Tài liệu Chương III: DATABASE(P1) ppt

KỸ THUẬT PHẦN MỀM
Chương III: DATABASE
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Khoa Điện tử Viễn Thông – Bộ môn Điện tử Tin học

Nội dung

3.1 Giới thiệu

3.2 Mô hình CSDL quan hệ

3.3 Chuẩn hóa

3.4 Thiết kế CSDL

3.1_ Giới thiệu
3.1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu
a. Cơ sở dữ liệu (CSDL) là gì?
b. Ưu điểm của CSDL
3.1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu
3.1.3. Sơ bộ lịch sử phát triển
3.1.4. Các loại mô hình dữ liệu cơ bản
a. Mô hình quan hệ (Relational Data Model)
b. Mô hình phân cấp (Hierarchical Data Model)
c. Mô hình mạng (Network Data Model)
3.1.5. Tính độc lập dữ liệu
3.1.6. Kết luận

3.1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu
a. Cơ sở dữ liệu (CSDL) là gì?


Đặc điểm của CSDL (DataBase)

Là tập hợp dữ liệu liên quan được lưu trên các bộ nhớ ngoài (đĩa từ,
trống từ...).

Có một tập các chương trình ứng dụng được chạy với các dữ liệu này
và thậm chí dùng để truyền đi xa.

CSDL là một tổ hợp: đó là một tập hợp nhiều loại dữ liệu cho nhiều
người dùng với nhiều mục đích khác nhau.

Định nghĩa CSDL

CSDL là một tập hợp các dữ liệu được lưu trữ để phục vụ các hệ
thống ứng dụng.

Hệ quản trị CSDL (DBMS-DataBase Management System)

Phần chương trình để có thể xử lý, thay đổi tập hợp các dữ liệu này

Như một bộ diễn dịch (Interpreter) với ngôn ngữ bậc cao

3.1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu
b. Ưu điểm của CSDL

Tại sao ngươi ta cần lưu trữ dữ liệu trong một tổ
hợp như CSDL?

CSDL cung cấp một sự điều khiển tập trung đối với các dữ

liệu trong CSDL.

Các phần tử trong hệ thống CSDL

3.1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu
b. Ưu điểm của CSDL ...(tiếp)

Những ưu điểm của sự điều khiển tập trung

Giảm sự dư thừa dữ liệu cần lưu trữ.

Có thể tránh được những xung đột về dữ liệu được lưu trữ.

Có thể dùng chung dữ liệu đã được lưu trữ .

Có thể chuẩn hoá dữ liệu giúp đơn giản hoá các vấn đề về bảo hành
và trao đổi dữ liệu giữa các lần cài đặt.

Có thể áp dụng các phương pháp bảo mật với dữ liệu.

Duy trì được sự thống nhất dữ liệu để đảm bảo CSDL chỉ chứa dữ
liệu chính xác.

Có thể cân đối được các đòi hỏi xung đột nhau.

Dữ liệu là độc lập, độc lập với cấu trúc bộ nhớ, với phương pháp lưu
trữ và tiếp cận thông tin.

Đảm bảo quy tắc toàn vẹn dữ liệu.

3.1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu
Mô hình dữ liệu
(Data Model)
Mô hình khái niệm
(Conceptual model)
Lược đồ trong
(Internal schema)
(Storage structure
definition)
Lược đồ khái niệm
Hệ quản trị
Cơ sở dữ liệu
(DBMS)
Dấu * biểu thị sự
liên hệ với
người sử dụng
Người quản trị hệ
thống CSDL
(Database
Administrator)
Xây dựng và
Bảo trì các lược
đồ và các ánh xạ.
M« h×nh trong (Internal model)
(C¬ së d÷ liÖu ®­îc l­u tr÷)
Ngôn ngữ
Không gian
làm việc
Ngôn ngữ
Không gian

làm việc
Ngôn ngữ
Không gian
làm việc
Ngôn ngữ
Không gian
làm việc
Ngôn ngữ
Không gian
làm việc
ánh xạ giữa
mô hình khái niệm
và mô hình trong
ánh xạ giữa
mô hình ngoài B và
mô hình khái niệm
ánh xạ giữa
mô hình ngoài A và
mô hình khái niệm
Hình 3.1
B1A2A1 B3B2
* Lược đồ ngoài
(External Schema)
Mô hình ngoài B
(Khung nhìn B)
(External Model B)
Mô hình ngoài A
(Khung nhìn A)
(External Model A)
Người sử dụng

Theo mặt cắt dọc

a) Các mức của kiến trúc

Mức ngoài (hay còn gọi là khung nhìn)

Mức ngoài liên quan đến cách nhìn, quan niệm của từng
người sử dụng CSDL vì vậy còn gọi là "khung nhìn".

Có nhiều "cách nhìn ở mức ngoài" khác nhau. Mỗi cách
nhìn (mỗi khung nhìn) bao gồm sự biểu diễn trừu tượng
của một phần nào đó của CSDL.

Hầu hết các người sử dụng không quan tâm đến tổng thể
toàn bộ CSDL mà chỉ quan tâm đến một phần riêng biệt
nào đó của CSDL.

a) Các mức của kiến trúc...(tiếp)

Mức khái niệm

Mức khái niệm cho phép ta định nghĩa một cách nhìn
thống nhất cho người sử dụng.

"Cách nhìn ở mức khái niệm" bao gồm sự biểu diễn trừu
tượng của tổng thể toàn bộ CSDL.

Thực chất đây là mức logic của toàn bộ CSDL

Mức trong (còn gọi là mức vật lý)


Mức trong rất gần với cách lưu trữ trong bộ nhớ máy tính.

CSDL vật lý (CSDL ở mức vật lý) là các tệp dữ liệu theo
một cấu trúc nào đó được lưu trên các thiết bị nhớ ngoài.

Liên hệ với cấu trúc lưu trữ ngoài

b) Các khái niệm

Khái niệm "thể hiện" (instance)

Một khi CSDL đã được thiết kế, thường người ta chỉ quan
tâm đến "Bộ khung" hay còn gọi là "mẫu" của CSDL.

Dữ liệu hiện có trong CSDL gọi là "thể hiện" của CSDL.

Mặc dù dữ liệu có thể thay đổi trong một chu kỳ thời gian
nào đó nhưng "bộ khung" của CSDL vẫn không thay đổi.

Khái niệm "lược đồ" (schema)

Khái niệm "bộ khung" nêu ở phần trước bao gồm một số
danh mục hoặc chỉ tiêu hoặc một số kiểu của các thực thể
trong CSDL.

Giữa các thực thể có thể có những mối quan hệ nào đó với
nhau vì vậy người ta thường dùng thuật ngữ "lược đồ"
thay cho "bộ khung".

b) Các khái niệm ...(tiếp)

Khái niệm "lược đồ" (schema)

Các loại lược đồ

Lược đồ khái niệm là bộ khung của CSDL khái niệm (gọi tắt của
CSDL ở mức khái niệm).

Lược đồ khái niệm là sự biểu diễn thế giới thực bằng một loạt ngôn
ngữ phù hợp.

Hệ QTCSDL cung cấp ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (DDL - Data
Definition Language) để xác định lược đồ khái niệm.

DDL là một ngôn ngữ bậc cao, có khả năng mô tả lược đồ khái niệm
bằng cách biểu diễn của mô hình dữ liệu.

Lược đồ vật lý (hay lược đồ trong) dùng cho bộ khung của CSDL ở
mức vật lý.

Lược đồ con (Subschema) được gọi thay cho khung nhìn.

Theo mặt cắt ngang
Các thao tác với bộ khung
(Schema operations)
Phần xử lý truy vấn
(Query Processor)
Phần quản lý lưu trữ
(Data Management)

Phần quản lý giao dịch
(Transaction Management)
Dữ liệu,
Siêu dữ liệu
(Data, Meta-data)
Các truy vấn
(Query)
Các thao tác với dữ liệu
(Data operations)
Một số khái niệm:

Transaction

DML (Data
Manipulation
Language

DDL (Data
Definition
Language)

Query language

Data, Meta-data

3.1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu
Theo người sử dụng

Người dùng cuối


Người lập trình CSDL

Người thiết kế CSDL

Người quản trị CSDL

3.1.3. Sơ bộ lịch sử phát triển

Trước đây:

Những năm 1960: dữ liệu lưu trữ dưới dạng các tệp

CSDL Phân cấp (Hierarchical Model)

CSDL Mạng (Network Model)

Gần đây và hiện nay:

1970, E.F. Codd: CSDL Quan hệ (Relational Model)

Phát triển thao xu hướng chuyên môn hoá

Tập trung vào các hệ thống nhỏ (PCs...)

Tập trung vào các hệ thống lớn (làm việc với lượng dữ liệu khổng lồ)

Tương lai gần:

Thêm mô hình hướng đối tượng (OO-Model)


Tăng khả năng phát triển các ràng buộc (constraints) và các kích
hoạt (triggers)

Lưu trữ thành các tổ hợp dữ liệu: multimedia

Kho dữ liệu (Data Warehousing) – Khai thác dữ liệu (Data mining)

3.1.3. Sơ bộ lịch sử phát triển

Một số ví dụ về hệ quản trị CSDL

Btrieve: dữ liệu lưu trữ dưới dạng các tệp

Dạng giống COBOL: dạng mô hình mạng

Fox Pro

MS Access

MS SQL, Informix, Oracle, DB4, ...

Những CSDL mô hình hướng đối tượng dùng kết hợp với
SmallTalk, C++, Java

Các mô hình CSDL ứng dụng trên mạng WWW:
multimedia

Các khái niệm

Mô hình dữ liệu


Sự hình thức hóa toán học với tập hợp các ký hiệu để mô tả và tập
các phép toán được dùng để thao tác đối với các dữ liệu

Một số mô hình dữ liệu cơ bản sẽ giới thiệu

Mô hình quan hệ (Relational Model):

Mô hình này dựa trên cơ sở khái niệm lý thuyết tập hợp của các quan hệ,
tức là tập các k-bộ với k cố định.

Mô hình phân cấp (Hierarchical Model):

Mô hình dữ liệu là một cây, trong đó các nút biểu diễn biểu diễn các tập
thực thể, các nút con và nút cha được liên hệ theo một mối quan hệ xác
định.

Mô hình mạng (Network Model):

Mô hình được biểu diễn là một đồ thị có hướng.

Ngôn ngữ con dữ liệu

Tập các phép toán được cung cấp để thao tác dữ liệu
3.1.4. Các loại mô hình dữ liệu cơ bản