ThS37 066 ứng dụng phép dịch chuyển lược đồ quan hệ trong cơ sở dữ liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN _ VŨ TRÍ DŨNG ỨNG DỤNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN T há i N gu y ê n - 00 luận văn Số hóa Trung tâm Học liệuViết – Đại thuê học Thái Nguyên thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VŨ TRÍ DŨNG ỨNG DỤNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ : 60 48 35 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Người hướng dẫn khoa học PGS TSKH NGUYỄN XUÂN HUY Thái Nguyên - 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu Viết – Đại học Tháiluận Nguyên thuê văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.2 Nội dung đề tài, vấn đề cần giải 1.1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.1.4 Phạm vi ứng dụng 1.1.5 Kết đạt đƣợc 1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ 1.2.1 Quan hệ, thuộc tính, 1.2.2 Đại số quan hệ 10 1.2.3 Phụ thuộc hàm, Hệ tiên đề Armstrong, Lƣợc đồ quan hệ 13 1.2.4 Bao đóng tập thuộc tính 18 1.2.5 Phủ tập phụ thuộc hàm 21 1.2.6 Khóa lƣợc đồ quan hệ 27 1.2.7 Chuẩn hoá LĐQH sở phụ thuộc hàm 31 CHƢƠNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƢỢC ĐỒ QUAN HỆ 36 2.1 Phép dịch chuyển LĐQH 37 2.2 Thuật toán dịch chuyển LĐQH 38 2.3 Định lý phép dịch chuyển LĐQH 39 2.4 Dạng biểu diễn thứ khóa 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.5 Dạng biểu diễn thứ hai khóa 45 2.6 Kết luận 50 CHƢƠNG CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH 51 3.1 Giới thiệu 51 3.2 Các chức chƣơng trình 51 3.3 Một số giao diện chƣơng trình 52 3.4 Các thí dụ 54 DANH MỤC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH NCKH 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT 1NF 1st normal form - dạng chuẩn 2NF 2nd normal form - dạng chuẩn 3NF 3rd normal form - dạng chuẩn CSDL Cơ sở liệu LĐQH Lƣợc đồ quan hệ PTH phụ thuộc hàm FD phụ thuộc hàm ╞ suy dẫn theo tiên đề (theo logic) ├ suy dẫn theo quan hệ        X+  khác với thuộc chứa giao (của tập thuộc tính) hợp (của tập thuộc tính) bao đóng tập thuộc tính X tƣơng đƣơng ≢ \ không tƣơng đƣơng phép trừ logic Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Trong quản lý sở liệu (CSDL), phụ thuộc liệu hiểu mệnh đề mô tả ràng buộc mà liệu phải đáp ứng thực tế Nhờ có mô tả phụ thuộc mà hệ quản trị sở liệu quản lý tốt chất lượng liệu Lý thuyết phụ thuộc liệu đóng vai trò quan trọng việc mô tả giới thực, phản ánh ngữ nghĩa liệu sở liệu Phụ thuộc liệu Codd, tác giả mô hình liệu quan hệ đặt móng từ năm 70 với khái niệm phụ thuộc hàm Sau loạt tác giả khác tiếp tục phát triển dạng phụ thuộc bậc cao, phụ thuộc mờ xây dựng hệ tiên đề cho lớp phụ thuộc - tức đặt sở lý thuyết phụ thuộc liệu Một điều tự nhiên từ ngày đầu phát triển lý thuyết thiết kế sở liệu, logic chọn ngôn ngữ hữu hiệu để đặc tả phụ thuộc liệu, đó, số loại hình phụ thuộc liệu đa dạng đề xuất phát triển sau này, phụ thuộc logic luôn trọng tâm ý nhóm nghiên cứu Đề tài tập trung vào tìm hiểu nghiên cứu khái niệm chuyển dịch lược đồ quan hệ, đưa chúng dạng thu gọn nhận biểu diễn quan trọng cho bao đóng, khóa phản khoá Các kết thu sử dụng trình thiết kế sở liệu Nội dung đề tài cấu trúc sau: Chương giới thiệu đề tài khái niệm chung mô hình quan hệ với trọng tâm khái niệm hình thức mô hình quan hệ, vận dụng chủ yếu cấu trúc rời rạc Phụ thuộc hàm (PTH) lớp phụ thuộc phụ thuộc logic đồng thời lớp phụ thuộc kinh điển theo nghĩa, Codd, tác giả mô hình liệu quan hệ, đề xuất sớm sử dụng công cụ thiết kế sở liệu chuẩn hóa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương trình bày kỹ thuật thu gọn lược đồ quan hệ (LĐQH) gọi phép dịch chuyển lược đồ quan hệ Bản chất kỹ thuật loại bỏ khỏi LĐQH ban đầu số thuộc tính không quan trọng theo nghĩa chúng không làm ảnh hưởng đến kết tính toán đối tượng quan tâm bao đóng, khóa, phản khóa Mặc dù LĐQH thu qua phép dịch chuyển không tương đương với LĐQH ban đầu, ta thu đối tượng cần tìm phép toán đơn giản loại bỏ thêm số thuộc tính Điều lý thú sau loại bỏ số thuộc tính số PTH loại bỏ theo chúng trở thành PTH tầm thường (có vế trái chứa phải) mang thông tin tiền định (đó PTH dạng   X) Các phép dịch chuyển LĐQH phát triển cho lớp phụ thuộc logic phụ thuộc hàm cho ta số kết lý thú biểu diễn bao đóng, khóa, phản khóa số dấu hiệu cần đủ để nhận biết đặc trưng tương quan đối tượng nói Chương cài đặt chương trình mô ứng dụng phép dịch chuyển lược đồ quan hệ vào thiết kế sở liệu với số thí dụ Phần cuối luận văn kết luận hướng phát triển tài liệu tham khảo Em xin bày tỏ lòng chân thành cảm ơn PGS TSKH Nguyễn Xuân Huy người Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Ngyên tạo điều kiện tinh thần sở vật chất để em học tập, nâng cao kiến thức thực luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo Viện Công nghệ thông tin Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Thầy, Cô giáo Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn cung cấp cho em kiến thức vô quí báu, để em có điều kiện nâng cao kiến thức hiểu biết lĩnh vực công nghệ thông tin Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Liên đoàn Lao động tỉnh Hà Nam, Ban giám hiệu Trường trung cấp nghề Kinh tế - Kỹ thuật Hà Nam, gia đình, người thân bạn bè tạo điều kiện thuận lợi, động viên giúp đỡ em suốt thời gian học tập, nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp Học viên Vũ Trí Dũng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.1 Giới thiệu đề tài Trong quản lý sở liệu lớn phức tạp đòi hỏi nhiều thuật toán hữu hiệu để tính toán đối tượng bao đóng, khóa, phủ Một số thuật toán tốt theo nghĩa độ phức tạp tính toán giới hạn hàm tuyến tính đa thức theo chiều dài liệu vào công bố thuật toán tính bao đóng tập thuộc tính, thuật toán tìm khóa, thuật toán xác định thành viên hay thuật toán xác định phụ thuộc hàm suy dẫn, thuật toán tìm giao khóa, thuật toán xác định lược đồ quan hệ có khóa nhất… [1, 2, 8] Một nhận xét tự nhiên kích thước lược đồ quan hệ nhỏ thuật toán phát huy hiệu Một số hướng nghiên cứu tinh giản lược đồ sở liệu thực thông qua phép biến đổi tương đương, chẳng hạn đưa tập phụ thuộc hàm dạng thu gọn thu gọn tự nhiên, dạng không dư, dạng tối ưu (chứa ký hiệu nhất)… công bố [3, 5, 6, 7] Trong phép dịch chuyển lược đồ quan hệ Bản chất kỹ thuật loại bỏ khỏi lược đồ quan hệ ban đầu số thuộc tính không quan trọng theo nghĩa chúng không làm ảnh hưởng đến kết tính toán đối tượng quan tâm bao đóng, khóa, Mặc dù lược đồ quan hệ thu qua phép thu gọn không tương đương với lược đồ quan hệ ban đầu, ta thu đối tượng cần tìm phép toán đơn giản loại bỏ thêm số thuộc tính Điều lý thú sau loại bỏ số thuộc tính số phụ thuộc hàm loại bỏ theo, chúng trở thành phụ thuộc hàm tầm thường (có vế trái chứa phải) mang thông tin tiền định (đó phụ thuộc hàm dạng   X) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.1.2 Nội dung đề tài, vấn đề cần giải Luận văn tập trung tìm hiểu cải tiến kỹ thuật thuật toán thu gọn lược đồ quan hệ p thông qua phép dịch chuyển lược đồ quan hệ theo tập thuộc tính X Khảo sát phụ thuộc phép dịch chuyển thông qua tính chất tập thuộc tính X Khảo sát hai dạng biểu diễn khóa lược đồ quan hệ qua phép dịch chuyển Xây dựng hệ trình minh họa đánh giá kết lý thuyết 1.1.3 Phương pháp nghiên cứu Tiếp cận chủ yếu để giải vấn đề đặt phạm vi đề tài tiên đề hóa Các hệ tiên đề xây dựng sở hệ suy dẫn hình thức với tính chất đối tượng sở mối liên hệ chúng Cơ sở toán học hệ tiên đề định lý tính xác đáng đầy đủ với định lý điều kiện cần đủ cho hệ tiên đề tương đương Tiếp cận hình thức vận dụng chủ yếu phương pháp cấu trúc toán học rời rạc (bao gồm logic hình thức), kết hợp với phương pháp đối sánh, mô hình hóa, tối ưu quy hoạch rời rạc Kết hợp chặt chẽ lý thuyết thực hành, sử dụng phát triển phần mềm nói chung phần mềm toán học nói riêng để kiểm định thể kết lý thuyết 1.1.4 Phạm vi ứng dụng Các kết thu vận dụng cho quy trình thiết kế sở liệu quan hệ dùng hệ thống thông tin, cụ thể là: - Tính bao đóng tập thuộc tính, - Tìm khóa lược đồ quan hệ - Chuẩn hoá LĐQH Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn chuyển LĐQH, L+P siêu khóa a, (L+P)+ = U Vận dụng tính chất C5 bao đóng ta có (L+P)+ = (LP)+ = U, LP siêu khóa a Vì P  M  K = LM nên LP  K Vì K khóa a nên LP = K = LM Để ý L  P = , L  M =  P  M ta suy P = M Điều chứng tỏ M khóa a\L+ ■ Thí dụ Với LĐQH a = (U,F), U = ABCDEH, F = {AE  D, A  C, E  BC, EHA, AC  EH, BD  C} Ta có ML(F) = {A, E,BD} Ta thấy, E+ = EBC  U Vậy E khóa a Ta dịch chuyển a theo E+ Đặt b = a\E+ = (V,G), ta có V = ABCDEH\EBC = ADH, F = {A  D, A   (loại),    (loại), H  A, A  H, D   (loại)} = {A  D, H  A, A  H}   {A  DH, H  A} Dễ thấy H khóa b Như EH khóa a, E vế trái cực tiểu, H khóa a\E+ Chú ý Xét mệnh đề đảo mệnh đề dạng biểu diễn thứ hai khóa, cụ thể Với vế trái cực tiểu L LĐQH a, ta có L Key(a\L+)  Key(a) Mệnh đề không Thí dụ Theo thí dụ trước ta tính LĐQH b = a\E+ = (V,G), V = ADH, G = {A  DH, H  A} Ngoài khóa H, lược đồ b khóa A, nhiên EA khóa a riêng A khóa a Thí dụ sau minh họa tồn LĐQH có vế trái cực tiểu L không tham gia vào khóa Xét LĐQH a = (U,F), U = ABCDE, F = {BD  CE, AE  D, CE  ABD, BE  ACD} Ta thấy vế trái cực tiểu, ML(F) = {BD, AE, CE, BE} Ngoài (BD)+ = (CE)+ = (BE)+ = U nên {BD, CE, BE}  Key(a) Mặt khác, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 46 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn (AE)+ = ADE ≠ U nên AE khóa Ta chứng tỏ vế trái cực tiểu AE khóa Thật vậy, (AE)+ = ADE nên để xây dựng khóa chứa AE ta cần thêm cho AE vài thuộc tính khác với A, D E, cụ thể B hoặc/và C Nếu thêm cho AE thuộc tính B ABE chứa khóa BE; thêm cho AE thuộc tính C ACE chứa khóa CE Vậy vế trái cực tiểu AE phận khóa a Bổ đề sau cho ta dấu hiệu tạo chọn khóa từ tập khóa lược đồ sau dịch chuyển Bổ đề (Các khóa sinh từ khóa lược đồ sau dịch chuyển) Cho LĐQH a = (U,F) vế trái cực tiểu L Khi K  L  Key(a\L+) K không chứa vế trái cực tiểu khác L K khóa a Chứng minh Giả sử ta có phân hoạch K =L  M, M  Key(a\L+) K không chứa vế trái cực tiểu khác L F Theo hệ siêu khóa phép dịch chuyển LĐQH K siêu khóa a Gọi P khóa a chứa K Ta chứng minh P = K Nếu P không chứa vế trái cực tiểu F U = P+ = P  K, P = K = U Giả sử P chứa vế trái cực tiểu F Do P  K mà K chứa vế trái cực tiểu L nên đương nhiên L  P Đặt Q = P\L, ta có phân hoạch P = L|Q Q  M Vì L phận khóa P nên theo định lý đặc trưng khóa ta có L+  P = L hay P\L+ = P\L = Q Theo bổ đề siêu khóa phép dịch chuyển LĐQH, Q siêu khóa a\L+ Vì M khóa a\L+ Q  M nên Q = M P = LQ = LM = K Vậy K khóa a ■ Thí dụ Xét LĐQH a = (U,F), U = ABCDEH, F = {AE  D, A  C, E  BC, EH  A, AC  EH, BD  C} Ta có ML(F) = {A, E, BD} Xét vế trái cực tiểu E Ta thấy, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 47 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn E+ = EBC  U Vậy E khóa a Ta thực phép dịch chuyển lược đồ a theo E+ Ta có b = a\E+ = (V,G), V = = ABCDEH\EBC = ADH, G = F\EBC ={A  D, A   (loại),    (loại), H  A, A  H, D   (loại)} ≡ {A  DH, H  A} Dễ dàng tính Key(b) = = {A, H}, E  Key(b)={EA, EH} Thành phần EH không chứa thêm vế trái cực tiểu khác E, EH khóa a Chú ý Tồn LĐQH có khóa chứa vài vế trái cực tiểu Thí dụ Xét LĐQH a = (U,F) với U = ABCD, F = {A  B, C  D} Ta có khóa K=AC chứa đồng thời hai vế trái cực tiểu A C Bổ đề Cho LĐQH a = (U,F) vế trái cực tiểu L Khi M  Key(a\L+), khóa K a chứa LM phải chứa M Chứng minh Ta biết LM siêu khóa Giả sử K khóa a K  LM Ta xét phân họach K = P|Q, P = K  L, Q = K  M Vì L  M = L+  M =  nên P  Q =  Theo bổ đề siêu khóa phép dịch chuyển LĐQH ta có K\L+=K\L= PQ\L = Q siêu khóa a\L+ Siêu khóa chứa khóa M a\L+ đó, theo tính chất tối tiểu khóa ta phải có Q = M, K  M ■ Bổ đề cho phép ta xây dựng thuật toán GetKey nhận khóa từ tập LM  L  Key(a\L+) với L vế trái cực tiểu lược đồ nguồn a Trước hết để ý LM siêu khóa LĐQH a Như vậy, để tìm khóa từ LM ta cần xét để loại bỏ phần tử vế trái cực tiểu L, M chứa khóa a có LM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 48 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Algorithm GetKey //Tìm khóa từ LM Format: GetKey(U,F,L,M) Input: - Vế trái cực tiểu L LĐQH a = (U,F) - M  Key(a\X+) Output: - Khóa K lược đồ a chứa LM Method K := L  M; for each attribute A in L if A  Closure(K\A,F) then K:=K\A; endif endfor return K; end GetKey 2.6 Kết luận Lý thuyết phép dịch chuyển lược đồ quan hệ nhằm nâng cao hiệu thuật toán tìm bao đóng tìm khóa phục vụ cho trình chuẩn hóa lược đồ quan hệ Qua giúp tìm hiểu sâu đối tượng khác quản lý sở liệu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 49 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LĐQH TRONG CSDL 3.1 Giới thiệu Luận văn tập trung nghiên cứu phép biến đổi LĐQH, trọng phép dịch chuyển LĐQH [7] Việc cài đặt chương trình ứng dụng nhằm mục đích mô kết nghiên cứu học viên Chương trình có giao diện đơn giản, dễ sử dụng, dễ hiểu viết ngôn ngữ Visual Basic 6.0, ngôn ngữ phổ biến, dễ học, dễ hiểu, hướng đối tượng… cho phép tạo giao diện nhanh, dễ dàng Chương trình cho phép nhập vào tập thuộc tính tập PTH LĐQH, cho phép lưu cất LĐQH thành tệp ổ đĩa mở tệp có sẵn đĩa Ngoài ra, chương trình cho phép thực cập nhật, thay đổi LĐQH qua thao tác thêm/xoá thuộc tính, thêm/xoá PTH Các chức chương trình bao gồm: Tìm bao đóng tập thuộc tính, tìm khoá/mọi khoá, tìm giao khoá, kiểm tra PTH suy dẫn, xác định dạng chuẩn chuẩn hoá LĐQH Chức tìm phủ thu gọn, phủ thu gọn tự nhiên, phủ không dư, phủ tối tiểu tập PTH thiết kế chương trình Đặc biệt, chương trình xây dựng chức ứng dụng phép dịch chuyển LĐQH để vận dụng cho quy trình thiết kế CSDL chuẩn hoá 3.2 Các chức chương trình Với mục đích yêu cầu nội dung luận văn, chương trình xây dựng với số chức sau: - Menu Soạn thảo: bao gồm chức năng: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 50 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn + Nhập lược đồ quan hệ: cho phép nhập vào thuộc tính PTH LĐQH + Mở lược đồ quan hệ: mở LĐQH lưu đĩa + Lưu lược đồ quan hệ: lưu cất LĐQH ổ đĩa + Bên cạnh có số chức thao tác khác cho phép cập nhật, sửa đổi lưu trữ LĐQH xoá/thêm thuộc tính, xoá/thêm PTH - Menu Chức năng: bao gồm chức sau: + Tìm bao đóng tập thuộc tính: thực tìm bao đóng tập thuộc tính nhập vào + Phủ tập phụ thuộc hàm: cho phép tìm phủ không dư, phủ thu gọn, phủ thu gọn tự nhiên, phủ tối tiểu tập PTH + Tìm khoá: chức thực việc tìm khoá tìm tất khoá LĐQH Trong đó, việc tìm khoá LĐQH ứng dụng kết nghiên cứu phát triển thuật toán học viên + Xác định chuẩn: xác định dạng chuẩn cao LĐQH xác định LĐQH có thuộc dạng chuẩn 2NF, 3NF, BCNF không? + Chuẩn hoá 3NF không tổn thất bảo toàn tập PTH: thực việc chuẩn hoá LĐQH dạng chuẩn 3NF không tổn thất bảo toàn tập PTH, hiển thị kết chuẩn hoá + Kiểm tra PTH suy dẫn: kiểm tra xem PTH nhập vào có suy dẫn từ tập PTH cho LĐQH không? (bài toán thành viên) + Tìm giao khoá LĐQH: tìm tập thuộc tính giao khoá LĐQH + Dịch chuyển LĐQH tìm khoá: chức mô kết nghiên cứu phép dịch chuyển LĐQH ứng dụng việc tìm khoá sau dịch chuyển Kết hiển thị khoá LĐQH nguồn khoá LĐQH sau dịch chuyển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 51 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.3 Một số giao diện chương trình * Giao diện chương trình Khung “Luoc đo quan he” hiển thị tập thuộc tính tập PTH LĐQH Khung “Noi dung yeu cau” hiển thị nội dung yêu cầu đặt cho chương trình Khung “Hien thi ket qua” hiển thị kết tìm theo nội dung yêu cầu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 52 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn * Giao diện nhập thuộc tính LĐQH - Giao diện nhập PTH Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 53 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn - Giao diện tìm khoá, tìm khoá - Ngoài số giao diện khác như: giao diện tìm bao đóng hiển thị kết quả, giao diện dịch chuyển LĐQH tìm khoá LĐQH sau dịch chuyển, tìm phủ, kiểm tra PTH suy dẫn, chuẩn hoá 3NF, … 3.4 Các thí dụ: 3.4.1 Thí dụ 1: (Tìm khóa LĐQH) Cho LĐQH a = (U,F) với tập thuộc tính U = ABCDEH tập PTH F = {AE  D, BC  E, E  BC} Để tìm tập khóa Key(a) lược đồ a xây dựng lược đồ b cách xóa khỏi lược đồ a thuộc tính A, D H Ta thu lược đồ b = (V,G) V= U\ADH = BCE, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 54 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn G = {E  Ø, BC  E, E  BC} Tiếp đến ta loại PTH tầm thường E  Ø khỏi G Ta thu G = {BC  E, E  BC} Ta dễ dàng tìm hai khóa lược đồ b, Key(b) = {BC, E} Để thu Key(a) ta việc thêm tập thuộc tính AH (không thêm D) vào khóa lược đồ b Vậy Key(a) = {AHBC, AHE} Dù F tập PTH tối ưu [7] G chứa ký hiệu F 3.4.2 Thí dụ 2: (Tìm bao đóng tập thuộc tính) Cho LĐQH a = (U,F), U = ABCDEH, F = {AE  D, BC  E, E  BC} Tính (AHE)+ E+ ? Giải : Ta có, theo hệ công thức tính bao đóng cho tập thuộc tính (AHE)+F = AHE()+F\AHE G = F\AHE = {  D, BC   (loại),   BC} ≡ {  BCD} Từ ta tính ()+G =BCD Do (AHE)+ = AHEBCD = U E+ = E()+F\E G = F\E = {A D, BC   (loại),   BC} ≡ {A D,   BC} Từ ta tính ()+G =BC Do E+ = EBC 3.4.3 Thí dụ 3: (Dạng biểu diễn thứ khóa) Cho LĐQH a = (U,F) với tập thuộc tính U = ABCDEH tập PTH F = {AE  D, BC  E} Ta tính giao khóa UI = ABCDEH \ DE = ABCH Đặt b = (V,G) với V = U\ABCH = DE, G = F\ABCH = {ED, E} Ta có b = a\ABCH tính Key(b) = {}, Vậy Key(a) = ABCH  Key(b) ={ABCH} Với lược đồ cho ta tính UK = ABCH nên Uo= U\UK = ABCDEH\ABCH = DE Đặt c = a\DE = (P,W) ta có P = U\DE = ABCH, W = Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 55 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn F\DE = {A   (loại), BC   (loại)} ≡  Key(c) = ABCH Theo định lý dạng biểu diễn thứ khóa, Uo=DE nên Key(a) = Key(c) = ABCH 3.4.4 Thí dụ 4: (Dạng biểu diễn thứ hai khóa) Cho LĐQH a = (U,F), U = ABCDEH, F = {AE  D, A  C, E  BC, EH  A, AC  EH, BD  C } Ta có ML(F) = {A, E, BD} Ta thấy, E+ = EBC  U Vậy E khóa a Ta thu gọn a theo E+ Đặt b = a\E+ = (V,G), ta có V = ABCDEH\EBC = ADH, F = {A  D , A   ( loại ) ,    ( loại ) , H  A , A H, D  (loại)}={A D, H A, A H }  { A  DH, H  A } Nhận xét : Dễ thấy H khóa b Như EH khóa a, E vế trái cực tiểu, H khóa a\E+ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 56 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Về lý thuyết, luận văn tập trung vào kết sau đây: - Khái niệm phép dịch chuyển lược đồ quan hệ, - Phát biểu chứng minh công thức tính bao đóng qua phép dịch chuyển lược đồ quan hệ, - Phát biểu chứng minh kết dạng biểu diễn khóa thứ nhất, - Phát biểu chứng minh kết dạng biểu diễn khóa thứ hai, - Phân tích thuật toán tìm khóa, - Nghiên cứu phát triển thuật toán tìm tất khoá LĐQH để vận dụng cho quy trình thiết kế CSDL chuẩn hoá Về thực hành luận văn cài đặt kết lý thuyết dạng chương trình bao gồm chức sau:  Nạp cập nhật liệu: thuộc tính phụ thuộc hàm  Tính bao đóng  Tìm khóa lược đồ quan hệ  Chuẩn hoá LĐQH Hướng phát triển Một chưa giải trọn vẹn khảo sát tính bất biến dạng chuẩn phép dịch chuyển lược đồ quan hệ Bài toán phát biểu sau: Cho lược đồ quan hệ  với tập thuộc tính U Giả sử lược đồ quan hệ  nhận từ lược đồ  qua phép dịch chuyển theo phận thuộc tính M U Lược Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 57 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn đồ quan hệ  ban đầu dạng chuẩn 2NF, 3NF BCNF (Boyce-Codd Normal Form) Có thể nói dạng chuẩn lược đồ  Một vài công trình tương quan dạng chuẩn hai lược đồ nguồn  đích  phụ thuộc vào cấu trúc tập M [5, 6, 7] Thí dụ, M phận giao khóa  dạng 3NF  3NF Việc tiếp tục khảo sát điều kiện cho toán cho ta số kết tính bất biến dạng chuẩn thông qua phép dịch chuyển lược đồ quan hệ Các kết vận dụng cho quy trình thiết kế sở liệu chuẩn hóa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 58 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 1) VŨ TRÍ DŨNG (2009), ”Về thuật toán tìm tất khoá lược đồ quan hệ”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, 58 (10) , 48 - 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 59 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] DEMETROVICS J., NGUYEN XUAN HUY (1991), “Closed Sets and Translations of Relation Schemes”, Computers Math Applic., 21(1), 13-23 [2] DEMETROVICS J., THI V.D (1996), “Some Results about Normal Forms for Functional Dependency in the Relational Datamodel”, Discrete Applied Mathematics, 69, 61-74 [3] LE DUC MINH, VU NGOC LOAN, and NGUYEN XUAN HUY (2005), “Some Results Concerning Covers in the Class of Multivalued Positive Boolean Dependencies”, in Book: The Mathematical Foundation of Informatics, Eds by Do Long Van and M Ito, Proceeding of the Conference, World Scientific, 119-130 [4] CLAUDIO L LUCCHESI, SYLVIA L OSBORN (1978), “Candidate Keys for Relations”, Journal of Computer and System Sciences, 17 (2), 270-279 [5] NGUYỄN XUÂN HUY, ĐOÀN VĂN BAN, ĐÀM GIA MẠNH, NGUYỄN THẾ DŨNG (2001), “Về mối liên hệ suy diễn phụ thuộc hàm suy diễn logic”, Tạp chí Tin học điều khiển học, 17 (4), 11-16 [6] NGUYỄN XUÂN HUY, LÊ THỊ MỸ HẠNH (2005), “Giàn giao ánh xạ đóng”, Chuyên san Các công trình nghiên cứu - triển khai Viễn thông Công nghệ Thông tin, 14 (4), 35-42 [7] NGUYỄN XUÂN HUY (2006), Các phụ thuộc logic sở liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, NXB Thống Kê, Hà Nội [8] VŨ ĐỨC THI (1997), Cơ sở liệu: Kiến thức thực hành, NXB Thống Kê, Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang 60 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... nhật dữ liệu: thuộc tính và các phụ thuộc hàm  Tính bao đóng  Tìm các khóa của lược đồ quan hệ  Chuẩn hoá LĐQH 1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ Trong các mô hình dữ liệu thì mô hình dữ liệu quan hệ được sử dụng rộng rãi hơn cả do tính trực quan, kiến trúc đơn giản và có cơ sở toán học chặt chẽ Ngoài ra, người ta đã chứng minh được sự tương đương và cung cấp các phép chuyển đổi giữa mô hình dữ liệu quan hệ. .. số quan hệ như một ngôn ngữ truy nhập dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu quan hệ Phần thứ ba mô tả phụ thuộc hàm như một công cụ toán học trợ giúp cho việc biểu đạt ngữ nghĩa dữ liệu và đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu trong cơ sở dữ liệu, phụ thuộc hàm là lớp phụ thuộc đầu tiên của phụ thuộc logic và đồng thời cũng là lớp phụ thuộc kinh điển theo nghĩa, được Codd, tác giả của mô hình dữ liệu quan hệ. .. trên các quan hệ (tương thích) Phép chia Định nghĩa Cho hai quan hệ R(U) và S(V) thỏa V  U Đặt M = U\V Phép chia quan hệ R cho quan hệ S, ký hiệu R:S, cho ta quan hệ P(M) = R : S = { t.M | t R, (t.M)*S R } Thứ tự thực hiện các phép toán quan hệ Trong một biểu thức quan hệ các phép toán một ngôi có độ ưu tiên cao hơn (do đó được thực hiện sớm hơn) các phép toán hai ngôi Tiếp đến là nhóm các phép toán... http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2.2 Đại số quan hệ Đại số quan hệ được xây dựng trên tập các quan hệ với các phép toán cơ sở là chọn, chiếu, kết nối tự nhiên, chia, hợp, giao và trừ Mục này sử dụng các ký pháp theo tài liệu [7] Phép chọn (phép lọc) Định nghĩa Cho quan hệ R(U) và biểu thức điều kiện (còn gọi là biểu thức lọc hay biểu thức chọn) e Phép chọn trên quan hệ R theo điều kiện e, ký hiệu R(e) cho ta quan hệ: P(U) = R(e)... Hai quan hệ R và S được gọi là tương thích nếu chúng có cùng một tập thuộc tính, tức là nếu Attr(R) = Attr(S) Với mỗi bộ t trong quan hệ R(U) và mỗi bộ v trong quan hệ S(V) ta ký hiệu tv là phép dán hai bộ t và v tv cho ta bộ r trên tập thuộc tính UV thoả điều kiện: r.U = t và r.V = v Với mỗi bộ t trong quan hệ R(U) và với mỗi quan hệ S(V) ta ký hiệu tS là phép dán bộ t với quan hệ S tS cho ta quan. .. RS, hoặc R+S, cho ta quan hệ chứa các bộ của mỗi quan hệ thành phần, P(U) = R S = { t | tR  tS } Phép trừ Định nghĩa Phép trừ (theo lý thuyết tập hợp hoặc lấy phần riêng) hai quan hệ tương thích R(U) và S(U), ký hiệu R\S, hoặc R-S, cho ta quan hệ chứa các bộ của quan hệ R không có trong quan hệ S, P(U) = R \ S = { t | tR, t S } Phép giao Định nghĩa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái...1.1.5 Kết quả đạt được Về lý thuyết, luận văn tập trung vào các kết quả sau đây: - Khái niệm về phép dịch chuyển lược đồ quan hệ, - Phát biểu và chứng minh công thức tính bao đóng qua phép dịch chuyển lược đồ quan hệ, - Phát biểu và chứng minh kết quả về dạng biểu diễn khóa thứ nhất, - Phát biểu và chứng minh kết quả về dạng biểu diễn khóa thứ hai, - Phân tích thuật toán tìm khóa, phát triển thuật... quan hệ R Nếu trong biểu thức quan hệ có chứa các hàm tiện ích thì các hàm này được thực hiện sớm nhất trong ngữ cảnh cho phép Thí dụ Biểu thức quan hệ P = SR(A > Avg(S,A))[AB] sẽ được thực hiện theo trật tự sau đây: 1 Tính hàm c = Avg(S,A) 2 Thực hiện phép chọn P1 = R(A > c) 3 Thực hiện phép chiếu P2 = P1[AB] 4 Thực hiện phép kết nối P = S*P2 1.2.3 Phụ thuộc hàm, hệ tiên đề Armstrong, lược đồ quan hệ. .. xuất sớm nhất và được sử dụng như một công cụ thiết kế các cơ sở dữ liệu chuẩn hóa Các tính chất của phụ thuộc hàm và các hệ tiên đề cho phụ thuộc hàm được mô tả đầy đủ, trong đó hệ tiên đề Armstrong được sử dụng nhiều hơn cả Một trong những khái niệm quan trọng của phụ thuộc hàm là bao đóng của tập thuộc tính và các tính chất cơ bản của phép toán lấy bao đóng được trình bày trong phần thứ tư của mục... LĐQH trên cơ sở PTH Phép tách Định nghĩa Cho lược đồ quan hệ a = (U,F) Một phép tách lược đồ a là một họ các tập con của U,  = (X1, X2, ,Xk) thỏa tính chất k  Xi U i 1 Phép tách  = (X1, X2, ,Xk) trên lược đồ a được gọi là không tổn thất (hoặc không mất thông tin) đối với tập PTH F nếu  R(U)  SAT(F): R[X1]  R[X2]   R[Xk] = R Ngược lại, nếu không tồn tại đẳng thức thì ta gọi  là phép tách