Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Bài 5: Chuẩn hóa

CƠ SỞ DỮ LIỆU
Bài 5:
CHUẨN HOÁ
13/08/2012 1 HVĐ – THQL
BÀI TOÁN THỰC TẾ
• Xử lý trường hợp phát hiện các phụ thuộc hàm
không tầm thường trong một lược đồ quan hệ
• Ví dụ:
– ThoiKhoaBieu(Lớp, Môn, Gviên, Phòng, Buổi), lược
đồ có tập khoá là {L, GB, PB}. Giả sử tìm thấy phụ
thuộc hàm L→M
– HoaDonBH(Hdsố, Nlập, Mhang, Sluong, Dgia),
lược đồ có khoá duy nhất là HM. Giả sử tìm thấy phụ
thuộc hàm H→N

13/08/2012 HVĐ – THQL 2
MỤC TIÊU
• Kiến thức
– Tiếp cận phân rã
– Tiếp cận tổng hợp
– Phụ thuộc đa trị
• Kỹ năng
– Tìm phân rã thoả các tiêu chuẩn thiết kế
– Xử lý tình huống phát sinh PTH mới
– Xử lý tình huống gặp phụ thuộc đa trị
• Yêu cầu: áp dụng thực tế
13/08/2012 HVĐ – THQL 3
NỘI DUNG
• Tiếp cận phân rã
• Tiếp cận tổng hợp
• Thảo luận tình huống

13/08/2012 HVĐ – THQL 4
TIẾP CẬN PHÂN RÃ
• Tiếp cận phân rã
– Cơ sở lý thuyết
– Thủ tục
– Minh hoạ
• Tiếp cận tổng hợp
• Thảo luận tình huống
13/08/2012 HVĐ – THQL 5
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• Định lý: Với phân rã {(XY), (XZ)}, nếu có X

Y hoặc
X

Z thì phân rã là bảo toàn thông tin
13/08/2012 HVĐ – THQL 6
THỦ TỤC
• Mỗi khi tìm thấy một vi phạm dạng chuẩn,
thực hiện phân rã theo định lý trên
• Tiêu chuẩn đạt được (BTTT, dạng chuẩn cao)
• Vấn đề: BTPT
• Mong muốn
– Bảo toàn thông tin
– Bảo toàn phụ thuộc
– Đạt tối thiểu chuẩn 3

13/08/2012 HVĐ – THQL 7
THUẬT TOÁN
1. Phân rã chỉ gồm lược đồ gốc

2. Nếu tất cả các lược đồ con không vi phạm,
hoặc có vi phạm nhưng kết quả tách không
BTPT thì kết thúc
3. Chọn một lược đồ con nào có vi phạm sao
cho khi tách vẫn BTPT
4. Tách theo vi phạm này
5. Quay về 2

13/08/2012 HVĐ – THQL 8
MINH HOẠ
• Bảo toàn thông tin
• Đặc trưng đầy đủ
• Dạng chuẩn BC
13/08/2012 HVĐ – THQL 9
R(KDHNMLG)
F={
K -> D,
H -> KN,
M -> G,
HM -> L}
H→NK
(KDNHMLG)
(HKN)
(HMLG)
K→D
(KD)
(KNHMLG)
M→G
(MG)
(HML)

THẢO LUẬN
• Làm bài tập
13/08/2012 HVĐ – THQL 10
TIẾP CẬN TỔNG HỢP
• Tiếp cận phân rã
• Tiếp cận tổng hợp
– Cơ sở lý thuyết
– Thủ tục
– Minh hoạ
• Thảo luận tình huống
13/08/2012 HVĐ – THQL 11
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• Định lý: Một phân rã đã bảo toàn phụ thuộc
sẽ bảo toàn thông tin nếu có một lược đồ con
chứa khoá của lược đồ gốc
13/08/2012 HVĐ – THQL 12
THỦ TỤC
• Mỗi PTH phát sinh một lược đồ con
– Bảo toàn phụ thuộc (thật ra đặc trưng đầy đủ)
– Chuẩn BC
– Bổ sung lược đồ từ một khoá để BTTT
• Vấn đề
– Dư thừa lược đồ
– Quá nhiều lược đồ con có khoá tương đương nhau
• Giải quyết
– Tìm phủ tối tiểu trước
– Sát nhập lược đồ con có khoá tương đương nhau và xử
lý dạng chuẩn

13/08/2012 HVĐ – THQL 13

THUẬT TOÁN
• Thay F bởi một phủ tối tiểu
• Phát sinh các lược đồ con, với các khoá thiết kế
• Với các lược đồ con có khoá tương đương
– Sát nhập
– Khử phụ thuộc bắt cầu
• Nếu chưa BTTT, bổ sung lược đồ con tạo bởi
các thuộc tính của một khoá bất kỳ

13/08/2012 HVĐ – THQL 14
KHỬ PHỤ THUỘC BẮC CẦU
• Lược đồ
– R = (GHCDAB)
– F = {GH

AD, AG

B, CD

GH, C

A, BH

C}
• Áp dụng thuật toán:
– F đã tối tiểu
– Phát sinh D = {(GHAD), (AGB), (CDGH), (CA), (BHC)}
– Nhóm (GHAD) và (CDGH) được (GHACD)
khử thuộc tính bắc cầu A, kết quả (GH CD)
– Không bổ sung: D = {(GH CD), (AGB), (CA), (BHC)}

13/08/2012 HVĐ – THQL 15
THẢO LUẬN
• Lược đồ
– R = (ABCDE)
– F = {A

B, B

A, AC

D, BC

E}
• Áp dụng thuật toán:
– F đã tối tiểu
– Phát sinh D = {(AB), (BA), (ACD), (BCE)}
– Nhóm …và khử thuộc tính …, kết quả …
– Kết luận: …
13/08/2012 HVĐ – THQL 16
KẾT QUẢ
• Bảo toàn thông tin
• Đặc trưng đầy đủ F
• Dạng chuẩn tối thiểu 3
• Số lược đồ ít nhất
13/08/2012 HVĐ – THQL 17
MINH HOẠ
• ĐTĐĐ
• BTTT

• BCNF
• Tối thiểu lược đồ con
13/08/2012 HVĐ – THQL 18
R(KDHNMLG)
F={
K -> D,
H -> KN,
M -> G,
HM -> L
} tối tiểu
{(KD),
(HKN),
(MG),
(HML)}
MINH HOẠ

13/08/2012 HVĐ – THQL 19
• Nhớ bổ sung 2 ràng buộc tồn tại
R(GLMPB)
F={
L -> P,
LM -> G,
BL -> M,
BG -> L
BP -> G
} tối thiểu
{(GLMPB),BL,BP,BG}
{ (LP),
(LMG),
(BLMGP,{BL,BG,BP}) }

3NF
1. BTTT
2. ĐTĐĐ
3. 3NF
4. Ít lược đồ nhất
THẢO LUẬN
• Làm bài tập
13/08/2012 HVĐ – THQL 20
SO SÁNH 2 TIẾP CẬN
• Xét lược đồ (GLM) với F = {GM, LMG}
• Để nguyên như thế thì lược đồ (GLM) đạt chuẩn 3
nhưng không đặc trưng đầy đủ F
• Tiếp cận phân rã được lược đồ {(GM), (GL)} đạt
chuẩn BC, BTTT nhưng không BTPT
• Tiếp cận tổng hợp được lược đồ {(GM), (GLM)}
(nếu bổ sung ràng buộc tồn tại) đạt chuẩn BC, BTTT
và ĐTĐĐ
13/08/2012 HVĐ – THQL 21
TRỞ LẠI MỤC TIÊU
• Kiến thức
– Tiếp cận phân rã
– Tiếp cận tổng hợp
– Phụ thuộc đa trị
• Kỹ năng
– Tìm phân rã thoả các tiêu chuẩn thiết kế
– Xử lý tình huống phát sinh PTH mới
– Xử lý tình huống gặp phụ thuộc đa trị
• Yêu cầu: áp dụng thực tế
13/08/2012 HVĐ – THQL 22
THẢO LUẬN TÌNH HUỐNG

• Tiếp cận phân rã
• Tiếp cận tổng hợp
• Thảo luận tình huống
– Tĩnh
– Động
– Phụ thuộc đa trị
13/08/2012 HVĐ – THQL 23
HỆ THỐNG BÁN HÀNG
• Xét lược đồ <R, F>
– R = (HKDNMGL)
– F ={HKN, KD, MG, HML}.
• Thực hiện
– Xác định dạng chuẩn
– Phân rã theo tiếp tập phân rã
– Phân rã theo tiếp cận tổng hợp
• Bỏ M

G, thêm NM

G
13/08/2012 HVĐ – THQL 24
HỆ THỐNG ĐÀO TẠO
• Xét lược đồ <R, F>
– R = (GLMPB)
– F ={LP, LMG, BLM, BGL, BPG}
• Thực hiện
– Xác định dạng chuẩn
– Phân rã theo tiếp tập phân rã
– Phân rã theo tiếp cận tổng hợp
• Bổ sung phụ thuộc hàm L → M

13/08/2012 HVĐ – THQL 25