Bài giảng cơ sở dữ liệu chương 3 ths lê ngọc lãm

CHƯƠNG 3: CHUẨN HOÁ CSDL





MỘT SỐ KHÁI NIỆM
CÁC DẠNG CHUẨN CỦA LƯỢC ĐỒ
QUAN HỆ
CHUẨN HỐ LƯỢC ĐỒ CSDL THƠNG
QUA PHÉP TÁCH

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

1


MỘT SỐ KHÁI NIỆM
1. Lược đồ cơ sở dữ liệu:
 Lược đồ cơ sở dữ liệu là một tập các quan hệ con và các phụ
thuộc hàm liên quan đến một ứng dụng nào đó.
 Có nhiều cách để lưu trữ, tổ chức thông tin đối với một ứng
dụng cụ thể( có thể xây dựng một hoặc nhiều quan hệ để mơ
tả cùng một nội dung). Do đó để quản lý, lưu trữ thông tin
không bị dư thừa, dễ dàng truy xuất, thêm, bớt thì việc chuẩn

hóa các lược đồ quan hệ là rất cần thiết.
 Chuẩn hóa một quan hệ là quá trình biến đổi những dữ liệu
cập nhật( thêm, xóa, sửa) gây nên những dị thường cho quan
hệ thành các dạng phù hợp.
Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

2


MỘT SỐ KHÁI NIỆM

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

3


MỘT SỐ KHÁI NIỆM
2. Thuộc tính khóa (primary key) - Thuộc

tính khơng khóa (nonprimary key)
 Cho lược đồ quan hệ Q (Q+), K Q+ là khóa
chỉ định của Q nếu:
 Thuộc tính AK  A là thuộc tính khóa
 Thuộc tính A K A là thuộc tính khơng
khóa
Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

4


MỘT SỐ KHÁI NIỆM
3. Phụ thuộc hàm đầy đủ (Fully functional dependency)
 Cho lược đồ quan hệ Q với tập thuộc tính Q+
 X,Y là hai tập con khác nhau của Q+, Y được gọi là phụ
thuộc hàm đầy đủ vào X nếu có phụ thuộc hàm khơng hiển
nhiên X Y và Y không phụ thuộc hàm vào bất kỳ tập con
nào của X.
Ghi chú: Để chứng minh một tập thuộc tính Y là khơng phụ
thuộc đầy đủ vào tập thuộc tính X ta cần chứng minh
  X Y hoặc XY nhưng  X'X : X'Y

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

5


MỘT SỐ KHÁI NIỆM
4. Phụ thuộc bắc cầu của một tập thuộc tính
vào một tập thuộc tính khác.
 Cho lược đồ quan hệ Q với tập thuộc tính Q+
 X và Y là hai tập con của Q+,X  Y, ta nói Y
phụ thuộc bắt cầu vào tập thuộc tính X nếu
tồn tại một tập thuộc tính A  Q+ sao cho
X A và A Y nhưng A X (A không xác
định X)
Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

6


CÁC DẠNG CHUẨN CỦA LƯỢC

ĐỒ QUAN HỆ






Quan hệ được chuẩn hóa là quan hệ trong đó mỗi miền của
một thuộc tính chỉ chứa những giá trị nguyên tố (atomic), tức
là khơng phân nhỏ được nữa và do đó, mỗi giá trị trong quan
hệ cũng là nguyên tố.
Quan hệ có chứa các miền giá trị là không nguyên tố gọi là
quan hệ khơng chuẩn hóa. Một quan hệ được chuẩn hóa có
thể thành một hoặc nhiều quan hệ chuẩn hóa khác và không
làm mất mát thông tin.
Để đánh giá chất lượng của lược đồ quan hệ người ta đưa ra
các tiêu chuẩn gọi là dạng chuẩn. Lược đồ cơ sở dữ liệu ở
dạng chuẩn càng cao thì chất lượng càng tốt. Thông thường
khi thiết kế cơ sở dữ liệu ta cố gắng đưa các quan hệ về
dạng chuẩn 3 hoặc tốt hơn là dạng chuẩn BC.

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

7

Dạng chuẩn 1 – 1NF
(First Normal Form)




Một lược đồ quan hệ Q được gọi là đạt dạng chuẩn nếu và
chỉ nếu tịan bộ các miền ( thuộc tính) có mặt trong Q đều chỉ
chứa các giá trị nguyên tố( thuộc tính đơn)
Định nghĩa trên cho thấy bất kỳ quan hệ chuẩn hóa nào cũng
ở dạng chuẩn 1NF nếu quan hệ đó khơng có thuộc tính gộp.
Do đó khi mơ tả một bảng chỉ nên giữ giá trị đơn tránh dùng
các miền thuộc tính giá trị kép như tên bao gồm họ và tên.
Trong trường hợp này khi một quan hệ khơng thuộc 1NF
người ta tách thuộc tính kép ra thành các thuộc tính đơn hoặc
tách quan hệ ban đầu ra thành hai hoặc nhiều quan hệ khác.

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

8

Dạng chuẫn 1 – ví dụ

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

9


Dạng chuẩn 2 – 2NF
(Second Normal Form)






Cho lược đồ quan hệ Q với tập thuộc tính Q+, Q được gọi là
đạt dạng chuẩn 2 nếu:
Q đạt dạng chuẩn 1 và
Các thuộc tính khơng khóa phụ thuộc đầy đủ vào khóa.
Một bảng thuộc dạng chuẩn một ln có thể được tách ra
thành các bảng tương đương thuộc dạng chuẩn hai. Vì khơng
có thơng tin nào bị mất trong việc tách quan hệ, bất kỳ thơng
tin nào có thể suy ra được từ cấu trúc ban đầu cũng có thể
nhận được từ các quan hệ con theo cấu trúc mới.

Dạng chuẩn hai cho phép loại trừ dư thừa về khóa thuộc
tính.

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

10


Dạng chuẩn 2 – 2NF
(Second Normal Form)
Ví dụ: Cho lược đồ quan hệ
SINHVIEN(MA_SV, MON_HOC, TEN_SV,
DIA_CHI, DIEM) , Với các phụ thuộc hàm
sau:
 f1: MA_SV  TEN_SV, DIA_CHI
 f2: MA_SV, MON_HOC DIEM
 Khóa là MA_SV, MON_HOC
Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

11


Dạng chuẩn 3 – 3NF
(Third Normal Form)
Một lược đồ quan hệ được gọi là đạt dạng chuẩn 3
nếu:
 Đạt được dạng chuẩn 2 và
 Các thuộc tính khơng khóa khơng phụ thuộc bắc cầu
vào khóa chính.
Ví dụ 1:
 Cho lược đồ quan hệ HOADON(SO_HD,
NGAY_LAP, K_HANG, M_HANG, SO_LG,
DON_GIA,THANHTIEN)
 HOADON CHƯA ĐẠT DANG CHUẨN 3
Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

12


DẠNG CHUẨN BC
(BOYE CODD)










Cho lược đồ quan hệ Q với tập phụ thuộc hàm F, lược đồ quan hệ này được gọi
là đạt dạng chuẩn BC nếu với mọi phụ thuộc hàm f: XY xác định trên lược đồ
quan hệ (XY là khơng hiển nhiên) thì X là một khóa của lược đồ quan hệ Q.
Như vậy một lược đồ quan hệ đạt được dạng chuẩn BC thì chỉ có phụ thuộc hàm
mà vế trái là khóa. Lược đồ quan hệ này hiển nhiên đạt được dạng chuẩn 3.
Để chứng minh vấn đề trên, giả sử rằng lược đồ quan hệ Q là ở dạng BCNF
nhưng không thuộc 3NF. Như vậy sẽ tồn tại ít nhất một phụ thuộc hàm thành
phần hoặc phụ thuộc hàm bắt cầu.
f1: XY
f2: YA
Trong đó X là khóa của Q, A X, và A Y,Y XF( không tồn tại phụ thuộc
hàm này trong tập phụ thuộc hàm của Q) Do đó Y khơng phải là khóa của Q, mà
Y A  F (là một phụ thuộc hàm) cho nên vi phạm điều kiện của BCNF.

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

13


PHỤ THUỘC ĐA TRỊ


Giả sử cho R với các thuộc tính A1, A2 ,…
An là một lược đồ quan hệ với các tập thuộc
tính X,Y  R, ta nói rằng X
 Y (X xác
định đa trị Y hay Y phụ thuộc đa trị vào X)
nếu cho những giá trị X, có một tập giá trị Y
liên quan và tập này độc lập với các thuộc
tính
Z = R-X-Y.

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

14


Dạng chuẩn 4 – 4NF
(Fourth Normal Form)





Dạng chuẩn 4 là dạng tổng quát của chuẩn BCNF để tách các
quan hệ có phụ thuộc đa trị. Như vậy một quan hệ ở dạng
chuẩn 4 khi và chỉ khi những phụ thuộc đa trị cơ sở là phụ
thuộc trong đó xác định một thuộc tính tức là nếu có phụ
thuộc đa trị thì nó có dạng X  A. Một quan hệ ở dạng
chuẩn 4 sẽ thuộc dạng BCNF và 3NF.
Ở ví dụ trên nếu tách quan hệ SINH_VIEN thành
SV_M_HOC với các thuộc tính MA_SV và MON_HOC và
quan hệ SV_T_THAO bao gồm các thuộc tính MA_SV và
THE_THAO thì các quan hệ mới này sẽ đạt dạng chuẩn 4.

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

15


Chuẩn hóa lược đồ quan hệ thơng
qua phép tách
Định lý:
 Cho lược đồ quan hệ Q với tập thuộc tính Q+

phụ thïc hàm khơng hiển nhiên f: XY xác
định trên Q. Phép tách Q thành hai quan hệ
con Q1 (X,Y) và Q2 (Q+\Y) là phép tách bảo
tịan thơng tin nghĩa làQ(Q+) = Q1 Q2

Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

16


Chuẩn hóa lược đồ quan hệ thơng
qua phép tách
Dựa vào định lý trên ta có thể
thể chuấ
chuấn hóa lượ
lược đồ quan hệ thông qua phé
phép tách như sau:
sau:
Cho lượ
lược đồ quan hệ Q(Q+) với tập thuộ
thuộc tính F xác định trên Q. Thuậ
Thuật tóan chuẩ
chuẩn hóa như sau:
sau:

Bướ
Bước 1:
Xác định tất cả các phụ
phụ thuộ
thuộc hàm F sao cho:
cho:
F:=F \ fF : VT( f) VP( f) = Q+
Q+, trong đó (VT: Vế trá
trái, VP: Vế phả
phải)
Bướ
Bước 2:
+ Nếu F =  ( khơng có PTH) thì
thì kết quả
quả là lượ
lược đồ quan hệ Q và kết thú
thúc:
+ Nếu F  thì
thì:
. Lấy một PTH f: X
X Y trong F (nên
(nên lấy nhữ
những PTH mang tính bắt cầu hoặ
hoặc phụ
phụ thuộ
thuộc bộ
phậ
phận hay từng phầ
phần vào khố
khố chí

chính).
nh).
. Tách quan hệ Q thà
thành hai quan hệ Q1 và Q2 dựa vào PTH f
Q1 (X,Y) với tập Pth F1
F1= f/ VT( f) VP( F)  XY
XY
Q2(Q+\
Q2(Q+\ Y) với tập Pth F2:
F2 = f/ VT( f) VP( F)  Q+\
Q+\ Y
Bướ
Bước 3:
Nếu các quan hệ con vẫn còn các pth bắt cầu hoặ
hoặc phụ
phụ thuộ
thuộc bộ phậ
phận hay từng phầ
phần thì
thì tiế
tiếp
tục thự
thực hiệ
hiện từ bướ
bước 1 cho các quan hệ đó cho đến khi không thể
thể tách đượ
được nữa.
Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ

Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

17


NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH
NHẬP MƠN CƠ SỞ DỮ LIỆU
 CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ
 CHUẨN HOÁ CƠ SỞ DỮ LỊÊU
 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
 CƠ SỞ DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
 CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN


Thursday, July 03, 2014

ThS. Lê Ngọ
Ngọc Lãm
Cơ Sở
Sở Dữ Liệ
Liệu

18