Chủ Nhật, 30 tháng 7, 2023

Mô hình dữ liệu quan hệ (Relational Data Model)

MỤC LỤC:

1. Giới thiệu
2. Một số khái niệm cơ bản
3. Ràng buộc toàn vẹn
4. Các đặc trưng của quan hệ
5. Chuyển đổi ERD -> Mô hình quan hệ


1. Giới thiệu
 Mô hình Dữ liệu Quan hệ (Relational Data Model) do TS. E. F. Codd đưa ra năm 1970.
 Đây là mô hình cung cấp một cấu trúc dữ liệu ơn giản và đồng bộ dựa trên khái niệm quan hệ.
 Quan hệ là khái niệm toán học dựa trên nền tảng ý thuyết vững chắc về lý thuyết tập hợp.
 Là cơ sở của các HQT CSDL thương mại (Oracle, DB2, SQL Server,…)

 2.1 Quan hệ
 2.2 Thuộc tính
 2.3 Bộ giá trị
 2.4 Thể hiện của quan hệ
 2.5 Tân từ
 2.6 Lược đồ quan hệ
 2.7 Lược đồ CSDL

2.1 Quan hệ (Relation)

 Các thông tin lưu trữ trong CSDL được tổ chức thành bảng (table) gọi là quan hệ

2.2 Thuộc tính (Attribute)
 Thuộc tính:
– Tên gọi: dãy ký tự (gợi nhớ)
– Kiểu dữ liệu: Số, Chuỗi, Thời gian, Luận lý, OLE.
– Miền giá trị: tập giá trị mà thuộc tính có thể nhận.
Ký hiệu miền giá trị của thuộc tính A là Dom(A).
 Ví dụ:
 GIOITINH kiểu dữ liệu là Chuỗi;
 Miền giá trị: Dom(GIOITINH)=(‘Nam’,’Nu’)
 Chú ý:
Một thuộc tính không có giá trị hoặc chưa xác định ược giá trị => giá trị Null
 Tên các cột của quan hệ
 Mô tả ý nghĩa cho các giá trị tại cột đó
 Tất cả các dữ liệu trong cùng một cột đều có dùng iểu dữ liệu
2.3 Bộ (Tuple)
 Bộ là các dòng của quan hệ (trừ dòng tiêu đề: tên của ác thuộc tính)
 Thể hiện dữ liệu cụ thể của các thuộc tính trong quan hệ
Tóm tắt
 Một quan hệ gồm:
 Tên quan hệ
 Tập hợp các cột (cố định, được đặt tên, có KDL)
 Tập hợp các dòng (thay đổi theo thời gian, sự hay đổi phụ thuộc vào NSD)
 Mỗi dòng Một thực thể
 Quan hệ Tập các thực thể
2.4 Thể hiện của quan hệ (Instance)
 Định nghĩa: Thể hiện của một quan hệ là tập hợp các ộ giá trị của quan hệ tại một thời điểm nhất định.
 Ký hiệu: thể hiện của quan hệ Q là TQ
 Ví dụ: TSINHVIEN là thể hiện của quan hệ SINHVIEN tại hời điểm hiện tại gồm có các bộ như sau:
2.5 Tân từ
 Định nghĩa: Tân từ là một quy tắc dùng để ô tả một quan hệ.
 Ký hiệu: ||Q||
 Ví dụ: THI (MaSV, MaMH, Lanthi, Diem)
||THI||: mỗi sinh viên được phép thi một môn ọc nhiều lần, mỗi lần thi lưu trữ sinh viên ào thi môn gì? lần thi thứ mấy? và điểm là ao nhiêu?
2.6 Lược đồ quan hệ
 Mục đích:
 Mô tả cấu trúc của một quan hệ và
 Các mối liên hệ giữa các thuộc tính trong quan ệ đó.
 Cấu trúc của một quan hệ: là tập thuộc tính hình hành nên quan hệ đó.
 Một lược đồ quan hệ gồm:
 Một tập thuộc tính của quan hệ, kèm theo
 Một mô tả để xác định ý nghĩa và mối liên hệ iữa các thuộc tính
 Lược đồ quan hệ được đặc trưng bởi:
– Một tên phân biệt
– Một tập hợp hữu hạn các thuộc tính (A1, …, An)
 Ký hiệu: Lược đồ quan hệ Q gồm n thuộc tính (A1, A2,... An) à: Q(A1, A2, ..., An)
 Ví dụ 1:
Ví dụ 2: Lược đồ quan hệ SINHVIEN
 SINHVIEN(MaSV,Hoten,Gioitinh,Noisinh,Malop)
 Tân từ: Mỗi sinh viên có một mã sinh viên để phân biệt với các sinh iên khác. Cần lưu trữ họ tên, giới tính, nơi sinh và thuộc lớp nào.
2.7 Lược đồ CSDL
 Là tập hợp gồm các lược đồ quan hệ và các mối liên hệ giữa chúng trong cùng một HT quản lý.
Ví dụ: Lược đồ CSDL quản lý giáo vụ
SINHVIEN (MASV, HO, TEN, NGSINH, GIOITINH, NOISINH, MALOP)
Tân từ: mỗi sinh viên phân biệt với nhau bằng mã sinh viên, lưu trữ họ tên, ngày sinh, iới tính, nơi sinh, thuộc lớp nào.
LOP (MALOP, TENLOP, TRGLOP, SISO, MAGVCN)
Tân từ: mỗi lớp gồm có mã lớp, tên lớp, học viên làm lớp trưởng của lớp, sỉ số lớp và iáo viên chủ nhiệm.
KHOA (MAKHOA, TENKHOA, NGTLAP, TRGKHOA)
Tân từ: mỗi khoa cần lưu trữ mã khoa, tên khoa, ngày thành lập khoa và trưởng khoa
(cũng là một giáo viên thuộc khoa).
MONHOC (MAMH, TENMH, TCLT, TCTH, MAKHOA)
Tân từ: mỗi môn học cần lưu trữ tên môn học, số tín chỉ lý thuyết, số tín chỉ thực hành à khoa nào phụ trách.
DIEUKIEN (MAMH, MAMH_TRUOC)
Tân từ: có những môn học sinh viên phải có kiến thức từ một số môn học trước
GIAOVIEN(MAGV,HOTEN,HOCVI,HOCHAM,GIOITINH,NGSINH,NGVL,
HESO, MUCLUONG, MAKHOA)
Tân từ: mã giáo viên để phân biệt giữa các giáo viên, cần lưu trữ họ tên, học vị, ọc hàm, giới tính, ngày sinh, ngày vào làm, hệ số, mức lương và thuộc một khoa.
GIANGDAY(MALOP,MAMH,MAGV,HOCKY, NAM,TUNGAY,DENNGAY)
Tân từ: mỗi học kỳ của năm học sẽ phân công giảng dạy: lớp nào học môn gì do iáo viên nào phụ trách.
KETQUATHI (MASV, MAMH, LANTHI, NGTHI, DIEM, KQUA)
Tân từ: lưu trữ kết quả thi của sinh viên: sinh viên nào thi môn học gì, lần thi thứ mấy, gày thi là ngày nào, điểm thi bao nhiêu và kết quả là đạt hay không đạt.
 
Tóm tắt các ký hiệu
3. Ràng buộc toàn vẹn
 RBTV (Integrity Constraint) là những:
 Qui tắc,
 Điều kiện,
 Ràng buộc ần được thỏa mãn trong một thể hiện của CSDL uan hệ.
 RBTV được mô tả khi định nghĩa lược đồ quan hệ
 RBTV được kiểm tra khi các quan hệ có thay đổi
3.1 Siêu khóa (super key)
3.2 Khóa (key)
3.3 Khóa chính (primary key)
3.4 Tham chiếu
3.5 Khóa ngoại (foreign key)
3.1 Siêu khóa (super key)
 Siêu khóa: là một tập con các thuộc tính của Q+ à giá trị của chúng có thể phân biệt 2 bộ khác hau trong cùng một thể hiện TQ bất kỳ.

 Siêu khóa là tập các thuộc tính dùng để xác định ính duy nhất của mỗi bộ trong quan hệ
 Một quan hệ có ít nhất một siêu khóa (Q+) và có hể có nhiều siêu khóa.
Ví dụ: Các siêu khóa của quan hệ SINHVIEN là: {MaSV};{MaSV,Hoten};{Hoten};{Noisinh,Hoten}…
3.2 Khóa (key)
 Khóa: K là khóa của quan hệ R, thỏa mãn 2 điều kiện:
– K là một siêu khóa.
– K là siêu khóa “nhỏ nhất” (chứa ít thuộc tính nhất và hác rỗng) nghĩa là:
 Thuộc tính tham gia vào một khóa gọi là thuộc tính hóa, ngược lại là thuộc tính không khóa.
 Ví dụ 1: SINHVIEN (MASV, HOTEN, NGSINH, GIOITINH, NOISINH, MALOP)
 Các siêu khóa của quan hệ SINHVIEN là:
{MaSV};{MaSV,Hoten};{Hoten};{Hoten,Gioitinh};{Noisinh,Hoten};
{MaSV,Hoten,Gioitinh,Noisinh}…
 => Khóa của quan hệ SINHVIEN có thể là: {MaSV}; {Hoten}
 Ví dụ 2: GIANGDAY(MALOP,MAMH,MAGV,HOCKY, NAM,TUNGAY,DENNGAY)
 Khóa của quan hệ GIANGDAY là:
K={MaGV,MaMH,MaLop}
=> Thuộc tính khóa sẽ là: MaGV,MaMH,MaLop
Nhận xét
 Giá trị của khóa dùng để nhận biết một bộ trong uan hệ.
 Khóa là một đặc trưng của lược đồ quan hệ, hông phụ thuộc vào thể hiện quan hệ.
 Khóa được xây dựng dựa vào ý nghĩa của một số huộc tính trong quan hệ.
 Lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa.
3.3 Khóa chính (primary key)
 Định nghĩa: Khi cài đặt trên một DBMS cụ thể, ếu quan hệ có nhiều hơn một khóa, ta chỉ ược chọn một và gọi là khóa chính
 Ký hiệu: Các thuộc tính nằm trong khóa chính hi liệt kê trong quan hệ phải được gạch dưới.
 Ví dụ:
– SINHVIEN (MaSV,Hoten,Gioitinh,Noisinh,Malop)
– GIANGDAY(Magv,Mamh,Malop,Hocky,Nam)
3.4 Tham chiếu
 Một bộ trong quan hệ R, tại thuộc tính A nếu nhận một giá trị từ ột thuộc tính B của quan hệ S, ta gọi R tham chiếu S
– Bộ được tham chiếu phải tồn tại trước
3.5 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 ác 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: Cho 2 quan hệ
LOP (Malop,Tenlop,Siso,Khoahoc)
SINHVIEN(MaSV,Hoten,Gioitinh,Noisinh,Malop)
 Thuộc tính Malop trong quan hệ LOP là khóa chính ủa quan hệ LOP.
 Thuộc tính Malop trong quan hệ SINHVIEN là khóa goại, tham chiếu đến Malop trong quan hệ LOP
Nhận xét
 Trong một lược đồ quan hệ, một thuộc tính vừa có thể tham gia ào khóa chính, vừa tham gia vào khóa ngoại.
 Khóa ngoại có thể tham chiếu đến khóa chính trên cùng một lược ồ quan hệ.
 Có thể có nhiều khóa ngoại tham chiếu đến cùng một khóa chính.
 Ràng buộc tham chiếu = Ràng buộc khóa ngoại
 Ví dụ:
4. Các đặc trưng của quan hệ
 Thứ tự các bộ trong quan hệ là không quan trọng