thực thể – Trong một quan không được có thuộc tính nào của khóa chính chưa giá trị null Ràng buộc tham chiếu – Nếu quan hệ có thuộc tính là khóa ngoại thì thuộc tính đó phải tham chiếu được / tồn tại ở quan hệ bị tham chiếu Ràng buộc nghiệp vụ – Những luật liên quan tới nghiệp vụ hay người quản trị CSDL – VD: Chỉ rút tiền nếu số dư tài khoản còn lại sau khi rút số tiền rút lớn hơn 50K VNĐ bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 26
2.1.8. Ràng buộc toàn vẹn (tt) Biểu diễn ràng buộc tham chiếu bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 27 2.1.9. Các phép toán cơ bản trên quan hệ Phép thêm một bộ mới vào quan hệ – Việc thêm một bộ giá trị mới t vào quan hệ R (A1, A2, A3,...,An) làm cho thể hiện TR của nó tăng thêm một phần tử mới: – INSERT (R; Ai1= v1, Ai2 = v2, ... Aim= vm) trong đó vi ∈ Dom (Aii) – Phép thêm mới có thể không thực hiện được hoặc làm mất đi tính toàn vẹn của CSDL • Giá trị khóa chính = null • Bộ mới không phù hợp kiểu giá trị của thuộc tính nào đó. • Giá trị mới thêm không thuộc miền giá trị bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 28
2.1.9. Các phép toán cơ bản …(tt) Phép loại bỏ bộ khỏi quan hệ – DELETE (R; Ai1=v1, Ai2=v2, …., Aim=vm) – Trong đó Aij=vj được coi như những điều kiện thỏa mã để loại bỏ một bộ ra khỏi quan hệ – Phép loại bỏ có thể dẫn đến phá hỏng sự toàn vẹn (khi xóa 1 bộ ở quan hệ bị tham chiếu) Phép sửa đổi giá trị của các thuộc tính – Việc sửa dữ liệu rất cần thiết, một số hệ quản trị CSDL đưa ra nhiều lệnh khác nhau như: EDIT, CHANGE, BROW, UPDATE... (FoxPro, Dbase) – UPDATE (R; Ai1= c1, Ai2 = c2, ... Aim= cm; Ai1= v1, Ai2=v2, ... Aim=vm). Trong đó: Aij= cj (j = 1, 2, ..., m) là điều kiện tìm kiếm bộ giá trị để sửa. Aij= vj (j = 1, 2, ..., m) là giá trị mới của bộ bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 29 2.2. Các phép toán trên ĐS tập hợp Phép Hợp (Union) Phép Hiệu (Minus) Phép Giao (Intersection) Tích Đề-các (Cartesrian) Phép chia (Division) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 30
2.2. Các phép toán trên ĐS tập hợp Tính khả hợp (Tương thích đồng nhất - Union Compatibility) – Hai lược đồ quan hệ R(A1, A2, …, An) và S(B1, B2, …, Bn) là khả hợp nếu • Cùng bậc n • Và có DOM(Ai)=DOM(Bi) , 1≤ i ≤ n Kết quả của ∪, ∩, và − là một quan hệ có cùng tên thuộc tính với quan hệ đầu tiên (R) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 31 2.2.1. Phép hợp Cho 2 quan hệ R và S khả hợp Phép hợp của R và S – Ký hiệu R ∪ S – Là một quan hệ gồm các bộ thuộc R hoặc thuộc S, hoặc cả hai (các bộ trùng lắp sẽ bị bỏ) Ví dụ R ∪ S = { t / t∈R ∨ t∈S } R A B S A B R∪S A B α 1 α 2 α 1 α 2 β 3 α 2 β 1 β 1 β 3 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 32
2.2.2. Phép giao Cho 2 quan hệ R và S khả hợp Phép giao của R và S – Ký hiệu R ∩ S – Là một quan hệ gồm các bộ thuộc R đồng thời thuộc S Ví dụ R ∩ S = { t / t∈R ∧ t∈S } R A B S A B R∩S A B α 1 α 2 α 2 α 2 β 3 β 3 β 3 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 33 2.2.3. Phép trừ Cho 2 quan hệ R và S khả hợp Phép giao của R và S – Ký hiệu R − S – Là một quan hệ gồm các bộ thuộc R và không thuộc S Ví dụ R − S = { t / t∈R ∧ t∉S } R A B S A B R-S A B α 1 α 2 α 2 α 2 β 3 β 1 β 1 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 34
2.2.4. Tích Đề các Được dùng để kết hợp các bộ của các quan hệ lại với nhau Ký hiệu R × S Kết quả trả về là một quan hệ Q – Mỗi bộ của Q là tổ hợp giữa 1 bộ trong R và 1 bộ trong S – Nếu R có u bộ và S có v bộ thì Q sẽ có u × v bộ – Nếu R có n thuộc tính và S có m thuộc tính thì Q sẽ có (n + m) thuộc tính (R+ ∩ Q+ ≠ ∅ ) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 35 2.2.4. Phép tích Đề các (tt) Ví dụ unambiguous R A B R×S A R.B S.B C D α 1 β 2 α 1 α 10 + α 1 β 10 + α 1 β 20 - S B C D α 1 γ 10 - β 2 α 10 + α 10 + β 2 β 10 + β 10 + β 2 β 20 - β 20 - β 2 γ 10 - γ 10 - bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 36
2.2.5. Phép chia Được dùng để lấy ra một số bộ trong quan hệ R sao cho thỏa với tất cả các bộ trong quan hệ S Ký hiệu R ÷ S – R(Z) và S(X) • Z là tập thuộc tính của R, X là tập thuộc tính của S • X⊆Z Kết quả của phép chia là một quan hệ T(Y) – Với Y=Z-X – Có t là một bộ của T nếu với mọi bộ tS∈S, tồn tại bộ tR∈R thỏa 2 điều kiện • tR(Y) = t R(Z) S(X) T(Y) • tR(X) = tS(X) X Y bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 37 2.2.5. Phép chia (tt) Ví dụ R÷S R A B C D E S D E R÷S A B C α a α a 1 a 1 α a γ α a γ a 1 b 1 γ a γ α a γ b 1 β a γ a 1 β a γ b 3 γ a γ a 1 γ a γ b 1 γ a β b 1 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 38
2.3. Các phép toán trên ĐS quan hệ Phép chiếu Phép chọn Phép kết nối 2 quan hệ Các phép kết nối khác. bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 39 2.3.1. Phép chiếu (Projection) Được dùng để lấy ra một vài cột của quan hệ R Ký hiệu π A1, A2, …, Ak(R) Kết quả trả về là một quan hệ – Có k thuộc tính – Có số bộ luôn ít hơn hoặc bằng số bộ của R Ví dụ R A B C R A C α 10 1 α 1 α 20 1 π A,C (R) β β 1 2 β 30 1 β 40 2 bangtqh@utc2.edu.vn Chương 2 - Mô hình dữ liệu quan hệ 40