GIÁO TRÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU

************************************** Nguyen Hoang Son Department of Mathematics College of Sciences, Hue University 77 Nguyen Hue Street, Hue City, Vietnam Email: nhson@hueuni.edu.vn ************************************** Last update, January 2020 LỜI NÓI ĐẦU Cơ sở liệu lĩnh vực chuyên nghiên cứu mơ hình liệu, ngun lý phương pháp tổ chức liệu đối tượng mang thông tin Cơ sở liệu xây dựng dựa mơ hình liệu mạng mơ hình liệu phân cấp vào năm 1960 Đây xem hệ thứ sở liệu Sau đó, hệ thứ hai tốt sở liệu đời, dựa mơ hình liệu quan hệ E F Codd đề xuất vào năm 1970 Hai hệ sở liệu giải hầu hết mục tiêu đặt sở liệu tổ chức liệu, truy cập cập nhật khối lượng lớn liệu cách thuận lợi, an toàn hiệu Đáp ứng nhiều nhu cầu thu thập tổ chức liệu quản lý xí nghiệp, tổ chức Tuy vậy, từ năm 1990 trở lại đây, thực tế xuất đối tượng có cấu trúc phức tạp (văn bản, âm thanh, hình ảnh) động (các chương trình, mơ phỏng) mà hệ trước sở liệu chưa thể đáp ứng được, dẫn đến đòi hỏi hệ khác sở liệu đời Mơ hình liệu đáp ứng cho sở liệu mơ hình liệu hướng đối tượng Lúc này, sở liệu có khả hỗ trợ cho ứng dụng đa phương tiện Quá trình hình thành phát triển sở liệu mô tả ngắn gọn đủ cho thấy tầm quan trọng sở liệu mơi trường tính tốn đại Mục đích giáo trình nhằm trình bày khái niệm bản, tính chất đặc trưng, ứng dụng thuật toán sở quan trọng lý thuyết sở liệu Tuy vậy, bên cạnh số nghiên cứu đại, sâu gần lý thuyết sở liệu theo hướng tổ hợp tập đóng, khóa, phản khóa, chuyển dịch lược đồ quan hệ, họ tập tối tiểu thuộc tính, mở rộng phụ thuộc hàm hay tìm mơ tả tương đương phụ thuộc hàm giới thiệu Phần lớn kết theo cách tiếp cận giáo trình phát biểu chứng minh lại theo hướng ngắn gọn, súc tích Nhiều kết hướng sử dụng làm công cụ cho hướng nghiên cứu thời gần khai phá liệu, trí tuệ nhân tạo, tập thơ, tập mờ Chính vậy, ngồi sinh viên đối tượng cho giáo trình học viên cao học, nghiên cứu sinh quan tâm muốn phát triển sâu lý thuyết sở liệu xem lý thuyết sở liệu công cụ sở đọc thêm nội dung Có thể dễ dàng kể nhà tốn tin học khoa học máy tính có nhiều đóng góp quan trọng vào lĩnh vực năm (1970) A V Aho, W W Armstrong, C Beeri, E F Codd, R Fagin, C L Lucchesi, D Maier, J D Ullman năm 1985 J Demetrovics, T Eiter, Y Huhtala, Nguyễn Xuân Huy, G Gottlob, G O H Katona, L Libkin, H Mannila, K J Räihä, Vũ Đức Thi, Hồ Thuần Bản thân nhóm nghiên cứu tác giả (cùng với Vũ Đức Thi [16]) theo hướng tổ hợp có đóng góp định lĩnh vực Tuy nhiên, với khuôn khổ giáo trình tín dành cho sinh viên chun ngành toán tin ứng dụng Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, tác giả khơng thể trình bày sâu kết nghiên cứu lĩnh vực theo tiếp cận cơng cụ tốn tổ hợp siêu đồ thị, họ trù mật, hệ Sperner, tập thơ Với đề cập phân tích trên, nội dung giáo trình chia làm năm chương Chương tập trung khái quát hệ sở liệu, trình bày khái niệm hệ sở liệu, hệ quản trị sở liệu, mơ hình liệu, kiến trúc ba mức trừu tượng hệ sở liệu, Chương giới thiệu hai mơ hình liệu quan trọng mơ hình liệu thực thể-mối quan hệ mơ hình liệu quan hệ Ngôn ngữ SQL giới thiệu Chương Đây ngôn ngữ vấn tin quan hệ, sử dụng rộng rãi hệ sở liệu thương mại Chương trình bày trình thiết kế sở liệu quan hệ Đầu tiên phân tích sở liệu kém, sau bước để có sở liệu tốt cách giới thiệu khái niệm phụ thuộc hàm vấn đề liên quan đến phụ thuộc hàm hệ tiên đề Armstrong, phủ phụ thuộc hàm, khóa phản khóa, chuẩn hóa lược đồ quan hệ cuối phụ thuộc đa trị Dựa kinh nghiệm giảng dạy nghiên cứu nhiều năm lĩnh vực nên nội dung kết chương tác giả xếp, phát biểu chứng minh lại khác so với giáo trình sở liệu trước Cấu trúc trình bày rõ Chương 5, trình bày hướng nghiên cứu quan trọng gần liên quan đến thiết kế sở liệu hiệu quả, chặt chẻ mặt tốn học mơ tả tương đương phụ thuộc hàm, mở rộng phụ thuộc hàm theo tiếp cận tập thô, phụ thuộc hàm xấp xỉ, họ tập tối tiểu thuộc tính chuyển dịch lược đồ quan hệ Trong q trình biên soạn, giáo trình khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến bạn đọc để giáo trình hồn thiện lần tái sau Nguyễn Hoàng Sơn MỤC LỤC Lời nói đầu Chương Khái quát sở liệu 1.1 Hệ sở liệu 1.2 Kiến trúc ba mức trừu tượng hệ sở liệu 11 1.3 Lược đồ thể sở liệu 12 1.4 Sự độc lập liệu 13 1.5 Các cách tiếp cận sở liệu 15 1.5.1 Mơ hình liệu logic 15 1.5.2 Mơ hình liệu vật lý 16 1.6 Hệ quản trị sở liệu 16 1.6.1 Khái niệm 16 1.6.2 Các chức hệ quản trị sở liệu 18 1.6.3 Kiến trúc hệ quản trị sở liệu 19 1.7 Vai trò người hệ sở liệu 20 1.7.1 Người quản trị sở liệu 20 1.7.2 Người thiết kế sở liệu 21 1.7.3 Người lập trình ứng dụng 22 1.7.4 Người sử dụng đầu cuối 22 Bài tập Chương 23 Chương Các mơ hình liệu 25 2.1 Mơ hình liệu thực thể-mối quan hệ 25 2.1.1 Mơ hình liệu bậc cao trình thiết kế sở liệu 26 2.1.2 Các thành phần mơ hình liệu thực thể-mối quan hệ 28 2.1.3 Mối quan hệ isa 31 2.1.4 Ràng buộc mối quan hệ 32 2.1.5 Sơ đồ thực thể-mối quan hệ 34 2.1.6 Thiết kế lược đồ thực thể-mối quan hệ 2.1.7 Một ví dụ thiết kế lược đồ thực thể-mối quan 2.2 Mơ hình liệu quan hệ 2.2.1 Quan hệ 2.2.2 Các tính chất quan hệ 2.2.3 Khóa quan hệ 2.2.4 Thuật tốn tìm khóa quan hệ 2.2.5 Cập nhật liệu quan hệ 2.2.6 Đại số quan hệ 2.2.7 Các phép toán quan hệ bổ sung 2.2.8 Một số ví dụ đại số quan hệ 2.2.9 Phép tính quan hệ 2.2.10 Khung nhìn 2.2.11 Nhận xét mơ hình liệu quan hệ Bài tập Chương Chương Ngôn ngữ SQL 3.1 Một số quy ước ký pháp 3.2 Định nghĩa liệu 3.2.1 Các kiểu miền SQL 3.2.2 Định nghĩa bảng SQL 3.2.3 Tạo lập mục 3.3 Thao tác liệu 3.3.1 Cập nhật sở liệu 3.3.2 Truy vấn sở liệu 3.4 Cấp phát thu hồi quyền truy cập sở liệu 3.5 SQL nhúng Bài tập Chương Chương Thiết kế sở liệu quan hệ 4.1 Dư thừa liệu dị thường cập nhật 4.2 Phụ thuộc hàm 4.2.1 Định nghĩa 4.2.2 Suy diễn theo quan hệ hệ 35 36 39 40 42 43 45 51 53 60 62 64 65 66 69 71 72 74 74 75 79 80 80 82 99 100 103 105 105 107 107 110