CSDL

CSDL

1. Vai trò

2. Tổng quan

   • Dữ liệu
     • Khái niệm
       • Những số liệu rời rạc
       • Mô tả những sự kiện, sự vật, hiện tượng
       • Được chọn lọc để lưu trữ với một mục đích nào đó
   • CSDL
     • Khái niệm
       • Tập dữ liệu có liên quan
       • Gắn với một ngữ nghĩa
     • Đặc trưng
       • Biểu diễn 1 phần thế giới thực
       • Được sinh ra với ục đích xác định, phục vụ ứng dụng và người dùng
       • Không phải là một tập dữ liệu ngẫu nhiên
   • Hệ quản trị CSDL
     • Khái niệm
       • Tập hợp các chương trình
       • Cho phép người dùng tạo và duy trì CSDL
     • Chức năng
       • Định nghĩa: Khai báo khung dữ liệu và mô tả chi tiết về dữ liệu
       • Xây dựng: Lưu trữ dữ liệu vào phương tiện lưu trữ
       • Xử lý: Truy vấn, truy cập, phát sinh báo cáo
       • Chia sẻ: Cho phép nhiều người dùng cùng truy cập
       • Bảo vệ: Đảm bảo an toàn trước sự cố và truy cập trái phép
     • Đặc tính
       • Tính tự mô tả
         • Chứa cả CSDL và mô tả CSDL
           • Mô tả CSDL gọi là Metadata
       • Cô lập giữa chương trình và dữ liệu
         • Hệ QT CSDL quản lý CSDL và metadata của nó
         • Chương trình chỉ truy cập dữ liệu thông qua hệ QT CSDL
       • Trừu tượng hoá dữ liệu
         • Trình bày dữ liệu ở mức trừu tượng
         • Che đi các chi tiết lưu trữ và cài đặt
         • Dùng mô hình dữ liệu để trừu tượng hoá DL
       • Hỗ trợ nhiều khung nhìn dữ liệu
     • Các vai trò trong hệ QTCSDL
       • Quản trị viên (Database Administrator - DBA)
         • Cấp quyền truy cập
         • Điều phối và giám sát sử dụng
       • Thiết kế viên (Database Designer)
         • Lựa chọn cấu trúc phù hợp để lưu trữ
         • Quyết định dữ liệu nào cần lưu trữ
         • Liên hệ người dùng để biết yêu cầu
       • Lập trình viên (Database programmer)
         • Lập trình chức năng
       • Người dùng cuối (End User)
         • Người ít sử dụng
           • Người quản lý
           • Ít truy cập, nhưng truy vấn phức tạp
         • Người sử dụng thường xuyên
           • Nhân viên
           • Thường xuyên truy cập, dùng các tính năng định sẵn
         • Người sử dụng đặc biệt
           • Kỹ sư, nhà khoa học
           • Thông thạo CSDL, tự xây dựng truy vấn
     • Tính năng
       • Kiểm soát dư thừa dữ liệu
       • Chia sẻ dữ liệu
       • Hạn chế truy cập không được phép
       • Cung cấp nhiều giao diện
       • Đảm bảo các RBTV
       • Sao lưu dữ liệu
   • Mô tả dữ liệu
     • Mô hình dữ liệu
       • Khái niệm
         • Liên hệ giữa các khái niệm mô tả dữ liệu
         • Các phép toán cơ bản trên dữ liệu
       • Phân loại
         • Mô hình mức cao
           • Mô hình thực thể kết hợp Mô hình đối tượng
           • Các khái niệm gần gũi người dùng
           • Tự nhiên giàu ngữ nghĩa
         • Mô hình cài đặt
           • Mô hình quan hệ Mô hình mạng Mô hình phân cấp
           • Người dùng có thể hiểu
           • Không quá xa dữ liệu trên máy tính
         • Mô hình mức thấp
           • Mô tả cách CSDL được lưu trong máy tính
     • Lược đồ quan hệ
       • Là các mô tả về cấu trúc và ràng buộc trên CSDL
     • Thể hiện CSDL
       • Là dữ liệu hiện thời trong CSDL tại một thời điểm
     • Kiến trúc 3 lược đồ
       • Gồm 3 lược đồ
         • Mức trong
           • Mô tả cấu trúc vật lý
         • Mức luận lí
           • Mô tả toàn thể CSDL với người dùng
           • Che đi cấu trúc vật lý
         • Mức ngoài
           • Mô tả 1 phần CSDL cho 1 nhóm người dùng
           • Che đi phần còn lại
       • Tính độc lập dữ liệu
         • Độc lập logic
           • Có thể thay đổi lược đồ luận lý mà không cần thay đổi lược đồ ngoài và chương trình
         • Độc lập vật lý
           • Có thể thay đổi lược đồ trong mà không làm thay đổi lược đồ logic và lược đồ ngoài
   • Ngôn ngữ CSDL
     • Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (Data Definition Language - DDL)
       • Ngôn ngữ lưu trữ dữ liệu (Storage Definition Language - SDL)
         • Định nghĩa lược đồ trong
       • Ngôn ngữ định nghĩa khung nhìn (View definition Language - VDL)
         • Định nghĩa lược đồ ngoài
     • Ngôn ngữ thao tác dữ liệu (Data Manipulation Language - DML)
       • Cho phép truy xuất, thêm, sửa, xoá dữ liệu
       • Mức cao (Phi thủ tục)
       • Mức thấp (Thủ tục)

3. Mô hình thực thể kết hợp (Entity Realtionship - ER)

   • Phần này làm bài tập
   • Một số khái niệm
     • Thực thể
       • Là một đối tượng của thế giới thực
       • Thực thể phụ thuộc
         • Tồn tại phụ thuộc vào thực thể khác
       • Thực thể yếu
         • Không có khoá
         • Phải tham gia MKH với thực thể chính
     • Thuộc tính
       • Khái niệm
         • Là đặc trưng của thực thể
         • Mang giá trị cụ thể
       • Phân loại
         • Đơn trị
           • Chỉ chứa 1 giá trị
           • Ký hiệu: hình ovan với tên thuộc tính bên trong
         • Đa trị
           • Nhận nhiều gái trị
           • Ký hiệu: Hai hình ovan lồng nhau với tên thuộc tính bên trong
         • Kết hợp
           • Thuộc tính gồm nhiều thuộc tính khác
         • Suy diễn
           • Giá trị tính từ thuộc tính khác
           • Ký hiệu: Hình ovan nét đứt với tên thuộc tính bên trong
     • Loại thực thể
       • Tập các thực thể giống nhau
     • Khoá
       • Khái niệm
         • Là tập thuộc tính giúp định danh thực thể
         • Ký hiệu: Gạch chân tên thuộc tính
       • Khoá hợp: Khoá gồm nhiều thuộc tính
     • Mối kết hợp
       • Là liên kết giữa các thực thể
     • Loại mối kết hợp
       • Tập các mối kết hợp tương tự nhau
       • Ký hiệu: Hình thoi với tên MKH bên trong
     • Bản số
       • Ràng buộc số lượng thực thể tham gia MKH
       • Maxcard: Số lần tối đa
       • Mincard: Số lần thối thiểu
   • Giới thiệu
     • Do Dr. Peter Pin-Shan Chen đề xuất
     • Ra đời năm 1976
     • The Entity - Relationship Model - Toward a Unified View of Dataa
     • Là mô hình chuẩn cho hệ thống từ điển tài nguyên (Infomation Resource Dictionary System IRDS)
   • Một số nguyên tắt
     • Một thuộc tính dùng để mô tả đặc trưng cho duy nhất một thực thể
     • Tất cả các nhánh nối với mối kết hợp phải là nhánh bắt buộc
     • Nếu một thuộc tính phụ thuộc vào một thuộc tính khác thì phải định nghĩa thực thể bổ sung

4. Mô hình dữ liệu quan hệ

   • Giới thiệu
     • Dr. Edgar Frank Codd
     • 6/1970
     • A Relation Model for Large Shared Data Banks”, Communications of ACM
     • Là cơ sở của SQL Server
   • Các khái niệm
     • Mô hình quan hệ
       • Quan trọng
       • Quan hệ (Relation)
         • Là một bảng dữ liệu
         • Các dòng thể hiện thực thể hoặc MKH
         • Tiêu đề cột cho biết ý nghĩa các giá trị trên dòng
       • Thuộc tính (Attribute)
         • Là các tiêu đề cột của quan hệ
       • Bộ (Tuple)
         • Là một dòng của quan hệ
       • Miền giá trị
         • Tập hợp các giá trị mà một thuộc tính có thể nhận
         • Các giá trị là nguyên tố (atomic), không thể chia nhỏ
         • Mô tả bằng kiểu dữ liệu và định dạng
       • Lược đồ
         • Ký hiệu: R(A1, A2, A3, ..., An)
         • Ai nhận gái trị trong miền giá trị tương ứng, ký hiệu: dom(Ai)
         • Bậc lược đồ là n
     • Khoá
       • Khoá
         • Là siêu khoá có ít thuộc tính nhất
         • Là đặc trưng của lược đồ, không phụ thuộc vào thể hiện quan hệ
         • Một lược đồ có thể có nhiều khoá
       • Siêu khoá
         • Là tập các thuộc tính dùng định danh mỗi bộ
           • Tập tất cả thuộc tính là một siêu khoá
       • Khoá chính
         • Các thuộc tính phải khác null
         • Là khoá đơn giản nhất
       • Khoá ngoại
         • FK cùng miền giá trị với PK
         • Với mọi t2 thuộc R2 luôn tồn tại t1 thuộc R1 sao cho t2[FK] = t1[PK]
         • 1 thuộc tính có thể vừa là PK vừa là FK
   • Đặc trưng
     • Thứ tự giữa các BỘ trong quan hệ KHÔNG quan trọng
     • Thứ tự giữa các GIÁ TRỊ trong LÀ quan trọng
     • Các giá trị hoặc là nguyên tố, hoặc là null
     • Các bộ không trùng nhau
   • Qui tắc chuyển ER sang quan hệ
     • Tập thực thể
       • Mỗi tập thực thể chính là 1 quan hệ
         • Tên tập thực thể là tên quan hệ
         • Các thuộc tính đơn của tập thực thể là các thuộc tính của quan hệ
         • Các thuộc tính kết hợp: gộp lại hoặc tách ra
         • Các thuộc tính đa trị: tạo thành một quan hệ mới
       • Mõi tập thực thể yếu là 1 quan hệ
         • Giống tập thực thể chính
         • Thêm khoá của tập thực thể chính ứng với tập thực thể yếu vào quan hệ
         • Khoá của quan hệ là kết hợp khoá yếu của thực thể yếu và khoá của thực thể chính
     • Mối kết hợp
       • (1 - 1) hoặc (1 - n)
         • Thêm khoá của quan hệ phía ÍT vào quan hệ phía NHIỀU
         • Thêm thuộc tính riêng vào quan hệ phía NHIỀU
       • (n - n)
         • Tạo thực thể mới với tên của MKH
         • Thuộc tính là khoá của các bên liên quan và thuộc tính riêng
         • Khoá là khoá của các bên liên quan

5. Đại số quan hệ

   • Một số đặc điểm
     • Biến là các quan hệ
     • Hằng là các thể hiện quan hệ
     • Toán tử là các thao tác tạo thành quan hệ mới
     • Biểu thức là chuỗi các phép toán trên quan hệ
     • Kết quả của biểu thức là quan hệ
   • Các phép toán tập hợp
     • Phép hội ∪
       • Là một quan hệ gồm các bộ thuộc r, hoặc thuộc s, hoặc thuộc cả 2 (Loại bỏ bộ trùng)
       • r ∪ s = {t|t ∈ r ∨ t ∈ s}
     • Phép giao ∩
       • Là một quan hệ gồm các bộ đồng thời thuộc r và s
       • r ∩ s = {t|t ∈ r ∧ t ∈ s}
     • Phép hiệu -
       • Là một quan hệ gồm các bộ thuộc r mà không thuộc s
       • r - s = {t|t ∈ r ∧ t ∉ s}
     • Chỉ thực hiện trên các quan hệ khả hợp
       • Hai quan hệ cùng bậc
       • Tất cả thuộc tính tương ứng nhau có cùng miền giá trị
     • Kết quả là 1 quan hệ có các thuộc tính cùng tên
     • Tính chất
       • Giao hoán
       • Kết hợp
   • Phép chọn
     • Chọn các bộ r thoả điều kiện p
     • σ_p (r)
       • p biểu thức gồm các mệnh đề so sánh
     • Kết quả trả về luôn có cùng danh sách thuộc tính với r
     • σ_p1 (σ_p2 (r))=σ_p2 (σ_p1 (r))=σ_(p1 ∧p2) (r)
   • Phép chiếu
     • Chọn ra một vài cột của r
     • π_(A1,A2,…,Ak) (r)
     • π_(A1,A2,…,An) (π_(A1,A2,…,Am) (r))=π_(A1,A2,…,An) (r) nếu n<m
     • A1, A2, ... có thể là các biểu thức quan hệ liên quan đến hằng số và các thuộc tính trong r
   • Tích Cartesian
     • Chọn ra 1 quan hệ với mỗi bộ là tổ hợp giữa 1 bộ trong r và 1 bộ trong s
     • r x s
     • Nếu r có u bộ và s có v bộ thì r x s có u x v bộ
     • Nếu r có n thuộc tính, s có m thuộc tính thì r x s có m + n thuộc tính
   • Phép kết
   • Phép chia

6. Phép tính quan hệ

7. Phụ thuộc hàm và dạng chuẩn

   • Phụ thuộc hàm
     • Khái niệm
       • Phụ thuộc hàm đầy đủ
         • Xét X->Y, nếu tồn tại tập con X' của X sao cho X' -> Y thì Y phụ thuộc hàm đầy đủ vào X
       • Phụ thuộc hàm
         • X -> Y với X là vế trái, Y là vế phải
         • Với hai thuộc tính t1, t2 của một bộ r bất kỳ, nếu t1[X] = t2[X] thì t1[Y] = t2[y]
     • Ý nghĩa
       • Phụ thuộc hàm dùng đánh giá kết quả thiết kế CSDL
     • Luật dẫn
       • Với mọi Y là tập con của X, ta có X->Y
       • Nếu X->Y và Z là tập con của W thì X,W -> Y,Z
       • X->Y và Y->Z thì X->Z
       • X->Y và Y,W -> Z thì X,W -> Z
       • X -> Y, X -> Z => X -> Y, Z
       • X -> Y và Z là tập con của Y thì X -> Z
   • Dạng chuẩn
     • Dạng chuẩn 1
       • Đặc điểm
         • Không lặp, Không kép
         • Trùng lắp dữ liệu cao
       • Biến đổi về DC1
         • Cách 1: Điền đầy đủ dữ liệu vào các chỗ còn trồng
         • Cách 2: Xác định khoá và tách các giá trị lặp kép thành quan hệ mới
     • Dạng chuẩn 2
       • Thuộc tính phụ thuộc đầy đủ
         • A PTĐĐ vào X nếu X -> A là một phụ thuộc hàm đầy đủ
       • Đặc điểm
         • Đã đạt dạng chuẩn 1
         • Thuộc tính không khoá phụ thuộc đầy đủ vào thuộc tính khoá
         • Tồn tại trùng lắp dữ liệu
       • Biến đổi về DC2
         • B1: Xác định khoá chính trên quan hệ đạt DC1
         • B2: Xác định các phụ thuộc hàm gây ra thuộc tính không khoá không phụ thuộc đầy đủ vào thuộc tính khoá
         • B3: Nếu tồn tại phụ thuộc hàm không đầy đủ trên khoá chính thì xoá chúng ở quan hệ cũ và đưa vào quan hệ mới
     • Dạng chuẩn 3
       • Thuộc tính phụ thuộc bắt cầu
         • X→Y∈F+
         • A∉(Y∪X)
         • Y→A∈F+
         • Y→X ∉F+
       • Đặc điểm
         • Đạt dạng chuẩn 2
         • Tất cả thuộc tính không khoá không phụ thuộc bắt cầu vào thuộc tính khoá
         • Là dạng chuẩn tối thiểu trong thiết kế CSDL
       • Biến đổi về DC3
         • Xác định thuộc tính khoá trong quan hệ đạt DC 2
         • Xác định PTH gây ra thuộc tính không khoá bắt cầu vào khoá
         • Xoá PTH đó bằng cách đưa nó vào quan hệ mới
   • Thiết kế CSDL mức quan niệm
     • Thiết kế mô hình dữ liệu mức quan niệm (ER)
     • Chuyển MHDL sang mức logic (ER -> QH)
     • Với mỗi quan hệ xác định tập PTH
     • Nâng chuẩn lược đồ quan hệ
     • Đánh giá chất lượng lược đồ bằng tiêu chuẩn dạng chuẩn

8. Ràng buộc toàn vẹn

   • Khái niệm
     • RBTV được phát hiện từ ngữ nghĩa hoặc thể hiện của dữ liệu
     • Đảm bảo ngữ nghĩa của dữ liệu cũng như tính đúng đắn của dữ liệu và mô hình dữ liệu
     • Mọi thể hiện của quan hệ luôn luôn phải thoả RBTV
     • Được phát hiện và khai báo bởi thiết kế viên
     • Được định nghĩa trên một hoặc liên quan nhiều quan hệ
   • Đặc trưng
     • Bối cảnh
       • Là các quan hệ có khả năng vi phạm RBTV khi cập nhật dữ liệu
     • Nội dung
       • Thể hiện bằng lời nói
       • Thể hiện bằng ngôn ngữ hình thức
     • Bảng tầm ảnh hưởng
       • Xác định các thao tác cần kiểm tra trên từng bối cảnh
   • Phân loại
     • RBTV liên quan đến 1 quan hệ
       • Miền giá trị
         • Ràng buộc giá trị cho thuộc tính
           • Liên tục
             • VD: Phụ cấp của mỗi công việc trong đề tài không được vượt quá 20 triệu
           • Rời rạc
             • VD: Giới tính của giáo viên phải là ‘Nam’ hoặc ‘Nữ’
       • Liên bộ
         • Sự tồn tại của một hay nhiều bộ liên quan đến sự tồn tại của một hay nhiều bộ khác
         • RB khoá chính
         • RB duy nhất
         • Ví dụ
           • Tên bộ môn là duy nhất
           • Một giáo viên được tham gia tối đa 5 công việc trong tất cả đề tài
       • Liên thuộc tính
         • Ràng buộc giữa các thuộc tính trong cùng một quan hệ
         • Ví dụ
           • Một giáo viên không trực tiếp quản lý chuyên môn chính mình
           • Ngày bắt đầu của đề tài luôn nhỏ hơn ngày kết thúc của đề tài
     • RBTV liên quan đến nhiều quan hệ
       • Tham chiếu
         • RB khoá ngoại
         • Giá trị xuất hiện tại các thuộc tính của quan hệ nào đó phải tham chiếu đến giá trị khoá chính của một quan hệ cho trước
         • Thường có bối cảnh là hai qaun hệ
         • Ví dụ
           • Mọi giáo viên phải thuộc về một bộ môn cụ thể
           • Trưởng bộ môn phải là một giáo viên
       • Liên bộ, liên quan hệ
         • Xảy ra giữa các bộ trên nhiều quan hệ khác nhau
         • Ví dụ
           • Mỗi đề tài phải có ít nhất một công việc thuộc về đề tài đó
           • Mỗi bộ môn phải có ít nhất một giáo viên
       • Liên thuộc tính. liên quan hệ
         • Xảy ra giữa các thuộc tính trên nhiều quan hệ khác nhau
         • Ví dụ
           • VD: Phụ cấp của một công việc trong đề tài luôn luôn nhỏ hơn kinh phí của đề tài đó
           • Ngày sinh của trưởng bộ môn phải nhỏ hơn ngày nhận chức
       • Thuộc tính tổng hợp
         • Đảm bảo quan hệ giữa thuộc tính tổng hợp và các thuộc tính nguồn
         • VD: Số giáo viên của một bộ môn phải bằng tổng số lượng giáo viên thuộc bộ môn đó đó
       • Chu trình
         • VD: Nhân viên chỉ được phân công vào các đề án do phòng ban của mình phụ trách
         • CSDL được biểu diễn bằng đồ thị có đường khép kín