Cơ sở dữ liệu giáo trình

aA © — fam ~- ` Oe ` > ri HOCK T — G DAI + a ® _ a Gí1A0 + G oS TRƯỜ Fal IG NGHE TPH e ° GV.Cao Tùng Anh CHÍ Giao trình sở dự liệu MUC Trang LUC Chudng : Téng quan Vé Co SG di li6U «0.0 eeceeeesseccecsssecceceececeeess |-Khái nIỆmM cecceeeeccssessesesuesausecsccceccesceettersuseeeeetecttenstessteeseenes H-H6 CO SO AG GU oo eeeceeessccccesseesstsseeveessees " III-Hệ qủan trị sở liệU 6c SE EE212E11112122111151 2s xe IV-Các loại mơ hình liệu - G Q TT HH TS 11 se cerez Bài tập chương † .- HH nH TT TH TH HH ng TH S ng 21k nhe nhờ 13 Chương : M6 Hinh D@ Liéu Quan HE ooo ccceceeesteeeees 15 I-Cac khai niệm - c1 SH HT TT KT tk seo 15 II-Ngôn ngữ đại số quan hệ L ST T HH HH HH ng reu 18 Bai t€p CHUONG 2.0 ~ ca cecscescsssssssecseceesucsussesessessesstsvarsasesessestessaceseaven 25 Chuong 3: Ngén ng& hdi cé cau tric -SQL oe eee ceeeecceesececeserseeeens 26 -Truy van dit li€u v6i In Select cccccccccccccccscssessssescesvesesseseteeseeeees 26 |I-Các lệnh định nghĩa liệu SG sex 33 Bài tập chương - L1 1102211 Hn ng TT KH - hay 35 Chương 4: Ràng Buộc Tòan Vẹn - Q QQTQ 2n HH nh ngà 37 |-Các yếu tố ràng buộc tòan vẹn -cc TH n nhe rey 37 |I-Phân loại ràng buộc tòan vẹn -LL ch nh nhe 38 Bài tập chương - c c c LH HS n ng KT HE key 44 Chương 5: Lý thuyết thiết kế CSDL - ST n HH HH cesy 45 A-Phụ thuộc hàm khóa TQ Qn SH HH Hàn sế 45 I-PAU thuộc hàm ĐT H TH HE 45 |I-Hệ tiên đề Amstrong -cc- cv TT HT .-ngay 46 [II-Bao đóng phụ thuộc hàm - SH n SE ng ray 47 IV-Bao đóng tập thuộc tính: c 2à SH SE ST SH ke 48 V-Phụ thuộc hàm khóa ¬ ¬ 49 B-Chuẩn hóa lược đồ CSDL nS2n TH Sn S1 Tnhh À -Á nhe 51 I-Mục tiêu "na ằăẼằẼăẼẽẼ 51 II-Các dang CHUAN ceecccccceccssescsvessssescsecseeceesasssaecaecatsussecsesecsaees 53 III-Chuẩn hóa phudng phap phan cccscssesessseesececsessseees 57 Bal CHUONG 5.0 eee cee ceccecceccnnesceceeeucccceseccecsssesceveueeusucsecereetcess 62 Chương 6:Tối ưu hóa câu hỏi . " I-Nguyên tắc tổng quát - 64 TH TH TH T HT nh nh TH TH na 66 II-Kỹ thuật tối ưu với ngôn ngữ đại số quan hệ -ccccccccsca 69 Bài tập chương GV.Cao Tùng Anh HT Hn ng TH [ TRƯỜNG ĐHDL ~KTCN THƯ VIỆN T ng nen nhe sxy 71 Giao trình sở dự liệu Trang Mơn Học: Cơ Sở Dữ Liệu |H- Số tiết môn học: đvht — (45 tiết lý thuyết — 30 tiết thực hành) Yêu cầu kiến thức: Sinh viên năm thứ — chun ngành cơng nghệ thơng tin Mục đích mơn học: Cung cấp cho học viên số kiến thức sở liệu, việc ứng dụng hiệu kiến thức vào thực tiển để xây dựng dự án thiết kế hệ thống CSDL Sinh viên thực tập với hệ quản trị CSDL phổ biến : Access , SQLServer, Oracle., III- Nội dụng: e se e Tổng quan CSDL: Khái niệm cấu trúc hệ CSDL Mô tả khái quát hệ QTCSDL, Giới thiệu mơ hình CSDL quan hệ: e Các khái niệm bản: e Khóa mơ hình CSDL có * _ Hệ tiên để Amstrong, quan hệ Amstrong khái niệm « _ Giới thiệu ngơn ngữ thao tác liệu e e se Ngôn ngữ đại số quan hệ e e_ Phụ thuộc hàm Các dạng chuẩn ¢ Ngénngi dif liéu SQL (structured Query Language) Phương pháp thiết kế sở liệu quan hệ †NF, 2NF, 3NF, dạng Boyee-Codd Tối ưu hóa câu hỏi « - Chiến lược tối ưu hóa bản, tổng quát e_ Tối ưu hóa lớp biểu thức quan hệ IVTài liệu tham khảo: Nhập môn sở liệu Đồng Thị Bích Thủy — Nguyễn An Tế Cơ sở liệu — Lý thuyết thực hành Nguyễn Bá Tường Cơ sở liệu Đỗ Trung Tuấn Lý thuyết thiết kế sở liệu Jeffrey D Ullman Bài tập Cơ sở liệu Nguyễn Xuân Huy — Lê Hoài Bắc GV.Cao Tùng Anh Giao trình sở dự liệu Chương - Trang 1: TONG QUAN VE CSDL I- Mở đầu: Nhu cầu tích lũy xử lý liệu nảy sinh công việc, hoạt động người Xí dụ: Quản lý nhân sự, tiền lương quan xí nghiệp Trước đây, người xử lý lưu trữ khai thác liệu cách thủ công Với xuất máy tính điện tử, cho phép lưu trữ xử lý liệu cách tự động, nảy sinh nhu cầu xây dựng phần mềm ứng dụng phục vụ cho công tác quản lý máy tính điện tử Để thực vấn đề này, trước tiên người thiết kế cần biết cách phân tích tổ chức thông tin hệ thống quản lý để xử lý khai thác cách tốt CSDL chuyên ngành nghiên cứu cách tổ chức lưu trữ khai thác liệu Đây chuyên ngành tâm nhiều công nghệ thơng tin quan Trong nhiều năm, cơng nghệ tính tốn thơng tin phát triển từ hệ thống lớn, đắt tiền, độc quyền đến hệ thống mở mạnh không đắt tiển Sự phát triển mang lại lợi ích to lớn cho người dùng cuối phát triển gói ứng dụng số xử lý văn bản, bảng tính điện tử, văn phịng xuất bản, hệ quản lý sở liệu, máy tính trợ giúp cơng nghệ phần mềm Trước máy tính hóa, sở liệu đươc giới thiệu, liệu lưu trữ theo kiểu điện tử thành nhiều tập tin riêng biệt sử dụng hệ tập tin (từ sau ta gọi hệ tập tin theo lối cũ) Những tập tin xử lý ngôn ngữ hệ thứ ba COBOL, FORTRAN, PASCAL va ca BASIC để tạo giải pháp cho vấn đề doanh nghiệp Mỗi ứng dụng, chẳng hạn hệ tính lương, hệ kho hay hệ thống kế tốn có tập tập tin riêng chứa liệu riêng Các ting dụng tạo ba vấn đề sau: - Có liên kết chặt chẽ cấu trúc luận lý cấu trúc vật lý tập tin chương trình ứng dụng khai thác chúng khiến việc tạo nên ứng dụng khó khăn, nhiều thời gian mà tốn bảo trì hệ thống GV.Cao Tung Anh Điều tốn Giao trình sở dự liệu - Có dư thừa Trang liệu lớn qua việc trùng lắp tập tin ứng dụng khác Điều tạo vấn đề như: liệu thiếu quán, không gian đĩa bị lãng phí, thời gian bảo trì lưu phòng hờ tập tin gia tăng, vấn đề quản trị không trọng bảo mật tổ chức liệu thiếu thống Một ví dụ điển hình trùng lắp liệu là: Hệ quản lý nguồn nhân lực bao gồm ba hệ chính: Hệ lương, hệ trì ngày cơng lương cho tất nhân viên Hệ nhân sự, hệ trì lý lịch cá nhân, liệu tổ chức, cơng việc đào tạo vị trí thăng tiến Hệ hưu, hệ quản trị qui tắc liên quan đến nghỉ hưu, loại nghỉ hưu Chỉ tiết hưu nhân viên Nhân xét : Vấn dé phức tạp Hệ lương thông thường quản lý phòng tài chánh, Hệ nhân Hệ hưu quản lý phòng tổ chức Rõ ràng, có nhiều liệu nhân viên chung cho ba hệ Thường hệ thực giữ gìn riêng biệt chúng tạo trùng liệu nhân viên mà chúng dùng - Khó kết nối hệ thành hệ chung tính thiếu quán mặt liệu Điều gây láng phí khơng gian lưu trữ liệu II-Hệ sở liệu (Database System): 1- Khái niệm: | †1.1-Dữ liệu : số liệu rời rạc, tên, địa chỉ, số điện thoại khách hàng 1.2-CSDL 2: tập hợp liệu tổ chức cach chọn lọc, ghi thiết bị trữ tin, nhằm phục vụ đồng thời cho nhiều người, với nhiều mục đích khác danh mục sách, qủan lý thư viện, +Quan niệm phổ biến: -CSDL VD : Niên giám điện Là sưu tập liệu với vài ý nghĩa Một tập hợp ngẫu nhiên xem CSDL thọai, định -Một CSDL thiết kế, xây dựng, lưu giữ liệu với mục đích xác định Nó phục vụ số người sử dụng chương trình ừng dụng định trước GV.Cao Tùng Anh Giao trình sở dự liệu Trang s - Một CSDL biểu diễn cho phần giới thực (thế giới thu nhỏ) Những thay đổi giới thu nhỏ phản ánh lên CSDL -Các CSDL có kích thước độ phức tạp khác -Một CSDL phát sinh trì máy thủ cơng 1.3-Hệ quản trị CSDL gì? : Là tập chương trình cho phép người dử dụng tạo trì CDSL Hệ quản trị sở liệu phần mềm hệ thống cho phép định nghĩa, xây dựng xửlý liệu +Dinh nghĩa: Khai báo "bộ khung" liệu với mô tả tiết liệu +Xây dựng : Lưu giữ liệu lên thiết bị lưu trữ thứ cấp +Xử lý: truy vấn, cập nhật phát sinh báo cáo Hệ CSDL = CSDL + hệ QTCSDL Hệ CSDL | NSD/LTV (Hình 1) | y Chương trình ứng dụng /Truy vấn liệu Phần mềm truy xuất liệu Phần mầm | QTCSDL Phần mềm xử lý truy vấn/ chương trình Định nghĩa CSDL (catalog) GV.Cao Tùng Anh Cơ sỡ liệu Giao trình sở dự liệu Trang 2- Các mức biểu diễn CSDL: Khi phân tích thiết kế CSDL, Người ta khảo sát mô tả CSDL theo mức (Theo tiêu chuẩn nhóm ANSI/X3/SPARC) a- Mức lược đồ (External Sch ema Level): mức cùng, dành cho người sử dụng Mỗi ngườ i sử dụng,mỗi nhóm cơng tác u cầu xử lý liệu theo mục đích riêng nhóm Vi du: Bé phận quản lý tiền lương cần lập bảng lương cho đơn vị gồm thông tin: STT, họ tên, bậc lương, phụ cấp, tiền lương đó, phụ cấp tính theo hệ số dựa bậc lương Bộ phận quản lý cơng trình cần lập danh sách phân cơng nhân viên theo cơng trình, với thơng tin: STT, họ tên, chun mơn, cơng trình đó, nhân viên phân cơng phải có chun hợp với u cầu chun mơn cơng trình b- Mức quan niệm (Conceptial Schema Level): môn phù Là mức mô tả tổng thể CSDL, cho biết CSDL chứa đối tượng liệu nào, mối quan hệ đối tượng, yêu cầu ràng buộc đối tượng lưu trữ Ví dụ: Dựa yêu cầu nhóm cơng tác, CSDL cần chứa đối tượng như: © Nhân viên: Họ tên, bậc lương, chu yên môn © Chế đô phụ cấp: Bậc lương, hệ số phụ cấp ® Cơng trình: Tên Cơng trình, u cầu Chun Môn c- Mức lược đồ vật lý (Physical đặt thật CSDL, Schema Level): Là mức cài liên quan đến cách tổ chức lựu trữ, cách truy xuất liệu lưu trữ VÍ dụ: Mơ tả thông qua tập tin chứa liệu gồm tên, cách tổ chức, cấu trúc mẫu tin, cách truy cập mẫu tin Lược đồ age vật lý Mức Vật Lý GV.Cao Tùng Anh Lược Đồ Quan Niệm a Lược đồ † Lược đồ Mức Quan Niệm Mức Ngồi Giao trình sở dự liệu Trang ả- Đặc tính mơi trường CSDL: a) Dữ liệu chia cho nhiều người sử dụng khác nhau, để tiết kiệm không gian lưu trữ, tăng hiệu khai thác b) Làm giảm tình trạng lưu trữ trùng lắp liệu, bảo đảm tính quán việc truy xuất liệu tính tồn vẹn liệu c) Có Tính độc lập liệu chương trình: ¢ Tính độc lập vật lý: Người dùng quan tâm đến nội dung liệu, không quan tâm đến tổ chức bên trong, cách thức truy xuất liệu (phụ thuộc vào chất lượng hệ quản trị CSDL) se Tính độc lập logic: Nếu ta sửa cấu trúc CSDL khơng cần viết lại chương trình ứng dụng sẵn có (phụ thuộc vào chất lượng thiết kế) Để xây dựng quản lý CSDL cần có phần mềm gọi Hệ Quản Trị CSDL ( DBMS- Data Base Management System) III-Hệ Quản Trị CSDL (Database Managerment System_DBMS) 1- Khái Niệm: Hệ GTCSDL môi trường phần mềm cho phép xây dựng khai thác CSDL đề án tin học hóa Ví dụ: Oracle, MS Access, Dbase, Foxpro Cac DBMS có nhiệm vụ hỗ trợ tích cực cho thiết kế CSDL nhà phân tích người sử dụng khai thác CSDL.Để thực nhiệm vụ đó, hệ QTCSDL cần phải có thành phần cho phép khai báo cấu trúc lưu liệu xây dựng thao tác xử lý chúng 2- Các thành phần DBMS: a- Ngôn ngữ định nghiã liệu (Data Definition Language): Là phương tiện cho phép khai báo cấu trúc lưu trữ liệu, khai báo mối liên hệ loại liệu, quy tắc _„ quản lý áp đặt liệu lưu trữ Ngôn ngữ định nghiã liệu xây dựng dựa loại mơ hình liệu Hiện nay, phần lớn hệ QTCSDL dựa mơ hình quan hệ b- Ngơn ngữ thao tác liệu (Data Manipulation Language): GV.Cao Tùng Anh Giao trình sở dự liệu Trang Cho phép người sử dụng xây dựng thao tác cập nhật (Thêm, sửa, xóa) liệu; khai thác liệu với nhiều mục đích khác c- Tự điển liệu (Data Dictionary): Chứa thông tin thành phần cấu trúc CSDL (Các thuộc tính, mối liên hệ ), quan hệ, ràng buộc liệu Thông qua tự điển liệu, Các Hệ QTCSDL cung cấp thêm công cụ trợ giúp khai thác liệu, lập hồ sơ sưu liệu (documentation) cấu trúc CSDL, tạo lập CSDL Tự điển liệu tổ chức CSDL gọi meta-cơ sở Để mô tả liệu mức quan niệm, người ta đưa nhiều loại mơ hình liệu IV-Các Lọai Mơ Hình Dữ Liệu (Database Model): 1- Định nghiã: Mơ hình liệu tập hợp khái niệm, quy ước biểu diễn liệu cần quản lý mức quan niệm Thơng qua mơ hình liệu, người thiết kế mơ tả tồn cảnh CSDL thiết kế bao gồm: a) _ Các đối tượng, thực thể quản lý b) _ Các mối quan hệ đối tượng Cc) Các ràng buộc liệu thể quy tắc quản lý ảnh hưởng đến đối tượng quản lý Có nhiều mơ hình đề nghị, khảo sát mơ hình đặt trưng nhất: Mơ hình Phân cấp, Mơ hình Mạng, quan hệ, Mơ hình thực thể- kết hợp Mơ hình Trong đó, mơ hình thực thể kết hợp thường sử dụng mô tả liệu mức quan niệm qui trình thiết kế CSDL 2- Mơ hình thực thể kết hợp (ERD_ Entity- Relatinship Diagram): Do Peter Chen đề xuất vào năm 1978 Đây dụng phổ biến để thiết kế CSDL quan hệ mức 2.1 Các khái niệm mơ hình a) Thực thể (Entity): đối tượng cụ giới thực mơ hình sử quan niệm gồm: thể hay trừu tượng Ví dụ: - Nhân viên Nguyễn Văn A Lớp CNTT1 - Xe có biển số 60E-1689 b) Thuộc tính thực thể GV.Cao Tùng Anh (Attribute): Là yếu tố thơng tin để nhận - Gíao trình sở dự liệu Trang Ví dụ: Họ tên, ngày sinh, nơi sinh nhân viên c) Loai thyc thé (Entity Type): Tap thực thể có chung thuộc tính Ví dụ: Loại thực thể : Nhân viên d) Khóa loại thực thể: Là tập thuộc tính mà giá trị xác định thực thể Ví dụ: Mã số nhân viên (MSNV) , Mã số phịng ban (MSPB) Ký hiệu hình thức loại thực thể: Tên Loại Thực Thể e Thuộc tính† e _ Thuộc tính Ví dụ: Nhân Viên s MSNV s» e - Họ tên Ngày sinh e e Phòng Ban MSPB Tên Phòng Ban le - Địa le Ngày vào làm e) Loại mối kết hợp (Relationship): dùng diễn tả liên hệ ngữ nghiã loại thực thể Ví dụ: - - Giữa thực thể Nhân viên thực thể Phịng Ban có mối liên hệ ngữ nghiã q trình cơng tác nhân viên phòng ban - Giữa thực thể Sinh viên thực thể Lớp có mối liên hệ ngữ nghiã: Mỗi sinh viên thuộc vào Lớp học Ký hiệu hình thức mối kết hợp: Ví dụ: se s e© Nhân Viên MSNV Họ tên Ngày sinh e Địa e _ Ngày vào làm GV.Cao Tùng Anh se QTCT _NgayCÐ ⁄ s Phòng Ban MSPB e _ Tên Phòng Ban