Bài giảng cơ sở dữ liệu chương 3 mô hình dữ liệu quan hệ

Chương 3
Mô hình dữ liệu quan hệ
(Relational Data Model)

Nội dung chi tiết
ƒ Giới thiệu
ƒ Các khái niệm của mô hình quan hệ
ƒ Ràng buộc toàn vẹn
ƒ Các đặc trưng của quan hệ
ƒ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

2


Giới thiệu
ƒ Do Dr. E. F. Codd đưa ra 6/1970
ƒ Cung cấp một cấu trúc dữ liệu đơn giản và đồng bộ
- Mô hình dữ liệu quan hệ là mô hình được nghiên
cứu nhiều nhất, và thực tiễn đã cho thấy rằng nó
có cơ sở lý thuyết vững chắc nhất. Mô hình dữ
liệu này cùng với mô hình thức thể kết hợp đang
được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích và
thiết kế CSDL hiện nay.
ƒ Có nền tảng lý thuyết vững chắc
- Lý thuyết tập hợp
ƒ Là cơ sở của các HQT CSDL thương mại
- Oracle, DB2, SQL Server…
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

3

Nội dung chi tiết
ƒ Giới thiệu
ƒ Các khái niệm của mô hình quan hệ

-

Quan hệ (Relation)
Thuộc tính (Attribute)
Lược đồ (Schema)
Bộ (Tuple)
Miền giá trị (Domain)

ƒ Ràng buộc toàn vẹn
ƒ Các đặc trưng của quan hệ
ƒ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

4


Quan hệ
ƒ Các thông tin lưu trữ trong CSDL được tổ chức
thành bảng (table) 2 chiều gọi là quan hệ
ƒ Tên bảng (table) là tên quan hệ
1 cột là 1 thuộc tính của nhân viên
TENNV

HONV

NGSINH

DCHI

PHAI

Tung

Nguyen

Hang

Bui

Nhu
Hung

LUONG

PHG

12/08/1955

638 NVC Q5

Nam

40000

5

07/19/1968

332 NTH Q1

Nu

25000

4

Le

06/20/1951

291 HVH QPN

Nu

43000

4

Nguyen

09/15/1962

Ba Ria VT

Nam

38000

5

1 dòng là 1 nhân viên
Tên quan hệ là NHANVIEN
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

5

Quan hệ (tt)
ƒ Quan hệ gồm
- Tên (tên của table)
- Tập hợp các cột
y Cố định
y Được đặt tên
y Có kiểu dữ liệu
- Tập hợp các dòng
y Thay đổi theo thời gian
ƒ Một dòng ~ Một thực thể
ƒ Quan hệ ~ Tập thực thể
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

6


Thuộc tính
ƒ Tên các cột của quan hệ

ƒ Mô tả ý nghĩa cho các giá trị tại cột đó
Thuộc tính
TENNV

HONV

NGSINH

DCHI

PHAI

Tung

Nguyen

Hang

Bui

Nhu

Le

06/20/1951

Hung

Nguyen

09/15/1962

LUONG

PHG

12/08/1955

638 NVC Q5

Nam

40000

5

07/19/1968

332 NTH Q1

Nu

25000

4

291 HVH QPN

Nu

43000

4

Ba Ria VT

Nam

38000

5

ƒ Tất cả các dữ liệu trong cùng 1 một cột đều có
dùng kiểu dữ liệu
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

7

Lược đồ
ƒ Lược đồ quan hệ
- Tên của quan hệ
- Tên của tập thuộc tính
Lược đồ quan hệ
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG)

Là tập hợp

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

8

Lược đồ (tt)
ƒ Lược đồ CSDL
- Gồm nhiều lược đồ quan hệ
Lược đồ CSDL

NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG)
PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, TRPHG, NG_NHANCHUC)
DIADIEM_PHG(MAPHG, DIADIEM)
THANNHAN(MA_NVIEN, TENTN, PHAI, NGSINH, QUANHE)
DEAN(TENDA, MADA, DDIEM_DA, PHONG)

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

9

Bộ (tuple)
ƒ Là các dòng của quan hệ (trừ dòng tiêu đề - tên
của các thuộc tính)
ƒ Thể hiện dữ liệu cụ thể của các thuộc tính trong
quan hệ
<Tung, Nguyen, 12/08/1955, 638 NVC, Q5, Nam, 40000, 5>
Dữ liệu cụ thể
của thuộc tính

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

10

Miền giá trị (domain of values)
ƒ Là tập các giá trị nguyên tố gắn liền với một thuộc tính
- Kiểu dữ liệu cơ sở
y Chuỗi ký tự (string)
y Số (integer)
- Các kiểu dữ liệu phức tạp
y Tập hợp (set)
y Danh sách (list)
Không được chấp nhận
y Mảng (array)
y Bản ghi (record)
ƒ Ví dụ
- TENNV: string
- LUONG: integer
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

11

Định nghĩa hình thức
ƒ 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 QH
- Bậc của lược đồ quan hệ là số lượng thuộc tính trong
lược đồ
- NHANVIEN(MANV:integer, TENNV:string, HONV:string,
NGSINH:date, DCHI:string, PHAI:string,
LUONG:integer, PHONG:integer)
y NHANVIEN là một lược đồ bậc 8 mô tả đối tượng

nhân viên
y MANV là một thuộc tính có miền giá trị là số nguyên
y TENNV là một thuộc tính có miền giá trị là chuỗi ký tự
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

12


Định nghĩa hình thức (tt)
ƒ Quan hệ (hay thể hiện 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=<v1, v2, …, vn>
y Mỗi vj là một phần tử của miền giá trị DOM(Aj)
hoặc giá trị rỗng
TENNV

HONV

NGSINH

DCHI

PHAI

t1

Tung

Nguyen

t2

Hang

Bui

LUONG

PHG

12/08/1955

638 NVC Q5

Nam

40000

5

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

vi
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

13

Tóm tắt các ký hiệu
ƒ Lược đồ quan hệ R bậc n
- R(A1, A2, …, An)
ƒ Tập thuộc tính của R
- R+
ƒ Quan hệ (thể hiện quan hệ)
- R, S, P, Q
ƒ Bộ
- t, u, v
ƒ Miền giá trị của thuộc tính A
- DOM(A) hay MGT(A)
ƒ Giá trị tại thuộc tính A của bộ thứ t
- t.A hay t[A]
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

14


Nội dung chi tiết
ƒ Giới thiệu
ƒ Các khái niệm của mô hình quan hệ

ƒ Ràng buộc toàn vẹn
- Siêu khóa (Super key)
- Khóa
- Khóa chính (Primary key)
- Tham chiếu
- Khóa ngoại (Foreign key)
ƒ Các đặc trưng của quan hệ
ƒ Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

15

Ràng buộc toàn vẹn
ƒ RBTV (Integrity Constraint)
- Là những qui tắc, điều kiện, ràng buộc
cần được thỏa mãn cho mọi thể thiện
của CSDL quan hệ
ƒ RBTV được mô tả khi định nghĩa lược đồ
quan hệ
ƒ RBTV được kiểm tra khi các quan hệ có
thay đổi
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

16


Siêu khóa (Super Key)
ƒ Các bộ trong quan hệ phải khác nhau từng đôi một
ƒ Siêu khóa (Super Key)
- Gọi SK là một tập con khác rỗng các thuộc tính

của R
- SK là siêu khóa khi
Hoặc:

∀r, ∀ t1,t2 ∈ r,

t1 ≠ t2

⇒

t1.SK

≠

t2.SK

∀r, ∀ t1,t2 ∈ r,

t1 ≠ t2

⇒

t1[SK]

≠

t2[SK]

- Siêu khóa là tập các thuộc tính dùng để xác định
tính duy nhất của mỗi bộ trong quan hệ

- Mọi lược đồ quan hệ có tối thiểu một siêu khóa
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

17

Vd: Siêu khóa
SINH VIEN

TENSV

NGAYSINH

NOISINH

Nguyễn Văn A

10/10/1987

TP.HCM

Nguyễn Văn A

11/03/1988

TP.HCM

Trần Văn B

10/04/1988

AN GIANG

Nguyễn Thị C

27/02/1988

CAN THO

Trong VD trên thì ta có thể có các siêu khóa sau:
ƒ {TENSV,NGAYSINH}
ƒ {TENSV,NGAYSINH,NOISINH}
ƒ {TENSV,NOISINH} không phải là siêu khóa do có dòng
1,2 trùng nhau
ƒ Giả sử cột NGAYSINH có một dòng chứa giá trị rỗng thì
siêu khóa {TENSV,NGAYSINH} không tồn tại
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

18


Khóa (Key)
ƒ Định nghĩa
- Gọi K là một tập con khác rỗng các thuộc tính của R
- K là khóa nếu thỏa đồng thời 2 điều kiện
y K là một siêu khóa của R
∀ K’ ⊂ K , K’ ≠ K , K’ không phải là siêu khóa của R
ƒ Nhận xét
- Giá trị của khóa dùng để nhận biết một bộ trong quan hệ
- Khóa là một đặc trưng của lược đồ quan hệ, không phụ
thuộc vào thể thiện 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
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

19

Khóa chính (Primary Key)
ƒ Xét lược đồ quan hệ
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHONG)

- Có 2 khóa
y MANV
y HONV, TENNV, NGSINH
- Khi cài đặt quan hệ thành bảng (table)
y Chọn 1 khóa làm cơ sở để nhận biết các bộ
∗ Khóa có ít thuộc tính hơn
y 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, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHONG)
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

20


Tham chiếu (Reference)
ƒ 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
S

R

TENPHG

MAPHG

Nghien cuu

5

Dieu hanh

4

Quan ly

1

TENNV

HONV

NGSINH

DCHI

PHAI

LUONG

MAPHG
5

Tung

Nguyen

12/08/1955

638 NVC Q5

Nam

40000

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

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

21

Khóa ngoại (Forein Key)
ƒ 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
y Các thuộc tính trong FK phải có cùng miền giá
trị với các thuộc tính khóa chính của S
y 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
ƒ Ví dụ
NHANVIEN( MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, MAPHG )
PHONGBAN(TENPHG, MAPHG)
Khóa ngoại
Khóa chính
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

22


Khóa ngoại (tt)
ƒ Nhận xét
- 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
- Có thể có nhiều khóa ngoại tham chiếu đến cùng
một khóa chính
- Ràng buộc tham chiếu = Ràng buộc khóa ngoại
- Tên của khóa ngoại không bắt buộc phải trùng
tên với tên của khóa chính mà nó được tham
chiếu
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

23

Khóa ngoại (tt)

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

24


Nội dung chi tiết
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ

Giới thiệu
Các khái niệm của mô hình quan hệ
Ràng buộc toàn vẹn
Các đặc trưng của quan hệ
Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

25

Các đặc trưng của quan hệ
ƒ Thứ tự các bộ trong quan hệ là không quan trọng
HONV

TENNV

NGSINH

DCHI

PHAI

Nguyen

Tung

Bui

Hang

LUONG

PHG

12/08/1955

638 NVC Q5

Nam

40000

5

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

ƒ Thứ tự giữa các giá trị trong một bộ là quan trọng
Bộ <Nguyen, Tung, 12/08/1955, 638 NVC Q5, Nam, 40000, 5>

khác
Bộ <Nguyen, Tung, 12/08/1955, 638 NVC Q5, 40000, Nam, 5>
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

26


Các đặc trưng của quan hệ (tt)
ƒ Mỗi giá trị trong một bộ
- Hoặc là một giá trị nguyên tố

- Hoặc là một giá trị rỗng (null)
- Các thuộc tính gộp hoặc thuộc tính đa trị
không được phép tồn tại
ƒ Trong một quan hệ Không có bộ nào trùng nhau

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

27

Nội dung chi tiết
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ

Giới thiệu
Các khái niệm của mô hình quan hệ
Ràng buộc toàn vẹn
Các đặc trưng của quan hệ
Chuyển lược đồ E/R sang thiết kế quan hệ
- Các qui tắc chuyển đổi

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

28


Các qui tắc chuyển đổi
ƒ Qui tắc 1: Tập thực thể

- Các tập thực thể chuyển thành các quan hệ có
cùng tên và tập thuộc tính
MANV

NGSINH

LUONG

DCHI

TENPHG

MAPHG

HONV
TENNV

NHANVIEN

PHAI

(1,1)

Lam_viec

(1,1)

(1,n)

La_truong_phong

PHONGBAN
(1,1)

PHONGBAN(MAPHG ,TENPHG)
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG)
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

29

Các qui tắc chuyển đổi (tt)
ƒ Qui tắc 2: Mối quan hệ - Nhiều-Nhiều
Tạo một quan hệ mới có
- Tên quan hệ là tên của mối quan hệ
- Thuộc tính là những thuộc tính khóa của các tập
thực thể liên quan
- Khóa của lược đồ là cả hai khóa của 2 quan hệ n-n
MANV

NGSINH

LUONG

DCHI

DDIEM_DA

HONV
TENNV
PHAI

NHANVIEN
(1,n)

DEAN

THOIGIAN

MADA
TENDA

Phan_cong

(1,n)

PHANCONG(MANV, MADA, THOIGIAN)
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

30


Trường hợp có > 2 QH n-n
MALOP

TENLOP

SISO

LOP

MAMH

TENMH

DVHT

MONHOC

(1,n)

(1,n)
TENGV

MAGV

HOCVI

GIANGVIEN

PhanCong

(1,n)

Phancong(MAGV,MAMH,MALOP)
Khóa của lược đồ QH PhanCong là cả 3 khóa
của 3 thực thể LOP,GIANGVIEN,MONHOC
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

31

Các qui tắc chuyển đổi (tt)
ƒ Qui tắc 3: Mối quan hệ Một-Nhiều
y Thêm vào quan-hệ-một thuộc tính khóa của
quan-hệ-nhiều

MANV

NGSINH

LUONG

DCHI

TENPHG

MAPHG

HONV
TENNV

NHANVIEN

(1,1)

Lam_viec

(1,n)

PHONGBAN

PHAI

NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, MAPHG)
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

32


Các qui tắc chuyển đổi (tt)
ƒ Qui tắc 4: Mối quan hệ - Một-Một
y Hoặc thêm vào quan hệ này thuộc tính khóa
của quan hệ kia
y Hoặc thêm thuộc tính khóa vào cả 2 quan hệ
MANV

NGSINH

LUONG

DCHI

TENPHG

MAPHG

HONV
TENNV

NG_NHANCHUC

NHANVIEN
(1,1)

PHAI

La_truong_phong

PHONGBAN
(1,1)

PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, MANV, NG_NHANCHUC)
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

33

Các qui tắc chuyển đổi (tt)
ƒ Qui tắc 5: Thực thể yếu
- Chuyển thành một quan hệ
y Có cùng tên với thực thể yếu
y Thêm vào thuộc tính khóa của quan hệ liên
quan
MANV

NGSINH

LUONG

DCHI

HONV

TENNV

NHANVIEN

PHAI

(1,n)

Co_than_nhan
(1,1)

THANNHAN

QUANHE
NGSINH
PHAI
TENTN

THANNHAN(MANV, TENTN, PHAI, NGSINH, QUANHE)
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

34


Lược đồ CSDL
SinhVien(MASV, HOTENSV, PHAI, NGAYSINH,
NOISINH,TINH, MALOP)

Lop(MALOP,TENLOP,MAKHOA)

Khoa(MAKHOA,TENKHOA)
Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

35

Bài tập về nhà
ƒ Đọc lại bài giảng
ƒ Chuyển tất cả các bài tập chương trước (Mô hình
E/R sang Mo hình Relation) sang chương này
ƒ Xem trước bài đại số quan hệ - và ngôn ngữ SQL

Cơ sở dữ liệu - Khoa ĐT TH - CĐ KTCN Đồng Nai

36