Tinh bao dong cua mot tap cac thuoc tinh tren tap 30394

Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin mở đầu Cơ sở liệu (CSDL) lĩnh vực đợc tập trung nghiên cứu tin học nhằm giải vấn đề quản lý, tìm kiếm xử lý thông tin hệ thống thông tin lớn, đa dạng phức tạp Cùng với phát triển mạnh mẽ tin học máy tính đời sống kinh tế, văn hoá, xà hội, việc nghiên cứu csdl ngày phát triển rộng rÃi hoàn thiện Hiện có nhiều loại mô hình cho hệ csdl nh: Mô hình mạng (Network model) Mô hình phân cấp (Hierachical model) Mô hình quan hệ (Relational model) Từ năm 1970, mô hình liệu quan hệ E.F Codd đa đà tạo sở toán học chặt chẽ với cấu trúc hoàn chỉnh làm tảng cho vấn đề nghiên cứu lý thuyết csdl Với u điểm tính cấu trúc khả hình thức phong phú, csdl quan hệ dễ dàng mô hệ thông tin đa dạng thực tiễn tạo điều kiện lu trữ thông tin tiết kiệm, có tính độc lập quán cao, dễ sửa đổi, bổ sung nh khai thác liệu, mô hình quan hệ có phát triển mạnh mẽ lý thuyết ngày đợc sử dụng rộng rÃi việc thiết kế CSDL lớn phức tạp Ngôn ngữ quản trị liệu cho mô hình quan hệ sáng tự nhiên, dễ học, dễ sử dụng, điều lý giải cho phát triển mạnh mẽ không ngừng hệ quản trị CSDL m¸y tÝnh IBM-PC nh: dbase, foxbase, foxpro, access,SQL forwin, oracle, Mô hình liệu quan hệ đặt trọng tâm hàng đầu tính hiệu máy tính, mà mô trực quan liệu theo quan điểm ngời dùng, cung cấp mô hình liệu đơn giản, dễ hiểu, chặt chẽ có khả tự động hoá thiết kế Trong luận văn em đà trình bầy số kiến thức sở liệu áp dụng kiến thức xây dựng chơng trình: + Tính bao đóng (A+) + Kiểm tra sơ đồ quan hệ có phải BCNF hay không ? Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Đức Thi đà tận tình hớng dẫn em trình làm luận văn, em xin chân thành Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin cảm ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin - Trờng Đại Học Đông Đô đà tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Do luận văn đợc xây dựng thời gian eo hẹp với vốn kiến thức hạn chế, luận văn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đợc ý kiến đóng góp để kiến thức nh chơng trình đợc hoàn thiện Hà Nội, Ngày 28 tháng năm 2000 Ngời viết Hoàng Văn Thủy mục lục mở đầu chơng I: kiến thức liên quan đến vấn đề chuẩn hóa 1.1 kiến thức quan hệ, phụ thuộc hàm, khóa 1.1.1 Định nghĩa 1: Quan hÖ 1.1.2 Định nghĩa 2: Phụ thuộc hàm quan hÖ 1.1.3 Định nghĩa 3: Họ đầy đủ phụ thuộc hàm quan hệ 10 1.1.4 Định nghĩa 4: Bao ®ãng cđa mét tËp thc tÝnh trªn tËp phơ thc hµm cđa mét quan hƯ 10 1.1.5 Định nghĩa 5: HÖ b»ng 10 1.1.6 ThuËt to¸n1: TÝnh bao đóng tập thuộc tính tập phụ thuộc hàm quan hệ 11 1.1.7 Định nghĩa 6: Phụ thuộc hàm tËp c¸c thuéc tÝnh 12 1.1.8 Định nghĩa 7: Sơ đồ quan hệ 12 1.1.9 Định nghĩa 8: Hệ tiên đề Armstrong 13 1.1.10 Định nghĩa 9: Bao đóng tập phụ thuộc hàm 13 1.1.11 Định nghĩa 10: Bao đóng tập thuộc tÝnh 13 1.1.12 ThuËt to¸n 2: Tính bao đóng tập thuộc tính tập phụ thuộc hàm sơ đồ quan hÖ 14 Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin 1.1.13 Định nghĩa 11: Sơ đồ quan hệ tơng ®¬ng 15 1.1.14 Định nghĩa 12: Hai quan hệ tơng đơng 16 1.1.15 Định lý 1: Hai quan hệ tơng đơng 16 1.1.16 Tht to¸n 3: KiĨm tra hai quan hệ có tơng đơng không 16 1.1.17 Định nghĩa 13: Hệ Sperner 17 1.1.18 Định nghĩa 14: Khoá quan hệ, lợc đồ quan hÖ, hä f 17 1.2 Các thuật toán liên quan đến khãa 19 1.2.1 Thuật toán 4: Tìm khoá tối tiểu sơ đồ quan hệ 19 1.2.2 Thuật toán 5: Tìm khoá tối tiểu mét quan hÖ 22 1.2.3 Định nghĩa 15: Thuộc tính bản, thuộc tính thứ cấp 23 1.2.4 Định lý 2: 24 1.2.5 Thuật toán 6: Tìm tất thuộc tính quan hệ R 24 1.2.6 Định lý 3: 25 1.3 Mô tả tơng đơng họ phụ thuộc hàm 25 1.3.1 Định nghĩa 16: Hàm đóng 25 1.3.2 §Þnh lý 4: 25 1.3.3 Định nghĩa 17: 26 1.3.4 §Þnh lý 5: 26 1.3.5 Định nghĩa 18: 28 1.3.6 Định nghÜa 19: 28 1.3.7 Định nghĩa 20: 28 1.3.8 Định lý 6: 28 1.3.9 Định nghĩa 21: 29 1.3.10 Định nghĩa 22: 29 1.4 Sinh mét quan hƯ armstrong vµ chØ phụ thuộc hàm 29 1.4.1 Định nghĩa 23: Tập phản khóa: 30 1.4.2 Thuật toán 7: Tìm tập tối tiểu tập thuéc tÝnh a 30 1.4.3 Định lý 7: 31 1.4.4 MÖnh ®Ò 8: 31 1.4.5 Định nghĩa 24: 32 1.4.6 Thuật toán 8: Tìm họ c¸c tËp cùc tiĨu cđa thc tÝnh a 33 1.4.7 Bỉ ®Ị 9: 33 Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin 1.4.8 Bổ đề 10: 33 1.4.9 ThuËt to¸n 9: Sinh mét quan hÖ Armstrong 33 1.4.10 Thuật toán 10: Tìm khóa tối tiểu từ tập phản khóa 34 1.4.11 Thuật toán 11: Tìm tập khóa tối tiểu từ tập phản khóa 34 1.4.12 Định lý 11 35 1.4.13 Định lý 12 35 1.4.14 ThuËt to¸n 12:ChØ c¸c tập phụ thuộc hàm từ quan hệ đà cho 35 1.4.15 Định lý 13: 36 1.4.16 Thuật toán 13: Chỉ phụ thuộc hàm tõ mét quan hƯ ®· cho 36 1.4.17 MƯnh ®Ị 14 37 1.4.18 Định lý 15 37 1.4.19 Định lý 16 38 1.4.20 Định lý 17 38 Chơng II: Dạng chuẩn quan hệ sơ đồ quan hệ 2.1 Dạng chuÈn 1NF ( First Normal Form) 39 2.1.1 §Þnh nghÜa 1: 39 2.1.2 Định nghĩa 2: Phụ thuộc hoàn toàn 40 2.2 D¹ng chuÈn 2NF ( Second Normal Form ) 40 2.2.1 Định nghĩa 3: 40 2.2.2 Định lý 1: 40 2.2.3 Định nghĩa 4: 2NF cho sơ đồ quan hệ 41 2.2.4 Định nghĩa 5: Phụ thuộc bắc cầu: 41 2.3 D¹ng chuÈn 3NF (Third Normal Form ) 42 2.3.1 Định nghĩa 6: 3NF cho file liÖu 42 2.3.2 Định lý 43 2.3.3 Định lý 3: 43 2.3.4 Tht to¸n1: kiĨm tra mét quan hệ có 3NF hay không ? 43 2.3.5 Định nghĩa 7: 3NF cho sơ đồ quan hÖ 44 2.3.6 MƯnh ®Ị 45 2.4 D¹ng chuÈn Boyce-codd ( Boyce-codd Normal Form ) .45 2.4.1 §Þnh nghÜa 8: 45 2.4.2 Định nghĩa 9: 46 2.4.3 Định lý 5: 46 2.4.4 Định lý 6: 46 2.4.5 Tht to¸n2: kiĨm tra quan hệ có BCNF hay không 46 2.4.6 Định nghĩa 10: 46 Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin 2.4.7 Mệnh đề 7: 47 2.4.8 Định lý 8: 47 2.4.9 ThuËt to¸n 3: Kiểm tra sơ đồ quan hệ có BCNF hay kh«ng 47 chơng III chuẩn hóa liƯu thùc tÕ 3.1 D¹ng chn thø nhÊt ( First Normal Form ) 49 3.2 D¹ng chuÈn thø hai ( Second Normal Form ) 51 3.3 D¹ng chuÈn thø ba ( Third Normal Form ) 53 3.4 D¹ng chuÈn Boyce-Codd ( Boyce-Codd Normal Form ) 55 Chơng I khái niệm mô hình sở liệu quan hệ Trong mục trình bầy khái niệm mô hình liệu quan hệ E.F.Codd Những khái niệm gồm khái niệm quan hệ, phụ thuộc hàm, hệ tiên đề Armstrong, khoá, Những khái niệm đóng vai trò quan trọng mô hình liệu quan hệ Chúng đợc dùng nhiều việc thiết kế hệ quản trị sở liệu (CSDL) nh: Dbase, Foxbase, Foxpro, Oracle, Mega, Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin 1.1 Quan hệ Định nghĩa Cho R={a1,a2, ,an} tập hữu hạn không rỗng tập thuộc tính Mỗi thuộc tính có miền giá trị Dai Khi r tập {h1,h2, ,hm} đợc gọi quan hệ R với hj (j=1,2, ,m) lµ mét hµm: hj: R   Dai  R Sao cho: hj ( )  Dai Với định nghĩa lập đợc bảng tơng đơng bảng tơng đơng chuyển đợc định nghĩa này: a1 a2 an h1 (a1) h1 (a2) h1 (an) h2 (a1) h2 (a2) h2 (an) hm (a1) hm (a2) hm (an) Nhận xét: - Định nghĩa quan trọng, toàn sở liệu dựa định nghĩa này, hạt nhân sở liệu quan hệ - Vì h1,h2, ,hm thành phần tập hợp quan hệ r, file khác nhau, không chÊp nhËn cã hai b¶n ghi trïng mét file liệu Ví dụ: Để lu thông tin mặt hàng, ngời ta sử dụng bảng sau: mặthàng Mà hàng Tên hàng Màu sắc Trọng lợng Tỉnh Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin P1 Gạch men Trắng 120 Hà nội P2 Sơn Xanh 450 Ninh bình P3 Kính Nâu 800 Bình định P4 Bån t¾m Tr¾ng 1000 Phó thä Chóng ta cã thể quy định kích thớc cho thuộc tính (các trờng) nh sau: Tên thuộc tính Mà hàng Tên hàng Màu sắc Trọng lợng Tỉnh Kiểu Ký tự Ký tự Ký tù Sè Ký tù KÝch thíc 30 15 10 20 Có nghĩa quy định: Thuộc tính Mă hàng xâu ký tự có độ dài không Thuộc tính Tên hàng xâu ký tự có độ dài không 30 Thuộc tính Mầu sắc xâu ký tự có độ dài không qúa 15 Trọng lợng số nguyên không 10 Tỉnh xâu ký tự không 20 Nh ta có tập thuộc tính mặthàng = { Mà hàng, Tên hàng, Màu sắc, Trọng lợng, Tỉnh} DMà hàng tập xâu ký tự độ dài không DTên hàng tập xâu ký tự độ dài không 30 DMàu sắc tập xâu ký tự độ dài không 15 DTrọng lợng tập xâu ký tự độ dài không 10 DTỉnh tập xâu ký tự độ dài không 20 Khi cã c¸c quan hƯ r = {h 1,h2,h3,h4}, ë ghi thứ ( dòng thứ nhất) có h1(Mà hàng) = p1 h1(Tên hàng)= Gạch men h1(Màu sắc)= Trắng h1(Trọng lợng) = 120 Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin h1(Tỉnh)= Hà nội 1.2 Phụ thuộc hàm Khái niệm phơ thc hµm mét quan hƯ lµ rÊt quan trọng việc thiết kế mô hình liệu Năm 1970 E.F Codd đà đề cập phụ thuộc hàm mô hình liệu quan hệ, nhằm giải việc phân rà không tổn thất thông tin Định nghĩa khái niệm đợc phát biểu nh sau: Định nghĩa (phơ thc hµm) Cho R = { a1,a2, ,an } tập thuộc tính, r = { h 1,h2, ,hm } quan hệ R, A,B  R ( A,B lµ tËp cét hay tËp thuộc tính) Khi ta nói A xác định hàm cho B hay B phơ thc hµm vµo A r f ( ký ph¸p A  B ) nÕu: r (  hi,hj r) (( a  A ) ( hi(a) = hj(a))  ( b B) ( hi(b) = hj(b) )) f Ta sÏ viÕt (A,B) hay A B thay cho A B r Đặt Fr ={(A,B): A,B  R, A  B } Lóc ®ã Fr đợc gọi họ đầy đủ phụ thuộc hµm cđa r NhËn xÐt: - Ta cã thĨ thÊy r»ng B mµ phơ thc hµm vµo A, nÕu hai dòng mà giá trị tập thuộc tính A mà cặp một, kéo theo giá trị tập thuộc tính B phải cặp - Với định nghĩa rễ thấy file liệu cột, mà số số thứ tự VÝ dơ: XÐt quan hƯ sbd BKA0001 thisinh hoten diachi Nguyễn 12 Kỳ lừa tinh Lạng sơn khuvự c Luận văn tốt nghiệp đại học BKA0002 BKA0003 BKA0004 BKA0005 Văn An Nguyễn Hải Anh Trần Thúy Anh Vũ Thúy Anh Vũ Vân Anh Khoa công nghệ thông tin 16 Hàng đào 33 Hàng bồ 89 Văn lÃng 40 Trần hng đạo Hà Nội Hà Nội Lạng sơn Hải dơng Trong quan hệ thisinh, dựa vào định nghĩa phụ thuộc hàm quan hệ ta cã: { tinh }  { khuvuc } { sbd }  { hoten, diachi, tinh, khuvuc } Kh¸i niƯm phụ thuộc hàm miêu tả loại ràng buộc ( phụ thuộc liệu) xẩy tự nhiên tập thuộc tính Phụ thuộc hàm tập thuộc tính R dÃy ký tự có dạng A B, A,B R Ta nói phụ thuộc hàm A B f r nÕu A  B Ta nãi r»ng r tho· m·n A  B r DƠ thÊy Fr lµ tập tất phụ thuộc hàm r 1.3 Hệ tiên đề Armstrong Năm 1974, Armstrong đà đợc bốn đặc trng cho tập phụ thuộc hàm file liệu Chúng đợc gọi hệ tiên đề Armstrong Định nghĩa (Hệ tiên đề Armstrong) Cho trớc R = {a1,a2, ,an} tập hữu hạn không rỗng thuộc tính ta gäi P(R) x P(R) = {(A,B) : A,B  R } Khi : Y P(R) x P(R) hä f nÕu  A,B,C,D  R cã 1) (A,A)  Y 2) (A,B)  Y, (B,C)  Y  (A,C)  Y 3) (A,B)  Y, A  C, D B (C,D) Y Luận văn tốt nghiệp đại học Khoa công nghệ thông tin 4) (A,B)  Y, (C,D)  Y  (A C, B D) Y Hệ 5.(Tính đầy đủ cuả hệ tiên ®Ị Armstrong) Armstrong ®· chØ r»ng, nÕu Y lµ họ f tuỳ ý tồn quan hệ r cho Fr = Y - A A  (A,A)  Fr r A r B A C B C r - A r B (A  C, D  B)  C r D VÝ dô: Cho r1, r2 quan hệ: a b a b 1 r1 = 1 r2= 1 3 2 Cã thÓ thấy r1 r2 khác nhng Fr1 =Fr2 Nh tơng quan lớp quan hệ với lớp họ Phụ thuộc hàm đợc thể hình vẽ sau: Lớp quan hệ 1.4 Lớp phụ thuộc hàm Hàm đóng Định nghĩa (Hàm ®ãng) Mét hµm L: P(R)  P(R), (P(R) lµ tËp tập R ) đợc gọi hàm ®ãng trªn R nÕu víi mäi A,B  P(R): - A  L(A) - NÕu A  B th× L(A) L(B) - L(L(A)) = L(A) Định lý