Bài giảng Kỹ thuật phần mềm ứng dụng - Chương 3: Mô hình dữ liệu quan hệ (Phần 4)

Kꢀ thuꢁt phꢂn mꢃm

ꢄng dꢅng

Chương 3

Mô hꢀnh dữ liꢁu quan hệ

(Phꢀn 4)

9/6/2017

Nội dung trình bày

1. Khái niệm chuẩn hóa

2. Mục đích của chuẩn hóa

3. Các dạng chuẩn

4. Lược đồ khái niệm

5. Các phép toán trên CSDL quan hệ

6. Các bước đưa về dạng chuẩn 3NF/BCNF

7. Các quy tắc toàn vẹn dữ liệu

2

1. Khái niệm chuẩn hóa

. Chuẩn hóa: Mô hình quan hệ chỉ chấp nhận duy nhất các quan hệ thoả

mãn điều kiện “Mọi giá trị trong quan hệ - nghĩa là tất cả các giá trị của

các thuộc tính trong tất cả các bộ - đều phải là nguyên tố (atomic) (nghĩa là

không chia nhỏ được nữa)” .

. Nói một cách khác, tại mỗi vị trí cắt nhau của một hàng và một cột trong

bảng tồn tại đúng một giá trị và không bao giờ là một tập các giá trị.

.

Dạng chuẩn (normal form): Là trạng thái của một quan hệ có được do áp

dụng những quy tắc liên quan đến phụ thuộc hàm của quan hệ đó.

Chuẩn hoá dữ liệu: là quá trình phân rã lược đồ quan hệ chưa chuẩn hoá

(có dạng chuẩn thấp) thành các lược đồ quan hệ nhỏ hơn nhưng ở dạng

chuẩn cao hơn (có cấu trúc tốt hơn)

3

2. Mꢅc đích của việc chuẩn hóa

. Loại bỏ các dữ liệu dư thừa trong các bảng.

. Xóa bỏ các dị thường trong các thao tác cập nhật dữ

liệu.

. Tối ưu hóa cấu trúc của các bảng.

4

3 Các dạng chuẩn



Dạng chuẩn 1(1 Normal Form - 1NF): Một bảng đạt chuẩn 1 khi và chỉ khi

tất cả các cột trong bảng chỉ chứa giá trị nguyên tố, nghĩa là không có nhóm

lặp (các cột) bên trong một hàng của bảng.

5

3 Các dạng chuẩn (tiếp)

. Kết luận:

– Mọi lược đồ quan hệ đều thuộc dạng chuẩn 1.

– Dạng chuẩn 1 có thể dẫn đến sự trùng lặp dữ

liệu. Do đó gây ra các dị thường về cập nhật dữ

liệu.

6

3. Các dạng chuẩn (tiếp)



Dạng chuẩn 2(2 Normal Form - 2NF): Lược đồ quan hệ R được gọi là thuộc

dạng chuẩn 2 nếu nó đã ở dạng chuẩn 1 và mọi thuộc tính không khóa của R

phụ thuộc hàm đꢀy đủ vào khóa chính của R.

7

.

Kết luận:

–

Mọi lược đồ quan hệ thuộc dạng chuẩn 2 cũng thuộc dạng chuẩn 1.

–

Còn xuất hiện sự trùng lặp dữ liệu. Do đó gây ra các dị thường về cập

nhật dữ liệu.

8

3. Các dạng chuẩn (tiếp)

.

Dạng chuẩn 3 (3 Normal Form - 3NF): Lược đồ quan hệ R được gọi là thuộc dạng

chuẩn 3 nếu:

o

R thuộc dạng chuẩn 2.

o

Mọi thuộc tính không khóa của R không phụ thuộc bắc cꢀu vào khóa chính

của R.

Ví dụ: Lược đồ dưới đây thuộc dạng chuẩn 2 nhưng không thuộc dạng chuẩn 3, vì

tồn tại phụ thuộc hàm bắc cꢀu:

Rõ ràng: MaNV  MaPB, MaPB  TenPB => MaNV  TenPB, Sau khi chuẩn hóa sang

dạng 3 chúng ta nhận được các lược đồ sau:

9

3. Các dạng chuẩn (tiếp)

.

Kết luận:

–

Mọi lược đồ quan hệ thuộc dạng chuẩn 3 cũng thuộc dạng chuẩn 2.

PTH bắt cꢀu là nguyên nhân dẫn đến trùng lặp dữ liệu.

Dạng chuẩn 3 là dạng chuẩn tối thiểu trong thiết kế CSDL

10

3. Các dạng chuẩn (tiếp)

. Dạng chuẩn Boyce-Codd(BCNF): Lược đồ quan hệ R được gọi là đạt

BCNF khi và chỉ khi với mọi FD X -> A đúng trong R thì X là siêu

khóa

Ví dụ: Cho lược đồ quan hệ R(A,B,C,D), với tập phụ thuộc hàm

F={A->BCD, BC->AD ,D->B}

11

4 Lược đồ khái niệm

12

4 Lược đồ khái niệm(tiếp)

13

5 Các phép toán trên CSDL quan hệ

– Chèn (insert)

– Loại bỏ (delete)

– Thay đổi (change)

 Trong mô hình CSDL quan hệ được nêu trên,

các phép toán này được áp dụng cho từng bộ

của các quan hệ lưu trữ trong máy

14

5 Các phép toán trên CSDL quan hệ(tiếp)

1. Phép chèn (INSERT)

– Phép chèn thêm một bộ t vào quan hệ r {A1, ..., An}

có dạng:

r = r  t

– Ta có thể biểu diễn chi tiết phép chèn như sau:

INSERT (r; A1 = d1, A2 = d2, ..., An = dn)

– Trong đó: - Ai với i = 1, ..., n là tên các thuộc tính và

di với di  dom(Ai) là các giá trị thuộc miền trị tương

ứng của thuộc tính Ai.

 Ví dụ:

– Để thêm một bộ t4 = (S4, Clark, 20, London) vào quan hệ S

trong hình 1.2 ta làm như sau:

INSERT(S; S# = S4, SNAME = Clark, STATUS = 20, CITY = London)

15

5 Các phép toán trên CSDL quan hệ(tiếp)

. Nếu xem thứ tự các trường là cố định, khi đó có thể biểu diễn

phép chèn dưới dạng không tường minh như sau:

INSERT (r; d1, d2, ..., dn)

• Mục đích của phép chèn là thêm một bộ vào một quan hệ

nhất định

. Kết quả của phép toán này có thể gây ra một số sai sót với

những lý do sau đây:

 Bộ mới cꢀn thêm vào không phù hợp với lược đồ quan hệ đã cho

 Một số giá trị của một số thuộc tính nằm ngoài miền giá trị của

thuộc tính đó

 Giá trị khoá của bộ mới có thể là giá trị đã có trong quan hệ

đang lưu trữ

. Do vậy, tuỳ từng hệ thống cụ thể sẽ có những cách khắc phục

riêng

16

5. Các phép toán trên CSDL quan hệ(tiếp)

2. Phép loại bỏ (DEL)

– Phép loại bỏ (DEL) là phép xoá một bộ ra khỏi một quan hệ

cho trước

– Giống như phép chèn, phép loại bỏ có dạng:

r = r \ t

– Ta có thể biểu diễn chi tiết phép loại bỏ như sau:

DEL (r; A1 = d1, A2 = d2, ..., An = dn)

– Hoặc nếu xem thứ tự các trường là cố định thì:

DEL (r; d1, d2, ... dn)

– Ví dụ:



Cꢀn loại bỏ bộ tương ứng với P2, S3 trong quan hệ SP trên

hình 1.2 ta làm như sau:

DEL (SP; S# = S3, P# = P2, QTY = 200)

17

5. Các phép toán trên CSDL quan hệ(tiếp)

– Tuy nhiên, không phải lúc nào phép loại bỏ cũng

cꢀn đꢀy đủ tất cả các loại thông tin của bộ cꢀn loại

bỏ

– Nếu có giá trị về bộ đó tại các thuộc tính khoá K =

{B1, B2,..., Bj} thì phép loại bỏ chỉ cꢀn viết:

DEL (r; B1 = f1, B2 = f2, ..., Bi = fj)

– Ví dụ, trong phép loại bỏ nêu trên, vì (S#, P#) là

khoá của quan hệ SP nên ta chỉ cꢀn viết:

DEL (SP; S# = S3, P# = P2)

18

5. Các phép toán trên CSDL quan hệ(tiếp)

3. Phép thay đổi (CHANGE hoặc UPDATE)

– Trong thực tế không phải lúc nào cũng chỉ dùng phép chèn

hoặc loại bỏ đi một bộ mà nhiều khi chỉ cꢀn sửa đổi một số

giá trị nào đó tại một số thuộc tính, lúc đó cꢀn thiết phải sử

dụng phép thay đổi ("Change" hay viết tắt là CH)

– Gọi tập {C1, ..., Cp}  {A1, ..., An} là tập các thuộc tính mà

tại đó các giá trị của bộ cꢀn thay đổi, khi đó phép thay đổi

có dạng:

r = r \ t  t'

– Hay ta có thể biểu diễn chi tiết phép loại bỏ như sau:

CH (r; A1 = d1, A2 = d2, ..., An = dn; C1 = e1, C2 = e2, ..., Cp = ep)

19

5. Các phép toán trên CSDL quan hệ(tiếp)

– Nếu K = {B1, ..., Bm} là khoá của quan hệ, khi đó chỉ cꢀn

viết:

CH (r; B1 = f1, B2 = f2, ..., Bm = fm; C1 = e1, C2 = e2, ..., Cp = ep)

– Ví dụ: Cꢀn thay đổi địa chỉ hãng cung cấp S1 từ London

thành Amsterdam trong quan hệ S. Khi đó phép thay đổi có

dạng như sau:

CH (S; S# = S1; CITY = Amsterdam)

– Cũng có thể không dùng phép thay đổi mà dùng tổ hợp của

phép loại bỏ và phép chèn một bộ mới

 Do vậy, sai sót đối với phép thay đổi cũng sẽ xảy ra tương tự

như với phép chèn và phép loại bỏ

20