Xây dựng hệ thống đăng ký học tín chỉ dựa vào tích hợp cơ sở dữ liệu quan hệ và XML

Luận văn được trình bay gom ba chương: Chương 1: “Tổng quan về XML và cơ sở đữ liệu quan hệ” — Trình bày tổng quan về cấu trúc một tài liệu XML, định nghĩa kiểu tư liệu DTD, lược đồ, mô

MAI VĂN LINH

XÂY DỰNG HỆ THÓNG ĐĂNG KÝ HỌC TÍN CHÍ

DỰA VÀO TÍCH HỢP CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ VÀ XML

Chuyên ngành: Khoa học Máy tính

Mã số chuyên ngành: 60.48.01.01

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỌI- 2015

Luận văn được hoàn thành tại:

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đoàn Văn Ban

018000 11117 .

i80 :022017=

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đông châm luận văn thạc sĩ tại

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ

Có thê tìm hiệu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1 Lý do chọn dé tài

- XML (eXtensible Markup Language) là ngôn ngữ đánh

dau có khả năng mô tả nhiều loại dữ liệu khác nhau XML không bi

giới hạn và định nghĩa sẵn như HTML; XML cho phép người dùng

tự định nghĩa ra các thành phần riêng và mở rộng tuỳ ý

- _ Nhận thấy tính thiết thực của van đề này và được sự gợi ý

của giảng viên hướng dẫn, em đã chọn đề tài “Xây dựng hệ thống

đăng ký học tín chỉ dựa vào tích hợp cơ sở dữ liệu quan hệ vàXML” làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp của mình

2 Tổng quan về van đề nghiên cứu

- - Ngày nay, khối lượng dit liệu phát triển theo cấp số nhântrong tất cả các lĩnh vực từ các dữ liệu cá nhân cho các dữ liệu doanh

nghiệp va dữ liệu toản cầu Vì vậy, việc hiểu toàn bộ dữ liệu và cautrúc tô chức chúng đang trở nên rất quan trong [14]

3 Mục đích nghiên cứu

Luận văn tập trung tìm hêu về XML và mô hình DOM,phương pháp sử dụng mô hình DOM để chuyển một cơ sở dir liệu

quan hệ sang tài liệu XML và ngược lại.

4 Doi tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung tìm hiểu một số vấn đề sau:

- Tim hiểu về công nghệ XML

- Tim hiểu về cơ sở đữ liệu quan hệ

- Cách chuyên đổi một tài liệu XML sang một co sở dữ

liệu.

- Cách chuyền một cơ sở dữ liệu quan hệ sang một tài liệu

XML.

5 Phuong pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập dữ liệu, lựa chọn nội dung phù hợp

từ tài liệu tham khảo và bài báo khoa học.

- Phương pháp phân tích, xác định trong tâm và xây dựng

cơ sở lý luận về vấn đề nghiên cứu, trên cơ sở đó thực nghiệm giải

quyết van dé

- Khai thác ngôn ngữ lập trình C# dé viết chương trình

Demo.

Luận văn được trình bay gom ba chương:

Chương 1: “Tổng quan về XML và cơ sở đữ liệu quan hệ” —

Trình bày tổng quan về cấu trúc một tài liệu XML, định nghĩa kiểu

tư liệu DTD, lược đồ, mô hình đối tượng tài liệu DOM, phân tích tàiliệu XML theo mô hình DOM và các khái niệm cơ sở về cơ sở dit

liệu (CSDL) quan hệ.

Chương 2: “Tích hợp các hệ thống cơ sở dữ liệu và XML” —

Giới thiệu phương pháp luận chuyển một tài liệu XML sang một

CSDL quan hệ và ngược lại Đưa ra thuật toán tích hợp các hệ thống

cơ sở dữ liệu quan hệ và XML.

Chương 3: “Cài đặt thử nghiệm” — Trình bày việc cài đặt

thuật toán bằng ngôn ngữ lập trình C# trong môi trường ASP.NET,

trên cơ sở xây dựng ứng dụng trang web “Đăng ký học tín chỉ” của trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam

Kết luận — Tóm tắt các nội dung chính, các kết quả đạt được

và hướng nghiên cứu tiép theo của luận văn.

CHUONG 1 - GIỚI THIỆU VE XML VÀ CƠ SỞ DU LIEU

QUAN HỆ

1.1 Tong quan về XML

l1.II Giới thiệu công nghệ XML

XML (viết tắt từ tiếng Anh eXtensible Markup Language,

"Ngôn ngữ Đánh dấu Mở rộng") [1] là ngôn ngữ đánh dấu với mụcđích chung do W3C đề nghị, để tạo ra các ngôn ngữ đánh dấu khác

1.12 Cau trúc của tài liệu XML

1.1.2.1 Tài liệu XML

Một tài liệu XML well-formed chưa chắc là một tài liệu hợp

lệ Một tài liệu XML được xem là hợp lệ nếu nó đảm bảo những quytắc đặc tả trong tài liệu Document Type Definition (DTD) hay giản

dé (schema)

1.1.2.2 Cấu trúc của tài liệu XML

Mô tả câu trúc tài liêu

Phần nội dung

Hình 1.1 Cấu trúc tài liệu XML

113 Các thành phan cơ bản trong tài liệu XML

1.14 Cấu trúc tài liệu XML hợp khuôn dạng

1.15 Dinh nghĩa kiểu tư liệu DTD (Document Type Definition)

Định nghĩa kiểu tư liệu DTD cần theo cú pháp quy định của

tổ chức XML W3C Sử dung thẻ khai báo <!DOCTYPE> dé bắt đầu

định nghĩa cho các phần tử XML Mẫu khai báo như sau:

<!DOCTYPE rootname [DTD]>

Trong đó: DTD là định nghĩa cho các phan tử trong tài liệu

Mỗi phần tử được định nghĩa theo cú pháp:

<!ELEMENT NAME CONTENT_ MODEL>

1.1.6 Lược đồ XML (XML schema)

XML Schema là một tài liệu XML được viết duéi dạng thức

thuần văn bản với phần mở rộng xsd Tài liệu này mở đầu bằng khai

báo chuẩn XML, tiếp theo dùng tiếp đầu ngữ xsd:

1.17 Bảng định kiểu CSS (Cascading Style Sheet)

CSS là mô hình định nghĩa kiểu định dạng dùng cho việchién thị tài liệu Ta có thé dung CSS dé hiển thi tài liệu XML tương

tự các trang HTML CSS cho phép tách rời định dạng với nội dung

dir liệu.

118 Mô hình DOM (Document Object Model)

Để xử lý tài liệu XML, W3C định nghĩa tài liệu theo môhình hướng đối tượng DOM (Document Object Model) [3], [5] Theo

mô hình này tai liệu XML được tổ chức theo cau trúc hình cây bao

gồm các nút đối tượng, nội dung của mỗi nút (note), trên cây có thé

chứa phần tử (element), dữ liệu (text), thuộc tính (attribute), va

các nút con khác.

1.1.9 Phân tích tài liệu XML theo mô hình DOM

W3C định nghĩa tài liệu theo mô hình DOM Về cơ bản

DOM là giao diện trình ứng dụng API (Application Progam

Interface) không phụ thuộc vào ngôn ngữ và chương trình, cho phép

các chương trình và các kịch bản truy cập và cập nhật tự động nộidung, cau trúc và kiểu của các tài liệu XML cũng như HTML

1.2 Cơ sở dữ liệu quan hệ

12.1 Cấu trúc cơ sở dữ liệu quan hệ

Một cơ sở dữ liệu quan hệ là một tập của một hoặc nhiều

quan hệ, trong đó mỗi quan hệ là một bảng hai chiều bao gồm các cột

và các hàng (gọi là bảng dữ liệu hay quan hệ) Bảng dữ liệu chính là

hình thức thé hiện cụ thé của kiểu thực thé khi chúng ta xây dựng cơ

sở dt liệu, bang dữ liệu được sử dụng dé lưu đữ liệu về các thực thé

trong lớp thực thé đó [6]

1.3 Rang buộc toàn vẹn trên một cơ sở dữ liệu quan hệ

13.1 Dinh nghĩa

Ràng buộc toàn vẹn là một điều kiện bất biến không được vi

phạm trong một cơ sở dữ liệu.

13.2 Cac yếu tổ của ràng buộc toàn ven

Ràng buộc toàn vẹn dữ liệu được biểu diễn thông qua các

phụ thuộc hàm và cụ thể là dựa trên ràng buộc khóa

13.3 Chuẩn hóa một cơ sở dữ liệu quan hệ

Chuẩn hóa một cơ sở dữ liệu quan hệ là rất cần thiết trongthực tê vì nhờ bước chuân hóa này mà chúng ta có thê loại bỏ tôi đa

sự dư thừa dé liệu — một trong những nguyên nhân dẫn đến sựkhông toàn vẹn di liệu [6].

Chuẩn hóa một CSDL có nghĩa là chúng ta sẽ đưa các lược

đồ quan hệ về một trong các dạng chuẩn: INF, 2NF, 3NF, BCNE

14 Kết luận

Chương | đã trình bày những kiến thức cơ bản về cau trúcmột tài liệu XML cũng như các kiến thức giúp chúng ta nhận biếtđược thé nao là một tài liệu XML hợp lệ, hợp khuôn dạng, mô hình

DOM và cách phân tích tài liệu XML theo mô hình DOM cùng các

trình phân ngữ trong XML như: kiểu tư liệu DTD, lược đồ XML,không gian tên, bảng định kiểu CSS Ngoài những kiến thức cơ bản

về XML, trong chương | cũng trình bày những kiến thức cơ bản về

cơ sở dir liệu quan hệ, các khái niệm, cau trúc, các ràng buộc toanvẹn trên CSDL quan hệ.

CHƯƠNG 2 - TÍCH HỢP CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ VÀ

XML

Các hệ thong cơ sở dữ liệu quan hệ ngày càng đóng góp vai

trò quan trọng trong các hoạt động của các tổ chức, doanh nghiệp

hay cá nhân Các hệ thống cơ sở đữ liệu quan hệ có thể được sửdung với những ứng dụng được cai đặt riêng lẻ trong máy tinh ca

nhân hay có thể là một cơ sở đữ liệu tập trung trên mạng LAN hoặc

một cơ sở dit liệu phán tan trên mạng điện rộng và được sử dung bởirất nhiều doi tượng khác nhau

2.1 Phương pháp luận

Tích hợp các hệ thống cơ sở đữ liệu quan hệ và XML nghiêncứu về cách chuyên đổi một tài liệu cơ sở dữ liệu quan hệ thành mộttài liệu XML và ngược lại, chuyển một tài liệu XML về một cơ sở dữliệu quan hệ Dé giải quyết van dé này chúng ta phải tìm hiểu các van

dé sau:

2.1.1 Đối sánh nội dung của một CSDL quan hệ và một tài liệu

XML

Mối quan hệ giữa nội dung một cơ sở dữ liệu quan hệ và một

tài liệu XML được thể hiện qua các mức so sánh về: mô hình đữ liệu,lược đồ và các mức Tại mức mô hình dit liệu, nội dung dé liệu và

nội dung quan hệ có sự khác nhau đáng ké do những mục đích khác

nhau của CSDL quan hệ va XML.

2.1.2 Cau trúc và kiểu cơ chế của một tài liệu XML và một lược

đô CSDL quan hệ

Những cơ chế cơ bản được sử dụng dé định rõ cấu trúc của

những tài liệu XML và lược đồ quan hệ là những kiểu phần tử vànhững thuộc tính đối với XML giống như những quan hệ và những

thuộc tính đối với CSDL quan hệ Về kiểu phan tư, nó hữu dung choviệc mô tả hai mảng phạm trù: Đầu tiên, nó mô tả kiểu phần tử có

bao gồm một miền nguyên tử hay không Thứ hai, biểu thị kiểu phần

tử có một miền hợp hay không Những kết quả này phân biệt trong

bốn loại kiểu phần tử khác nhau

2.1.3 Tên duy nhất

2.1.4 Các giá trị rỗng và các gid trị mặc định

2.1.5 Quan hệ

2.1.6 Thứ tự

2.2 Chuyển một tài liệu XML sang một cơ sở dữ liệu quan hệ

Dé chuyển một tài liệu XML sang một CSDL quan hệ trên

cơ sở thỏa mãn một số ràng buộc nhất định, chúng ta sử dụng mô

hình đối tượng tài liệu DOM Thông qua các phương thức xử lý các

đối tượng (node) trong tài liệu XML mà mô hình cung cấp, ta truy

nhập đến từng node trong tài liệu cũng như nội dung và thuộc tínhcủa các node.

2.3 Chuyển một CSDL quan hệ thành một tài liệu XML

Chuyên một CSDL quan hệ sang một tài liệu XML thì chúng

ta phải xây dựng CSDL đó dựa theo cấu trúc của một tải liệu XML.Việc này hoàn toàn có thê làm được thông qua việc khử chuân hóa

(phi chuẩn) bằng cách chuyền đổi các quan hệ đã được chuẩn hóa ở

mức cao hơn thành những dạng chuẩn hóa ở mức thấp hơn nhằm

tăng tốc độ truy nhập, lưu trữ trong CSDL Sau khi đã phi chuẩn cácCSDL, các CSDL được kết nối lại và được ánh xạ vào trong một

DOM chính sau đó được chuyên thành một tài liệu XML

2.3.1 Phi chuẩn các lược đồ quan hệ

Trên thực tế, các CSDL thường tồn tại đưới dang các CSDL

đã được chuẩn hóa nhằm giải quyết các dị thường trong lưu trữ, cập

nhật, bao trì CSDL Do vậy, dé CSDL đó phù hợp với cầu trúc của

một tài liệu XML thì CSDL đó phải được phi chuẩn hóa — chuyển

đổi các quan hệ đã được chuẩn hóa thành những quan hệ chuẩn hóa ở

mức thấp hon với những mục đích xử lý dữ liệu một cách hiệu quảnhất

2.3.2 Kết nối các CSDL đã phi chuẩn

Với các CSDL đã được tạo trong một hệ quan trị CSDL (cuthé như MS Access hay SQL Server) Sau khi tiến hành phi chuẩn

các CSDL này, ta thực hiện tạo kết nối tới các bảng CSDL đã tạo

đồng thời thiết lập các kết nối giữa các bảng CSDL đã tạo, đảm bảo

sao cho các ràng buộc dit liệu vẫn được bảo toàn khi kết nối Dé tao

kết nối tới các bảng CSDL quan hệ, ta sử dụng cầu nối ODBC trongWindows Với cầu nối này, các CSDL đã tạo sẽ được kết nối tới hệ

thống Khi đó, ta có thé truy xuất dit liệu của các tệp CSDL quan hệ

đã két nôi.

Kêt hợp thành cây theo DOM

Hình 2.21 Các bước ánh xạ một CSDL quan hệ thành một tài

liệu XML

2.4 Thuật toán tích hợp hệ thống các cơ sở dữ liệu và tài liệu

XML

Căn cứ vào phương pháp luận tích hợp các hệ thống cơ sở dit

liệu quan hệ và XML, thuật toán tích hợp các hệ thống cơ sở đữ liệuquan hệ được xây dựng tông quát như sau:

trong C SDL

/

2.4.1 Đọc tài liệu XML dưới dang sơ dé hình cây

Thuật toán đọc tài liệu XML dưới dạng sơ đồ hình cây

Tài liệu XML được đọc thông qua hình thức đọc một file dữ liệu

và được xây dựng theo dạng mô hình DOM thông qua viỆc:

o_ Truy cập và lay phan tử gốc của tài liệu

o Lấy danh sách tat cả các phan tử con của phan tử gốc

o Mỗi phân tử con tìm được sẽ được gán một chỉ sô đặc trưng

o Xây dựng và lưu trữ đường dẫn tương ứng tới mỗi phan tử

con trong tai liệuo_ Lấy tên các phần tử con và các giá trị thuộc tính của nóo_ Chuyên đổi thông tin về đường dẫn, nội dung của các phan tử

sang dạng chuỗi dé in ra màn hình dưới dạng một cây tài liệu

giống như trong Windows

2.4.2 Hiển thị tài liệu XML dưới dạng bảng

Thuật toán hiển thị tài liệu XML dưới dạng bảng

o Duyệt tất cả các nút của cây theo mô hình DOM bắt dau từ

nút gốc theo kỹ thuật đệ quy

o Xây dựng một hàm dé kiểm tra và xử ly nút của cây tài liệu

DOM Đối với mỗi nút hiện hành mà có nút con thì hàm đệquy tìm sâu xuống các nút bên dưới và hình thành một DOM

tương ứng cho nút.

o Với mô hình DOM thu được, thực hiện một ánh xạ các phần

tử, các thuộc tính với giá tri tương ứng thành các quan hệ,

thuộc tính va giá tri trong ứng của bang CSDL quan hệ.

2.4.3 Chuyển một CSDL quan hệ sang một tài liệu XML

Thuật toán chuyển một CSDL quan hệ sang một tài liệu XML

o Xây dựng lớp kết nối với JDBC - ODBC dé kết nối đữ liệu

được xây dựng trong môi trường Access hay SQL Server.

o_ Tạo các kết nỗi trên các CSDL quan hệ cần chuyên đổi thành

tài liệu XML thông qua các truy vấn SQL

o Chuyên đổi dữ liệu đã kết nối sang tài liệu XML thông qua

các nguyên tắc ánh xạ đã trình bày

2.5 Cài đặt thuật toán

> Đọc tài liệu XML dưới dạng sơ đồ hình cây:

Một tài liệu XML được đọc vào chương trình được hiển thịdưới dạng một cau trúc hình cây

// Tao mot tai lieu XML theo mo hình DOM da co san du lieu XmlDocument xmlDoc = new XmlDocument();

xmlDoc.Load(Server.MapPath("SinhVien.xml"));

// Khoi tao dieu khien Tree View

Tree View1.Nodes.Clear();

TreeView1.Nodes.Add(new TreeNode(xmlDoc.DocumentElement.Name));

TreeNode tNode = new TreeNode();

tNode = Tree View1.Nodes[0];

// Hien thi len TreeView theo mo hình DOM

> Chuyển doi một tài liệu XML thành một CSDL quan hệ

Một tài liệu XML được tạo lập theo đúng cầu trúc yêu cầu sẽđược chuyển đôi và hién thị dưới dạng một bảng CSDL quan hệ

XmlDocument xmlDocument = new XmlDocument();

xmlDocument.Load (fileName);

XmlNodeList xmlNodeList = xmlDocument.GetElementsB yTagName(nodeName);

Table table = new Table();

foreach (XmINode xmlNode in xmlNodeList)

{

TableRow tableRow = new TableRow();

TableCell tableCell = new TableCellQ;

> Chuyén một CSDL quan hệ thành một tài liệu XML

Đề chuyên một CSDL quan hệ được tạo lập từ môi trường

MS Access hay SQL Server thành một tài liệu XML ta thực hiện như

MonHocInHocKy.ThoiKhoaBieu, MonHoc.GhiChu FROM

MonHocInNganh INNER JOIN MonHoc ON MonHocInNganh.MonHocID

= MonHoc.MonHocID INNER JOIN MonHocInHocKy ON

MonHoc.MonHocID = MonHocInHocKy.MonHocID INNER JOIN

DangKyHoc ON MonHoc.MonHocID = DangKyHoc.MonHocID";

DataSet dataSet = sqlServerProvider.GetDataSet();

dataSet.WriteXml(fileName);

}

catch (Exception )

{

Literal2.Text = "File khong tao dc";

void ShowXmlData(string fileName)

}

2.6 Đánh giá kết quả

Kết quả mà thuật toán đạt được có tính thực tiễn cao, với khả

năng tích họp các hệ thống CSDL quan hệ vào tài liệu XML và

ngược lại, chuyên một tải liệu XML thành một CSDL quan hệ đượcxây dựng dựa trên việc kết nối CSDL cùng với một SỐ quy tắc ánh xạ

được xem là một phương pháp mach lạc, dé hiểu ma vẫn đảm bảo

tính toàn vẹn dữ liệu.

2.7 Kếtluận

Trong chương 2 đã trình bay những mối liên hệ về nội dungcủa một CSDL quan hệ với nội dung cua một tai liệu XML, đồngthời đã đưa ra phương pháp luận để chuyên một CSDL quan hệ thànhmột tải liệu XML và ngược lại Bằng việc sử dụng các câu lệnh truy

van XML và dựa trên các quy tắc ánh xa đơn giản, dé hiểu và chính

xác đã trình bày trong chương này, chúng ta đã có cơ sở để đưa racác cài đặt cụ thé cho thuật toán tích hợp sẽ được trình bày trong

chương tiếp theo

Thuật toán tích hợp các hệ thống CSDL và XML đã trìnhbày trong luận văn được thực hiện trên các CSDL quan hệ tạo lập

trong môi trường SQL Server được thực hiện cho kết quả tốt.