Phụ thuộc logic trong cơ sở dữ liệu

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO I HC CÔNG NGH TP. HCM NGÔ VIỆT TRƯỜNG PH THU D LIU LU Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Mã số ngành: 60480201 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2014 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO I HC CÔNG NGH TP. HCM NGÔ VIỆT TRƯỜNG PH THU D LIU LU Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Mã số ngành: 60480201 CÁN B NG DN KHOA HC: PGS TSKH NGUYN XUÂN HUY TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2014 i L Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hc viên thc hin Lu (Ký và ghi rõ h tên) NGÔ VING ii LI C  ng nghi  Thng dn -c Nguyn Xuân Huy, th truyt nhng kin thc rt b ích cho tôi trong quá trình hc tng dn ht sc tn tình trong quá trình hoàn thành lu. Khoa Công Nghn lý khoa h- i Hc Công Ngh Thành Ph H o mu kin thun li  tôi trong quá trình hc tp và hoàn thành lu Toàn th quý tht tình ging dy và truyt nhng kin thc b ích cho tôi trong sut khóa hc va qua. Cui cùng xin cn tt c nhn bè và ng nghi tôi trong sui quá trình hc tp và thc hin lu NGÔ VING iii MC LC Danh mc các kí hiu, các t vit tt Danh mc các hình minh ha M u 1 ng quan v lý thuy d liu quan h 6 1.1 Các khái niệm cơ bản 6 1.1.1 Thuộc tính 6 1.1.2 Quan hệ n ngôi 7 1.1.3 Bộ 8 1.1.4 Lược đồ quan hệ 9 1.1.5 Khóa của một quan hệ 10 1.2 Phụ thuộc hàm 12 1.2.1 Khái niệm phụ thuộc hàm 12 1.2.2 Định nghĩa 12 1.2.3 Hệ luật dẫn Armstrong 13 1.2.4 Thuật toán tìm bao đóng của tập thuộc tính 15 1.2.5 Bài toán thành viên 16 1.2.6 Phủ tối thiểu của một tập phụ thuộc hàm 16 1.3 Khóa 17 1.3.1 Định nghĩa 17 1.3.2 Thuật toán tìm khóa 18 1.4 Kết chương 19 t s khái ni trong ph thu 20 2.1 Các công thức Boole 20 2.2 Phụ thuộc Boole dương 23 2.2.1 Công thức Boole dương 23 2.2.2 Bảng chân lý của quan hệ 24 2.2.3 Phụ thuộc Boole dương 25 iv 2.2.4 Một số tính chất của phụ thuộc Boole dương 25 2.2.5 Định lý tương đương 27 2.3 Bài toán suy dẫn cho lớp PTBD 28 2.4 Biểu diễn PTBD dưới dạng hội suy dẫn 31 2.4.1 Công thức suy dẫn 31 2.4.2 Bài toán biểu diễn PTBD dưới dạng hội suy dẫn 32 2.4.3 Tập T R của PTBD 37 2.4.4 Xây dựng tập PTBD từ quan hệ R cho trước 40 2.5 Kết chương 41 ng dng lp ph thui mt s lp bài toán 42 3.1 Bài toán thành viên 42 3.1.1 Phương pháp chứng minh một công thức là hằng đúng 45 3.1.2 Chuẩn hóa dạng chuẩn hội (CNF) 47 3.1.3 Phương pháp chứng minh công thức suy dẫn bằng phép hợp giải 48 3.2 Bài toán bao đóng 48 3.3 Một số thí dụ minh họa 49 3.4 Môi trường xây dựng chương trình 51 3.4.1 Phần cài đặt chương trình 51 3.4.2 Dữ liệu áp dụng cho chương trình 51 3.5 Kết quả đạt được 52 3.9 Kết chương 52 Kt lun và kin ngh ng phát trin 53 Ph lc 54 Tài liu tham kho 61 v DANH MC CÁC KÝ HIU, CÁC T VIT TT CSDL Cơ sở dữ liệu CTB Công thức Boole CTBD Công thức Boole dương CTSD Công thức suy dẫn HSD Hội suy dẫn I(U) Tập các công thức suy dẫn trên tập biến U L(U) Tập các CTB xây dựng trên tập các biến U P(U) Tập toàn bộ các công thức dương trên U PTBD Phụ thuộc Boole dương PTBDTQ Phụ thuộc Boole dương tổng quát PTH Phụ thuộc hàm R(U) Quan hệ R với tập thuộc tính U REL(U) Tập toàn thể các quan hệ trên tập thuộc tính U REL_p(U) Tập toàn thể các quan hệ có không quá p bộ trên tập thuộc tính U, p 1 SAT(F) Tập toàn thể các quan hệ trên U thỏa tập ràng buộc F SAT_p(F) Tập toàn thể các quan hệ có không quá p bộ trên U thỏa tập ràng buộc F, p ≥ 1 SubSet(U) Tập các tập con của U  Khi và chỉ khi  suy ra, kéo theo vi ├ suy dẫn theo quan hệ ╞ suy dẫn logic ├ 2 suy dẫn theo quan hệ có không quá 2 bộ vii DANH MC CÁC HÌNH MINH HO Hình 1.1 Thể hiện của quan hệ khoa 9 Hình 1.2 Thể hiện của quan hệ lophoc 9 Hình 2.1 Bảng chân lý T f ,T g 22 Hình 2.2 Bảng trị V f ,V g 22 Hình 2.3 Bảng chân lý T G ,T h 23 Hình 2.4 Quan hệ R(A,B,C) 24 Hình 2.5 Bảng chân lý T R 24 Hình 3.1 Các kí hiệu phép toán 42 Hình phụ lục 1 Gọi thủ tục go1 54 Hình phụ lục 2 Gọi thủ tục go2 55 Hình phụ lục 3 Gọi thủ tục go3 55 Hình phụ lục 4 Gọi thủ tục go 56 Hình phụ lục 5 Gọi tiếp thủ tục go 56 Hình phụ lục 6 Gọi tiếp thủ tục go 57 Hình phụ lục 7 Gọi tiếp thủ tục go 57 Hình phụ lục 8 Gọi tiếp thủ tục go 58 Hình phụ lục 9 Tính trị a + b 58 Hình phụ lục 10 Tính trị a & b 59 Hình phụ lục 11 Tính trị a  b 59 Hình phụ lục 12 Tính trị a ^ b 60 Hình phụ lục 13 Tính trị a  b 60 1       Với sự phát triển ngày càng hiện đại của khoa học kĩ thuật trên thế giới, song bên cạnh đó là sự phát triển về xã hội con người, do mối liên quan giữa công nghệ và cuộc sống, mối quan hệ đó ngày càng đa dạng, phát triển với số lượng lớn và rộng vì thế việc xử lý khối lượng dữ liệu lớn đó luôn là vấn đề đáng được nghiên cứu để đáp ứng phù hợp với sự phát triển của các quan hệ trên, cũng nhằm giải quyết chính xác hơn, phù hợp hơn các giá trị thực tiển, mối liên kết ràng buộc của thực tiễn cuộc sống. Việc tổ chức lưu trữ, quản lý và khai thác dữ liệu ta có thể dùng nhiều mô hình tổ chức dữ liệu khác nhau từ những mô hình truyền thống như mô hình mạng, mô hình phân cấp, mô hình quan hệ đến các mô hình hiện đại, được dùng nhiều hiện nay như mô hình cơ sở dữ liệu phân tán, mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng … Trong các mô hình dữ liệu, việc nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng của các ràng buộc dữ liệu hay còn gọi là các phụ thuộc dữ liệu là một yêu cầu cấp thiết đặt ra. Phụ thuộc dữ liệu đầu tiên được Codd [13] tác giả của mô hình dữ liệu quan hệ đặt nền móng từ những năm 1970 với khái niệm phụ thuộc hàm. Tiếp sau đó R. Fagin và Zaniolo đã đưa ra phụ thuộc đa trị vào năm 1976. Cùng với sự phát triển của lớp phụ thuộc hàm, một số phụ thuộc dữ liệu bậc cao cũng như hệ tiên đề cho lớp các phụ thuộc - tức là đặt nền móng cơ sở lý thuyết về phụ thuộc dữ liệu, cũng được giới thiệu sau đó như phụ thuộc đối ngẫu, phụ thuộc mạnh, phụ thuộc yếu do J. Demetrovics và Gy. Gyepesy đề xuất năm 1981, phụ thuộc Boole dương do Berman đề xuất năm 1985, 1987, phụ thuộc Boole dương tổng quát được Nguyễn Xuân Huy, Lê Thị Thanh [6] phát triển năm 1992, … Gần đây, trên cơ sở lớp phụ thuộc hàm là phụ thuộc dữ liệu truyền thống có một số công trình nghiên cứu của nhiều nhóm về các phụ thuộc dữ liệu mở rộng cho nhiều các loại dữ liệu khác nhau. Với dữ liệu xác định, năm 2004, Ilya và các đồng nghiệp đã nghiên cứu phụ thuộc hàm nhẹ (Soft Functional Dependencies – Soft FD) là phụ thuộc hàm mà giá trị của X xác định giá trị của Y với độ không chắc chắn [...]... THUYẾT CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ Lý thuyết về các phụ thuộc dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc mô tả thế giới thực, phản ánh ngữ nghĩa dữ liệu của cơ sở dữ liệu Trong quản lý các cơ sở dữ liệu (CSDL), phụ thuộc dữ liệu được hiểu là những mệnh đề mô tả các ràng buộc mà dữ liệu phải đáp ứng trong thực tế Nhờ có những mô tả phụ thuộc này mà hệ quản trị cơ sở dữ liệu có thể quản lý tốt được chất lượng dữ. .. triển lý thuyết thiết kế cơ sở dữ liệu, logic đã được chọn như một ngôn ngữ hữu hiệu để đặc tả phụ thuộc dữ liệu, do đó trong số các loại hình phụ thuộc dữ liệu rất đa dạng được đề xuất và phát triển sau này, các phụ thuộc logic luôn luôn là trọng tâm chú ý của các nhóm nghiên cứu Chương này sẽ trình bày một cách tổng quan quá trình phát triển của lớp phụ thuộc logic đầu tiên là phụ thuộc hàm Phần đầu tiên... liệu có thể quản lý tốt được chất lượng dữ liệu Phụ thuộc dữ liệu được Codd [13] tác giả của mô hình dữ liệu quan hệ đặt nền móng từ những năm 70 với khái niệm phụ thuộc hàm Sau đó một loạt tác giả khác tiếp tục phát triển các dạng phụ thuộc bậc cao, phụ thuộc mờ cũng như xây dựng các hệ tiên đề cho các lớp phụ thuộc - tức là đặt cơ sở lý thuyết về phụ thuộc dữ liệu Một điều khá tự nhiên là ngay từ những... truyền dữ liệu được giảm tối đa… cũng luôn là yêu cầu cần thiết đặt ra Một trong các giải pháp để thực hiện việc này là mở rộng khái niệm đối sánh các trị của các thuộc tính xuất hiện trong các bộ, tìm tập các phụ thuộc dữ liệu thu gọn tương đương với tập phụ thuộc dữ liệu ban đầu Đây cũng chính là mục đích và ý nghĩa của việc mở rộng khái niệm so sánh trong lớp các phụ thuộc dữ liệu như phụ thuộc Boole... X xác định Y hay Y phụ thuộc hàm vào X X được gọi là vế trái phụ thuộc hàm, Y được gọi là vế phải phụ thuộc hàm 13 Phụ thuộc hàm hiển nhiên X  gọi là phụ thuộc hàm hiển nhiên nếu Y X Y Phụ thuộc hàm nguyên tố X  được gọi là phụ thuộc hàm nguyên tố (hoặc nói cách khác Y  Y được gọi là phụ thuộc đầy đủ vào X) nếu X ' X đều không có phụ thuộc hàm X’  Y Như vậy các phụ thuộc hàm MaDA  ... niệm cơ bản liên quan đến các lớp phụ thuộc hàm, các tính chất, tiên đề, lược đồ quan hệ, định lý tương đương và các thí dụ minh họa của phụ thuộc hàm, khóa và thuật toán tìm khóa trên phụ thuộc hàm 20 Chƣơng 2 M ỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ SỞ TRONG PHỤ THUỘC BOOLE DƢƠNG Trong chương 1 cũng đã nêu tổng quan về lớp phụ thuộc logic đầu tiên là lớp phụ thuộc hàm, phát biểu định lý tương đương cho lớp phụ thuộc. .. tại nhiều phụ thuộc hàm Tập các phụ thuộc hàm được ký hiệu F 1.2.3 Hệ luật dẫn Amstrong Gọi F là tập phụ thuộc hàm đối với lược đồ quan hệ R định nghĩa trên tập thuộc tính U và X Y là một phụ thuộc hàm; X ,Y  U Khi đó ta nói rằng X  Y được suy diễn Logic từ F nếu R thỏa các phụ thuộc hàm của F thì cũng thỏa X  và ký hiệu là F |= X  Y Y Bao đóng của tập phụ thuộc hàm Bao đóng của tập phụ thuộc hàm... trong 3 chương, phần mở đầu, phần kết luận, phần mục lục, phần phụ lục, tài liệu tham khảo Các nội dung của luận văn trình bày theo cấu trúc như sau: C ơn 1 ổn qu n về lý t uy t cơ sở dữ l ệu qu n ệ Trình bày một số khái niệm chung về mô hình quan hệ và lớp phụ thuộc đầu tiên của phụ thuộc logic là phụ thuộc hàm C ơn 2 Một số k n ệm cơ sở tron p ụ t uộc Bool d ơn Trình bày một số khái niệm về phụ thuộc. .. niệm cơ bản của lý thuyết cơ sở dữ liệu quan hệ, khái niệm về phụ thuộc hàm và lược đồ quan hệ 1.1 Các khái niệm cơ bản 1.1.1 Thuộc tính Thuộc tính (attribute) là một tính chất riêng biệt của một đối tượng cần được lưu trữ trong CSDL để phục vụ cho việc khai thác dữ liệu về đối tượng 7 Thí dụ 1.1 • Đối tượng LOPHOC có các thuộc tính mã lớp, tên lớp, khóa, số học viên • Đối tượng SINHVIEN có các thuộc. .. niệm, tính chất của lớp phụ thuộc Boole dương và một số khía cạnh ứng dụng của lớp phụ thuộc này Phƣơng ph p nghiên cứu - Tìm hiểu các tài liệu và kết quả nghiên cứu có liên quan đến đề tài Vận dụng chủ yếu các phương pháp và cấu trúc của toán học rời rạc kết hợp với việc phát triển lớp các phụ thuộc logic nhằm đảm bảo ngữ nghĩa của dữ liệu trong cơ sở dữ liệu theo hướng tiếp cận logic Bố cục của luận . thuyết về các phụ thuộc dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc mô tả thế giới thực, phản ánh ngữ nghĩa dữ liệu của cơ sở dữ liệu. Trong quản lý các cơ sở dữ liệu (CSDL), phụ thuộc dữ liệu được. hình cơ sở dữ liệu phân tán, mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng … Trong các mô hình dữ liệu, việc nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng của các ràng buộc dữ liệu hay còn gọi là các phụ thuộc dữ liệu. trên cơ sở lớp phụ thuộc hàm là phụ thuộc dữ liệu truyền thống có một số công trình nghiên cứu của nhiều nhóm về các phụ thuộc dữ liệu mở rộng cho nhiều các loại dữ liệu khác nhau. Với dữ liệu