Phần mềm trợ giúp thiết kế csdl quan hệ dạng chuẩn ba

Trang1 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang Lời giới thiệu Ngày nay, ngành, lĩnh vực đời sèng, khoa häc kinh doanh còng nh mäi mặt vận động xà hội dới quy mô từ xí nghiệp nhà máy, công ty đến quốc gia, quốc tế đà áp dụng công nghệ thông tin vào quản lý nhiều lĩnh vực khác nh: điều khiển trình sản xuất, điều khiển tự động, trợ giúp định, thơng mại điện tử Môn sở liệu môn quan trọng liên quan đến vấn đề thu thập, xử lý cho thông tin cần thiết từ liệu Mục tiêu môn đa phơng pháp để tổ chức thông tin cho tối u khâu liệu[3] Để tiến hành mục tiêu trên, ngời ta xây dựng mô hình liệu, sở mô hình liệu ngời ta xây dựng hệ sở liệu Từ mô hình này, nhân loại đà đạt đợc nhiều thành công rực rỡ lĩnh vực mà sản phẩm đợc thơng mại hoá khắp giới nh: Foxbase, Foxpro, DBase, Access, SQL for Windows, Lý thuyÕt sở liệu nguyên cứu chế, nguyên lý phơng pháp tổ chức liệu vật mang tin để khai thác có hiệu liƯu c¸c hƯ thèng tin häc øng dơng cịng nh hệ lu trữ tra cứu thông tin Trong số mô hình cho việc tổ chức khai thác sở liệu (CSDL), thực tế mô hình quan hệ [6] đợc quan tâm Bởi mô hình đợc xây dựng sở lý thuyết quan hệ có sở toán học chặt chẽ, xử dụng rộng rÃi công cụ đại số logíc Trong sở liệu quan hệ, quan hệ có hình ảnh trực quan nh bảng biểu thông thờng mà ta hay gặp Điều tạo nên thuận lợi việc thực thao tác quan hệ, ngôn ngữ thao tác sở liệu quan hệ có khả tổ hợp cao hiệu Việc cập nhật liệu mô hình quan hệ dễ dàng Điều đáng quan tâm sở liệu quan hệ cho phép đảm bảo đợc tính an toàn liệu, tính quán liệu tính độc lập liệu [5] Trong trình nguyên cứu xử lý bảng biểu, bảng chuyên gia lĩnh vực tin học đề xuất ra, năm 1970, ngời sáng lập mô hình liệu quan hệ đà đề xuất dạng chuẩn để chuẩn hoá Trang2 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang tệp liệu (các bảng biểu) Nhờ dạng chuẩn này, xử lý tệp liệu ngời ta tách đợc liệu gốc ( chuyên gia lĩnh vực đề xuất ) Vì tệp liệu đà dạng chuẩn xử lý ngời ta lu trữ tệp liệu máy tệp liệu lớn, nhng điều quan trọng là, để khỏi mát thông tin ( có tính pháp lý ) phải phục hồi tệp gốc thời điểm cần, muốn hồi phục đợc ngời ta phải dùng phép nối tự nhiên nối tất tệp liệu ta đợc tệp liệu gốc lớn Việc lu trữ tệp liệu thờng chiếm nhớ tệp liệu gốc to, tốc độ chuẩn hoá tệp liệu đà đ ợc chuẩn hoá nhanh nhiều tệp liệu cha đợc chuẩn hoá ( tệp liệu gốc to) Nhờ có đóng góp nh mà ngời sáng lập đà đợc nhận giải thởng Turing[3] Cho đến tất hÃng máy tính giới xây dựng Mô hình liệu quan hệ ( xử lý tệp liệu ) đà áp dụng phụ thuộc hàm dạng chuẩn ngôn ngữ sử lý họ, đặc biệt phép kết nối tự nhiên Mục tiêu luận văn tập chung nghiên cứu tính chất phụ thuộc hàm dạng chuẩn mô hình liệu quan hệ Nội dung đề tài đợc trình bày chơng Chơng 1: Tổng quan sở liệu Chơng 2: Giới thiệu phụ thuộc hàm số tính chất chúng Chơng 3: Các dạng chuẩn hoá liệu mô hình quan hệ số thuật toán chúng Chơng 4: Cài đặt số chơng trình thực cho thuật toán đà nêu Trong thời gian hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em xin chân thành cảm ơn khoa CNTT thầy cô giáo đà giúp đỡ truyền đạt cho em kiến thức năm học vừa qua Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Đoàn Văn Ban - Viện CNTT đà tận tình giúp đỡ dẫn cho em kiến thức phơng pháp làm việc để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trang3 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang Chơng I : tổng quan CƠ sở liệu I.1 Khái niệm CƠ sở liệu Để lý giải cho khái niệm, trớc hÕt chóng ta h·y xem xÐt hƯ thèng b¸n xe máy công ty honda Việt Nam máy tính Dữ liệu lu trữ máy tính bao gồm thông tin hành khách, loại xe, phân khối giá Mọi thông tin mối quan hệ đợc biểu diễn máy thông qua việc đặt mua xe khách hàng.Vậy để biểu diễn liệu bảo đảm cho khách hàng mua xe mà đăng kí Những liệu nêu đợc lu trữ máy theo quy định đợc gọi sở liệu (CSDL) Phần chơng trình để xử lý, thay đổi số liệu hệ quản trị sở liệu [6] Tổng quát có định nghĩa sau : Cơ sở liệu: Là khối liệu phản ánh thông tin đợc lu trữ hệ thống theo cấu trúc gọi tắt sở liệu ( CSDL ) Hệ quản trị sở liệu: Là hệ thống phần mềm quản lý sở liệu tập thao tác xử lý liệu Hệ quản trị sở liƯu lµ rÊt quan träng, nh lµ mét bé diƠn dịch với ngôn ngữ bậc cao nhằm giúp ngời sử dụng dùng đợc hệ thống mà nhiều không cần quan tâm đến thuật toán chi tiết biểu diễn máy Chức hệ quản trị sở liệu Trang4 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang a Thiết lấp sở liệu : Gồm giai đoạn - Khai báo - Định nghĩa - Nạp liệu vào sở liƯu b CËp nhËt d÷ liƯu: - Bỉ sung d÷ liệu vào sở liệu, - Loại bỏ liệu khỏi sở liệu, - Sửa liệu sở liệu c Khai thác liệu sở liệu - Tìm kiếm thông tin theo yêu cầu, - Kết xuất thông tin theo yêu cầu I.2 Khái quát chung mô hình liệu Thông thờng việc thiết kế xây dựng hệ thống thông tin quản lý, cần xử lý tệp (tệp ) liệu, tệp bao gồm nhiều ghi ( record ) có cấu trúc xác định Đồng thời, ghi đợc phân chia thành trờng liệu Mỗi sở liệu hệ thống tệp liệu , tệp có cấu trúc ghi khác Mỗi hệ quản trị sở liệu hệ thống quản lý điều hành tệp liệu Trong trình thiết kế xây dựng hệ quản trị sở liệu, ngời ta tiến hành xây dựng mô hình liệu Mô hình liệu phải thể đợc chất mối quan hệ liệu mà liệu phản ánh mối quan hệ c¸c thùc thĨ thÕ giíi thùc Cã thĨ thÊy mô hình liệu phản ánh khía cạnh cấu trúc logíc mà không vào khía cạnh vật lý sở liệu Yếu tố quan trọng cấu trúc sở liệu dạng cấu trúc liệu l u trữ đợc mô tả Có thể thấy loại liệu tảng việc mô tả mối quan hệ loại ghi Bởi ràng buộc loại ghi tạo chất cấu trúc sở liệu Vì dựa việc xác định ràng buộc loại liệu đợc cho nh mà phân loại mô hình liệu Có nghĩa từ cách nhìn ngời sử dụng việc mô tả liệu ràng buộc liệu đợc thực nh Hiện đà có nhiều loại mô hìmh liệu Bốn Trang5 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang loại mô hình liệu đợc sử dụng rộng rÃi là: Mô hình phân cấp, Mô hình mạng, Mô hình quan hệ, Mô hình hớng đối tợng I.2.1 Mô hình phân cấp [6] Mô hình dc liệu cây, nút biểu diễn tập thực thể, nút cha đợc liên hệ theo mối quan hệ xác định ( Dựa cấu trúc cây) Ví dụ hình sau: Gốc Alà thực thể lớn, ta chia thùc thĨ A lµm thùc thĨ nhá B,C,D Trong thực thể B ta lại chia làm thực thể nhỏ G,H,I, tơng tự C có hai thực thể nhỏ K vµ L, vµ D cã thùc thĨ nhá lµ M,N vµ P A B C G H I I.2.2 Mô hình mạng [6] D K L M N P Mô hình biểu diễn đồ thị có hớng ( Cấu trúc đồ thị ) A B C D E Ví dụ: Mô tả cho mô hình liệu mạng: Cho đỉnh A,B,C,D,E Các đỉnh nối với đờng, đỉnh A gọi tệp liệu lớn đợc phân chia thành tệp liệu nhỏ Tơng tự ta có đỉnh đợc thể giống nh đỉnh A chúng đợc biểu diễn nh hình I.2.3 Mô hình quan hệ [6] Trang6 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang Mô hình dựa sở khái niệm lý thuyết tập hợp quan hệ, tức tập k _ với k cố định, ràng buộc đợc thể qua quan hệ (bảng ) I.2.4 Mô hình hớng đối tợng Hệ thống đợc xem nh tập thực thể ( Đối tợng ), tác động qua lại với thông qua thông báo để thực nhiệm vụ đặt Đây mô hình đợc tập trung nghiên cứu phát triển ứng dụng Trong loại mô hình mô hình quan hệ có nhiều u điểm đợc nhiều ngời quan tâm cả, lẽ mô hình liệu quan hệ có tính độc lập liệu cao, lại rễ sử dụng Điều quan trọng mô hình quan hệ đợc hình thức hoá toán học tốt, đợc nghiên cứu, phát triển cho đợc nhiều kết qu¶ lý thut cịng nh øng dơng thùc tiƠn Mô hình liệu quan hệ mô hình tiện lợi để mô tả cấu trúc Logíc sở liệu Nh vậy, mức logíc mô hình bao gồm tệp đợc biểu diễn dới dạng bảng Do đơn vị sở liệu quan hệ bảng, dòng bảng ghi liệu cụ thể ( thể cụ thể ghi ) tên cột bảng thuộc tính Trên sở mô hình liệu quan hệ, đến đà phát triển thêm số loại mô hình khác nhằm mô tả thể giới thực cách xác phù hợp nh mô hình quan hệ thực thể ( Entily Relationship Model), mô hình liệu hớng đối tợng ( Object Oriented Model ), Theo cách nhìn ngời sử dụng sở liệu quan hệ tập bảng biến đổi theo thời gian Với u điểm tính cấu trúc đơn giản khả hình thức hoá phong phú sở liệu quan hệ dễ dàng mô hệ thống thông tin tiết kiệm có tính độc lập cao, dễ sửa đổi, bổ xung nh khai thác liệu Mặt khác, việc khai thác áp dụng kĩ tht tỉ chøc vµ sư dơng bé nhí cho phÐp cài đặt sở liệu quan hệ đem lại hiệu cao làm cho sở liệu khẳng định đợc u thị trờng Trang7 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang Trang8 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang Chơng II : phụ thuộc hàm Đặt vấn đề: - Khái niệm thực thể: Là đối tợng có thực tế mà cần khảo sát giải nhiều vấn đề liên qua đến đối tợng Ví dụ: Thùc thĨ sinh viªn, thùc thĨ ngêi, thùc thĨ hệ thống kế toán tài vụ , Thông thờng ngời ta chia thực thể lớn thành thực thể đơn giản đến thực thể đợc mô tả bàng tệp liệu Hệ thống quản lý công chức thống công Hệ thống công chức ban tỉ chøc c¸n HƯ bé chÝnh phđ chøc ban tổ chức TW Các bộ, ngành Tỉnh, Huyện Tổng công đoàn Hội phụ nữ Các ban - Các thuộc tính: Là đặc trng thực thể Các thuộc tính dùng để phân biệt thực thể với thực thể khác Ví dụ: Thực thể sinh viên có thuộc tính sau :MÃ_SV, Họ_tên, Giới_tính, Nơi_sinh, Quê_quán Nếu thực thể đợc mô tả tệp liệu thuộc tính đợc mô tả trờng liệu Nh thực thể bảng thuộc tính cột bảng - Thể thực thể: Một mô tả cụ thể thực thể Nếu thực thể tệp liệu thể dòng ( ghi ) tệp liệu Tõ vÝ dơ thùc thĨ Sinh viªn trªn chóng ta mô tả cách tổng quát thuộc tính thực thể MÃ_SV Họ tên Giới Năm Quê Trang9 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang 01 tính Nam sinh 01-011977 quán Phú thọ Nam 12-51974 Vĩnh phúc Nữ Hà tĩnh 13-71978 Nguyễn văn Giang Nguyễn việt Cêng Phan Hoa 20 Hoµng qc Khanh Nam 12-61976 Hµ néi 02 03 DƠ thấy thực thể sinh viên tệp liệu mô tả thông tin Sinh viên trờng đó, với năm thuộc tính cụ thể gồm: MÃ_sv, Họ_tên, Giới_tính, Năm_sinh, Quê_quán Trong tệp liệu có 20 ghi II.1 Phụ thuộc hàm II.1.1 Khái niệm phụ thuộc hàm Trên sở nghiên cứu tệp liệu ngời ta định nghĩa xác tệp liệu nh sau ( ngời ta gọi quan hệ ) Cho trớc R = { a1, a2, , an } lµ tËp hữu hạn không rỗng, đợc gọi tập thuộc tính Mỗi thuộc tính ( i = 1,2, ,n ) miền giá trị D(ai ) D(ai) trùng đợc Khi r = { h1,h2, ,hm } đợc gọi tệp d÷ liƯu quan hƯ nÕu h: R D, R(aI) Víi ®iỊu kiƯn hj( )  D(aI) VÝ dơ: Sinh viên = {MÃ_sv, Họ_tên, } Với định nghĩa lập đợc bảng tơng đơng sau: a1 a2 an Trang10 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Giang h1(a1) h2(a1) hm(a1) h1(a2) h2(a2) hm(a2) h1(an) h2(an) hm(an) Định nghĩa quan trọng hạt nhân mô hình sở liệu quan hệ Vì h1, h2, , hm thành phần tập hợp tệp liệu nhở Một hạn chế không chấp nhận có hai dòng giống tệp liệu, có nghĩa là: i j hI hj Đứng khía cạnh sử dụng, hệ sở liệu quan hệ tập hợp tệp liệu đợc định nghĩa nh sau: Một hệ sở liệu tập hợp hữu hạn tệp liệu đà đợc định nghĩa chúng đợc thay đổi theo thời gian Đây hệ sở liệu quan hệ II.1.2 Định nghĩa phụ thuộc hàm Cho trớc R = { a1, a2, , an }là tập thuéc tÝnh vµ r = { h1, h2, , hm } Giả sử A,B R Khi ta nói B phụ thuộc hàm vào A A xác định hàm vào B : Nếu hi, hj r ta cã ( a A mµ hi(a) = hj(a)) => ( bB ( hi(b) = hj(b)))  AB Cã thĨ thÊy r»ng, B mµ phơ thc hµm vµo A hai dòng mà giá trị tập thuộc tính A cặp kéo theo giá trị tập thuộc tính B phải cặp Ví dụ: Trong quan hệ Xe_máy có thông tin số xe, mác xe, màu xe, giá xe, năm sản xuất Số xe Mác Màu Giá 100 300 500 Honda Dream Wave Đỏ Mận Xanh biển 500 700 1000 Năm s¶n xuÊt 1996 1998 1999