Bài giản về cấu túc dữ liệu và tiêu chuẩn đồ họa

6. CẤU TRÚC CƠ SỞ DỮ LIỆU
VÀ TIÊU CHUẨN ĐỒ HOẠ

Thạc sĩ Lê Trung
Thực
1


CẤU TRÚC CƠ SỞ DỮ LIỆU
• Cấu trúc dữ liệu là một tập các dữ liệu có mối quan hệ
với nhau theo một quy luật nhất định
• Theo quan điểm CAD CAM cấu trúc dữ liệu là một sơ
đồ logic hay tuần tự các bước lưu trữ các dữ liệu đồ
hoạ và không đồ hoạ.
• Chức năng chính của database là xử lý dữ liệu trên
màn hình như zoom, pan, giao tiếp với người dùng, đặc
biệt là những chức năng chỉnh lý như trim, fillet,
stretch, đánh giá các tính chất như diện tích, khối
lượng, quán tính, …, đảm bảo những thông tin phụ cho
sản xuất.

2


Hệ thống quản lý dữ liệu
(DBMS)
• Là phần mềm cho phép truy xuất để sử dụng và
biến đổi dữ liệu trong bộ nhớ database
• DBMS tạo ra một lớp giữa cơ sở dữ liệu vật lý và
người sử dụng

user

CPU

DBMS

Database disk
3


Hệ thống quản lý dữ liệu
(DBMS)
• DBMSs được thiết kế cho các hệ thống
thương mại là quá chậm chạp cho các ứng
dụng trong lĩnh vực CAD/CAM
• Các yêu cầu về quản lý dữ liệu trong các
hệ thống CAD/CAM về căn bản khác với các
ứng dụng thương mại.

4


Đặc điểm dữ liệu CAD/CAM
• Nhiều kiểu, nhưng số lượng mỗi kiểu không
nhiều
• Sản phẩm thiết kế có thể rất lớn với hàng triệu
chi tiết và các cụm lắp phụ thuộc lẫn nhau
• Thiết kế có thể thay đổi theo thời gian
• Mỗi chi tiết có thể thay đổi
• Hàng trăm người có thể làm việc trong cùng

một thiết kế
• Do đó phải hỗ trợ làm việc tập thể
• Có hai loại dữ liệu là tổ chức và công nghệ

5


Dữ liệu
tổ chức
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Số nhận dạng
Số của bản vẽ
Chuẩn thiết kế
Tình trạng hiện tại
Tên người thiết kế
Ngày thiết kế
Tỉ lệ
Kiểu hình chiếu
Tên công ty

Dữ liệu

công nghệ
•
•
•
•
•
•
•

Hình học
Kích thước
Dung sai
Độ nhám bề mặt
Vật liệu
Trình tự công nghệ
Trình tự kiểm tra

6


Lưu trữ và truy xuất dữ liệu
• Dạng tuần tự: năng suất thấp
• Ngẫu nhiên: năng suất cao
• Do đó các file chứa dữ liệu đồ hoạ được lưu dưới
dạng truy xuất ngẫu nhiên và tất cả các file liên
kết với nhau bằng mũi tên.
• Bản ghi chính có tên là " Head record", từ đây các
mũi tên chỉa đến tất cả các dữ liệu khác theo một
trật tự chặt chẽ

7


Data Structure
Database
• Mục đích của database là thu thập và lưu
trữ dữ liệu trong bộ nhớ trung tâm để dễ
truy xuất và xử lý
• Ưu điểm của việc quản lý tập trung dữ liệu
là:
–
–
–
–
–

Hạn chế sự trùng lặp
Tăng cường tiêu chuẩn
Bảo mật
Duy trì tính thống nhất
Loại trừ mâu thuẫn
8


Data Structure
Database
• Hạn chế trùng lặp
– Rất quan trọng trong việc tích hợp CAD/CAM
– Dữ liệu phải đủ phong phú để hỗ trợ thiết kế và chế tạo sản
phẩm.

– Hạn chế những mâu thuẫn hay không phù hợp khi truy xuất
cho cac ứng dụng khác nhau

• Tăng cường tiêu chuẩn
– Việc kiểm soát tập trung tăng cường được tiêu chuẩn cấu
trúc dữ liệu
– Các tiêu chuẩn cần cho việc trao đổi dữ liệu giữa các hệ
thống.

9


Data Structure
Database
• Bảo mật
– Việc truy xuất dữ liệu phải được kiểm tra và kiểm soát bằng
mã đăng ký sử dụng các vùng khác nhau của database

• Duy trì tính thống nhất
– Tính thống nhất đảm bảo tính chính xác của dữ liệu
– Tính thống nhất đi trước tính phù hợp
– Thiếu tính thống nhất có thể dẫn đến việc nhập dũ liệu
không phù hợp.
10


CAD CAM
Database
• CAD CAM database phải có khả năng lưu
dữ liệu ảnh và dữ liệu chữ và số.

• Những model database thông dụng là
–
–
–
–

hierarchical database = cơ sở dữ liệu thứ bậc
network database = cơ sở dữ liệu mạng
relational database = cơ sở dữ liệu quan hệ
object-oriented database = cơ sở dữ liệu định hướng đối
tượng
11


Quá trình phát triển
của cấu trúc dữ liệu

12


CAD CAM
Database
• Hierarchical database (1950-1975)
– Dữ liệu có cấu trúc cây
– Đỉnh của cây thường gọi là root = gốc, có thứ bậc cao nhất trong
số các cấp bậc
• Là một giải pháp đặc biệt cần ngay cho các ứng dụng
thực tế
• Già cỗi nhất trong các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu là
IMS của IBM dùng để tổ chức và lưu trữ thông tin cho

dự án nghiên cứu việc hạ cánh của phi thuyền Apollo,
ra đời năm 1968

13


CAD CAM
Database
•

•
•
•

Ưu điểm: Xử lý dữ liệu hiệu quả, cấu trúc
quen thuộc cho việc lập trình, đảm bảo dự
đoán công việc vì biết trước tất cả đường
dẫn.
Nhược điểm: không mềm dẻo và dễ hiểu
như là cơ sở dữ liệu quan hệ.
Mạng như rừng (tập hợp các cây Trees)
Các kết nối là từ cha đến con: kiểu quan hệ
một tới nhiều người (One to many), không
có kiểu kết nối từ con đến cha.
14


Hierarchical database

Từ lá A mà muốn xác định D phải có một chuỗi giấy phép từ R

tới Y và từ Y tới D.
15


Hierarchical database
Thí dụ: Một ô tô có
một khung và trên
khung có 4 bánh xe
giống nhau nhưng đặt
ở 4 vị trí khác nhau là
một biểu hiện cấu trúc
có thứ bậc.

16


Hierarchical database
Một robot có một chân đế, trên chân đế có một tay dưới, trên
tay dưới lại có một tay trên. Cơ sở dữ liệu thứ bậc có dạng cây.

17


18


Database kiểu mạng
• Network database (1960-1990). Điển hình
là hệ thống CODASYL
– Cho phép mô hình hoá nhiều đối tượng tương tự trực tiếp

hơn so với kiểu thứ bậc
– Dữ liệu là tập hợp các bản ghi
– Quan hệ giữa các dữ liệu được thể hiện bằng những kết nối
(link)
• Giống như cấu trúc nhị phân
• Phạm vi kết nối tuỳ thuộc vào mối quan hệ Many - to many, many to - one, hay one - to - one.

19


Sơ đồ cấu trúc dữ liệu

20


21


Nhược điểm của cơ sở dữ liệu
thứ bậc và mạng
• Cần các chương trình phức tạp cho một công việc đơn
giản
• Tính độc lập của dữ liệu là thấp nhất
• Nền tảng lý thuyết không được chấp nhận rộng rãi
• Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ giúp vượt qua
được những vấn đề trên

22

Model cơ sở dữ liệu quan hệ
Lịch sử của model quan hệ
• Model đầu tiên do E. F. Codd đề nghị năm
1970, dựa trên khái niệm toán học quan hệ..
• Hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ đầu tiên , hệ
thống R, là do IBM thực hiện
• Ứng dụng thương mại xuất hiện vào cuối
những năm 1970 và đầu những năm 1980.
• Ngày nay model quan hệ là nền tảng cho
phần lớn các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu
thương mại.
23


Đặc điểm của model cơ sở dữ
liệu quan hệ
• Dữ liệu được lưu trong các bảng có mối
quan hệ với nhau, gọi là bảng quan hệ
• Dữ liệu có tính độc lập cao, nghĩa là chương
trình ứng dụng không bị ảnh hưởng bởi sự
thay đổi cách biểu diễn dữ liệu bên trong.
• Các quan hệ có thể được truy xuất tuần tự
hay ngẫu nhiên
• Đảm bảo các kỹ thuật giải quyết các vấn đề
liên quan đến ngôn ngữ, tính phù hợp và dư
thừa
24


bảng

cột

hàng

Bậc
Tổng = hàng x cột

25