Giáo trình cơ sở dữ liệu đh quy nhơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Khoa Kỹ thuật & Công nghệ – Bộ môn Điện tử _ Viễn thông CƠ SỞ DỮ LIỆU GV: ThS Đặng Thị Từ Mỹ Mục đích mơn học Cung cấp khái niệm kiến thức CSDL HQTCSDL Các mơ hình sở liệu Phân tích dạng chuẩn hóa CSDL khái niệm phụ thuộc hàm q trình phân tích thiết kế CSDL Giới thiệu mơ hình CSDL quan hệ, khái niệm thực thể mối quan hệ Giới thiệu toán tử phép toán đại số quan hệ Giới thiệu hai ngơn ngữ thơng dụng với mơ hình sở liệu quan hệ: MS Access SQL Server Cung cấp cho sinh viên khả độc lập việc tự phân tích mơ hình hóa cơng việc cụ thể giới thực vào việc xây dựng ứng dụng CSDL vừa nhỏ Yêu cầu sau khóa học sinh viên phải nắm vững quy tắc ngun lý quy trình mơ hình hóa thiết kế ứng dụng CSDL phạm vi vừa nhỏ 1_ Giới thiệu 1.1 Khái niệm sở liệu a Cơ sở liệu (CSDL) gì? b Ưu điểm CSDL 1.2 Kiến trúc hệ sở liệu 1.3 Sơ lịch sử phát triển 1.4 Các loại mơ hình liệu a Mơ hình quan hệ (Relational Data Model) b Mơ hình phân cấp (Hierarchical Data Model) c Mơ hình mạng (Network Data Model) 1.5 Tính độc lập liệu 1.6 Kết luận 1.1 Khái niệm sở liệu a Cơ sở liệu (CSDL) gì?  Đặc điểm CSDL (DataBase)     Định nghĩa CSDL   Là tập hợp liệu liên quan lưu nhớ (đĩa từ, trống từ ) Có tập chương trình ứng dụng chạy với liệu chí dùng để truyền xa CSDL tổ hợp: tập hợp nhiều loại liệu cho nhiều người dùng với nhiều mục đích khác CSDL tập hợp liệu lưu trữ để phục vụ hệ thống ứng dụng Hệ quản trị CSDL (DBMS-DataBase Management System)   Phần chương trình để xử lý, thay đổi tập hợp liệu Như diễn dịch (Interpreter) với ngôn ngữ bậc cao 1.1 Khái niệm sở liệu b Ưu điểm CSDL  Tại người ta cần lưu trữ liệu tổ hợp CSDL?   CSDL cung cấp điều khiển tập trung liệu CSDL Các phần tử hệ thống CSDL Software Hardware DataBase Administrator Data 1.1 Khái niệm sở liệu b Ưu điểm CSDL (tiếp)  Những ưu điểm điều khiển tập trung          Giảm dư thừa liệu cần lưu trữ Có thể tránh xung đột liệu lưu trữ Có thể dùng chung liệu lưu trữ Có thể chuẩn hố liệu giúp đơn giản hoá vấn đề bảo hành trao đổi liệu lần cài đặt Có thể áp dụng phương pháp bảo mật với liệu Duy trì thống liệu để đảm bảo CSDL chứa liệu xác Có thể cân đối địi hỏi xung đột Dữ liệu độc lập, độc lập với cấu trúc nhớ, với phương pháp lưu trữ tiếp cận thơng tin Đảm bảo quy tắc tồn vẹn liệu 1.2 Kiến trúc hệ sở liệu Theo mặt cắt dọc Hình Người sử dụng A1 Ngôn ngữ Không gian làm việc * Lược đồ (External Schema) Người quản trị hệ thống CSDL (Database Administrator) Xây dựng Bảo trì lược đồ ánh xạ A2 B1 Ngôn ngữ Không gian làm việc Ngơn ngữ Khơng gian làm việc Mơ hình ngồi A (Khung nhìn A) (External Model A) ánh xạ mơ hình ngồi A mơ hình khái niệm Lược đồ khái niệm Lược đồ Dấu * biểu thị (Internal schema) liên hệ với (Storage structure người sử dụng definition) B2 B3 Ngôn ngữ Không gian làm việc Ngơn ngữ Khơng gian làm việc Mơ hình ngồi B (Khung nhìn B) (External Model B) ánh xạ mơ hình ngồi B mơ hình khái niệm Mơ hình liệu (Data Model) Mơ hình khái niệm (Conceptual model) ánh xạ mơ hình khái niệm mơ hình Mô hình tro ng (Inte rnal mo de l) (Cơ s liệu đ-ợc l-u trữ) H qun trị Cơ sở liệu (DBMS) 1.2 Kiến trúc hệ sở liệu a) Các mức kiến trúc  Mức ngồi (hay cịn gọi khung nhìn)    Mức ngồi liên quan đến cách nhìn, quan niệm người sử dụng CSDL cịn gọi "khung nhìn" Có nhiều "cách nhìn mức ngồi" khác Mỗi cách nhìn (mỗi khung nhìn) bao gồm biểu diễn trừu tượng phần CSDL Hầu hết người sử dụng khơng quan tâm đến tổng thể tồn CSDL mà quan tâm đến phần riêng biệt CSDL 1.2 Kiến trúc hệ sở liệu a) Các mức kiến trúc (tiếp)  Mức khái niệm     Mức khái niệm cho phép ta định nghĩa cách nhìn thống cho người sử dụng "Cách nhìn mức khái niệm" bao gồm biểu diễn trừu tượng tổng thể toàn CSDL Thực chất mức logic tồn CSDL Mức (cịn gọi mức vật lý)    Mức gần với cách lưu trữ nhớ máy tính CSDL vật lý (CSDL mức vật lý) tệp liệu theo cấu trúc lưu thiết bị nhớ 1.2 Kiến trúc hệ sở liệu b) Các khái niệm  Khái niệm "thể hiện" (instance)     Một CSDL thiết kế, thường người ta quan tâm đến "Bộ khung" hay gọi "mẫu" CSDL Dữ liệu có CSDL gọi "thể hiện" CSDL Mặc dù liệu thay đổi chu kỳ thời gian "bộ khung" CSDL không thay đổi Khái niệm "lược đồ" (schema)   Khái niệm "bộ khung" nêu phần trước bao gồm số danh mục tiêu số kiểu thực thể CSDL Giữa thực thể có mối quan hệ 4.1 Tám bước thiết kế Cơ sở liệu Bước 3: Nhận diện mối tương quan thực thể   Sau nhận diện xong thực thể, phải nhận diện tiếp mối tương quan thực thể Tóm lại, giai đoạn này, phải nhận diện kỹ tất mối tương quan thực thể, loại tương quan tương ứng Bước 4: Xác định khố (Primary Key - PK)      Lưu ý phải đảm bảo quy tắc toàn vẹn thực thể khóa Nếu có khố ứng cử, để chọn khóa chính: Phải chọn thuộc tính mang tính "có nhiều ý nghĩa nhất" ứng dụng làm khóa Nên tránh sử dụng thuộc tính có chuỗi ký tự q dài làm khố để tránh sai lầm gây lúng túng Thơng thường nên sử dụng số thay chuỗi ký tự làm khoá 4.1 Tám bước thiết kế Cơ sở liệu Bước 5: Nhận diện khoá ngoại lai (Foreign Key - FK)  Lưu ý phải đảm bảo quy tắc tồn vẹn quy chiếu khóa ngoại lai Bước 6: Thêm thuộc tính khơng phải khoá vào bảng liệu    Sau khai báo định nghĩa thực thể, khoá khố ngoại lai, phải xác định thuộc tính cịn lại bảng liệu thuộc CSDL Trong bước này, phải định việc chọn đặt tên cho thuộc tính Nên tuân thủ theo số quy ước đặt tên để giúp ta sau việc viết tài liệu (documentation) bảo trì hệ thống 4.1 Tám bước thiết kế Cơ sở liệu  Ví dụ cách đặt tên thuộc tính: 4.1 Tám bước thiết kế Cơ sở liệu Bước 7: Tiếp theo bước quan trọng, thực chuẩn hoá bảng liệu    Bước khơng thêm thơng tin ngồi điều xác định Sau tiến hành chuẩn hóa đến dạng chuẩn mong muốn, tiến hành vẽ sơ đồ thực thể liên kết quan hệ dạng chuẩn cuối Lưu ý: Bảng liệu (quan hệ) mà không kết nối với bảng liệu khác, nghĩa nằm tách riêng   Hoặc coi không cần thiết việc thiết kế loại khỏi CSDL mà khơng bị sợ thiếu sót Hoặc quay trở lại bước trước để kiểm tra lại xem có sai lầm khơng Bước 8: Khai báo phạm vi thuộc tính    Trong giai đoạn cuối này, thuộc tính cần xác định kiểu liệu thích hợp cho nó, nghĩa kiểu giá trị mà thuộc tính chứa như: kiểu số, kiểu ký tự, kiểu ngày tháng, kiểu hình ảnh, kiểu âm Tiếp theo, cần xác định miền (range) mà giá trị dao động để từ biết kích thước thuộc tính giá trị tối thiểu tối đa thuộc tính kiểu số Cũng xác định quy tắc kiểm tra hợp lệ nghĩa xác định thủ tục kiểm tra hợp lệ đưa vào ứng dụng 4.1 Tám bước thiết kế Cơ sở liệu  Ví dụ: 4.2 Các quy tắc tồn vẹn liệu: C.J Date:  Qui tắc Toàn vẹn thực thể (Entity Integrity Rule EI):   Không thành phần thuộc tính dùng làm khố bảng liệu null Qui tắc Toàn vẹn quy chiếu (Referential Integrity Rule - RI):  Nếu bảng liệu bao gồm khoá ngoại lai (FK) khớp với khố (PK) bảng liệu T đó, trị FK phải hoặc:   trị khố hàng bảng liệu T, hồn tồn null (Điều khơng nên có khơng k ết n ối vào đâu) Cần tuân thủ quy tắc toàn vẹn liệu 4.2 Các quy tắc tồn vẹn liệu: Phép tốn Chèn (Insert):  Nếu người sử dụng cố thử đưa vào với khố ngoại lai khơng khớp với trị khố bảng liệu tương ứng để đảm bảo quy tắc tồn vẹn liệu, ta cho áp dụng nguyên tắc sau đây:  Gạt bỏ việc thêm hàng yêu cầu người sử dụng đưa vào thơng tin khố bảng liệu tương ứng   Tự động chuyển người sử dụng qua chương trình khác phép người sử dụng thêm vào quan hệ tương ứng hàng với khố cần thiết   Nguyên tắc gọi nguyên tắc phụ thuộc (DEPENDENT) Nguyên tắc gọi nguyên tắc tự động (AUTOMATIC) Chấp nhận với khoá ngoại lai null, đồng ý chấp nhận null khoá ngoại lai  Nguyên tắc gọi nguyên tắc làm rỗng (NULLIFY) 4.2 Các quy tắc tồn vẹn liệu: Phép tốn Thay đổi (Update):  Để xác định xử lý người sử dụng cố tình thay đổi khố có liên hệ với khố ngoại lai, chọn hướng giải sau đây:  Tự động thay đổi giá trị khoá ngoại lai cho khớp với giá trị khố   Chỉ cho phép thay đổi giá trị khố hàng khơng có giá trị khố khớp với giá trị có khố ngoại lai tương ứng   Nguyên tắc gọi nguyên tắc thác đổ hay dây chuyền (CASCADE) Nguyên tắc gọi nguyên tắc hạn chế (RESTRICT) Cho khố ngoại lai null hàng có giá trị khoá ngoại lai khớp với giá trị khố cần thay đổi, đồng ý chấp nhận null khoá ngoại lai  Đây nguyên tắc làm rỗng (NULLIFY) 4.2 Các quy tắc tồn vẹn liệu: Phép tốn Xố (Delete):  Nếu người sử dụng cố tình xố hàng chứa giá trị khố mà có bảng liệu sử dụng giá trị cho khố ngoại lai quy tắc tồn vẹn liệu tăng cường ba nguyên tắc sau (cũng tương tự với phép thay đổi trên):  Tự động xoá tất hàng tất bảng liệu có giá trị khoá ngoại lai trùng với giá trị khoá cần xố   Chỉ cho phép xố giá trị khố hàng khơng có giá trị khố khớp với giá trị có khoá ngoại lai tương ứng   Nguyên tắc gọi nguyên tắc thác đổ hay dây chuyền (CASCADE) Nguyên tắc gọi nguyên tắc hạn chế (RESTRICT) Cho khoá ngoại lai null hàng có giá trị khố ngoại lai khớp với giá trị khố cần xố, đồng ý chấp nhận null khoá ngoại lai  Đây nguyên tắc làm rỗng (NULLIFY) 4.3 Ví dụ  Xét bảng liệu Hố đơn: 4.3 Ví dụ  Chuẩn hóa đưa dạng 1NF Ho đơn Hàng ho đơn S ố ho đơn S ố ho đơn Ng ày ho đơn MÃ khác h hàng MÃ s ố mặt hàng Đơn g iá mặt hàng MÃ nhân viên bán hàng S ố l-ợng đặt hàng Tên nhân viên bán hàng HÃng c ung c ấp mặt hàng Chỉ tiêu N.Viên bán hàng 4.3 Vớ d a v dng 2NF 4.3 Ví dụ  Đưa dạng 3NF 4.3 Ví dụ Hóa đơn Số hóa đơn * n Ngày hóa đơn Hàng hóa đơn Số hóa đơn * Mã số mặt hàng * Số lượng đặt hàng Mã khách hàng n Mã nhân viên bán hàng n 1 Nhân viên bán hàng Mặt hàng Mã nhân viên bán hàng* Mã số mặt hàng* Tên nhân viên bán hàng Đơn giá mặt hàng Chỉ tiêu nhân viên bán hàng Hãng cung cấp mặt hàng Sơ đồ thực thể liên kết