BÀI GIẢNG môn NHẬP môn cơ sở dữ LIỆU

khai.hq@ou.edu.vn Phương pháp lưu dữ liệu bằng CSDL – Không nên đưa việc định nghĩa DL vào chương trình – Nên lưu DL riêng và không phụ thuộc vào chương trình – Nên có sự kiểm soát khi t

Trang 1

khai.hq@ou.edu.vn

Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu

Tham khảo tài liệu [A]:

Chapter 1: Introduction to Databases

2

Nội dung chương 1 (1)

1 Một số ví dụ sử dụng hệ thống CSDL

3 Nhược điểm của hệ thống lưu DL theo file

4 Ý nghĩa của thuật ngữ CSDL (database)

5 Ý nghĩa của thuật ngữ hệ quản trị CSDL (DBMS)

(DBMS: Database Management System)

Trang 2

Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu Trang 2

3

6 Các chức năng chính của DBMS

7 Các thành phần chính của môi trường DBMS

8 Vai trò của con người trong môi trường DBMS

Đặt vé đi nghỉ mát tại trạm giao dịch du lịch

Thuvientailieu.net.vn

Trang 3

Hệ thống lưu DL theo file (File-based System)

vụ cho các người dùng cuối (end users), ví dụ

chương trình giúp người dùng in ra các bảng báo

cáo

Mỗi chương trình quản lý các dữ liệu có thiết kế

riêng cho chương trình đó

6

Ví dụ về hệ thống lưu DL theo file:

Hệ thống Quản lý cho thuê nhà (gồm 2 chương trình)

Trang 4

7

Hạn chế của phương pháp lưu DL theo file (1)

1 Dữ liệu riêng rẽ và cô lập

– M ỗi chương trình sử dụng dữ liệu của riêng mình

– Ng ười dùng một chương trình khó thấy được những

thông tin có ích cho mình khi thông tin này nằm trong

dữ liệu của các chương trình khác

2 Dữ liệu bị trùng lắp

– C ác dữ liệu giống nhau có thể được lưu ở các chương

trình khác nhau -> bị dư thừa DL – C ác dữ liệu giống nhau có thể được lưu không cùng giá

trị, hay không cùng format -> bị mâu thuẫn DL

8

Hạn chế của phương pháp lưu DL theo file (2)

3 Dữ liệu lệ thuộc vào chương trình

– Cấu trúc của file lưu DL do code của chương trình tạo ra

4 Chương trình lệ thuộc dữ liệu

(không tương thích các format file DL khác nhau)

– Các chương trình được viết bằng các ngôn ngữ LT khác

nhau nên không thể dễ dàng truy xuất các file DL của các chương trình khác

5 Chức năng của chương trình là cố định, không linh

hoạt

– Các chương trình được viết theo các chức năng định sẳn, nếu

có yêu cầu chức năng nào mới thì phải viết một chương trình mới

Trang 5

Phương pháp lưu dữ liệu bằng CSDL

– Không nên đưa việc định nghĩa DL vào chương trình

– Nên lưu DL riêng và không phụ thuộc vào chương trình

– Nên có sự kiểm soát khi truy xuất và xử lý DL, và việc

kiểm soát này không nên đặt trong một chương trình

K ết quả:

– Hệ quản trị CSDL (DBMS)

10

Cơ sở dữ liệu (Database)

logic với nhau (và sự miêu tả của các DL này), được

thiết kế để đáp ứng nhu cầu về thông tin cho một tổ

chức

(Shared collection of logically related data (and a description of this

data), designed to meet the information needs of an organization)

tả DL, giúp cho chương trình và DL có thể độc lập

với nhau

thể, các thuộc tính, và các mối quan hệ của các

thông tin trong một tổ chức

Trang 6

11

Hệ quản trị CSDL (DBMS)

có thể định nghĩa, tạo, và duy trì CSDL, cho phép

truy xuất CSDL theo cách có kiểm soát

12

Ví dụ về hệ quản trị CSDL (DBMS)

Trang 7

(DDL: Data definition language)

– Cho phép đặc tả kiểu DL, cấu trúc DL và ràng buộc DL

– Tất cả các đặc tả DL được lưu trong CSDL

(DML: Data manipulation language).

– Là công cụ để truy vấn DL

14

các hệ thống sau:

– Hệ thống bảo mật DL

– Hệ thống nhất quán DL

– Hệ thống kiểm soát đồng thời

– Hệ thống kiểm soát việc phục hồi DL

– Bảng ghi quyền truy xuất của các users

D ùng cơ chế khung nhìn dữ liệu ( view mechanism)

– Cung cấp cho người dùng chính xác các DL mà người

dùng đang cần

Trang 8

15

Khung nhìn dữ liệu (View) (1)

của CSDL

16

Khung nhìn dữ liệu (View) (2)

Lợi ích của việc dùng view:

– Làm giảm sự phức tạp của CSDL

– Cung cấp thêm một mức độ an toàn

– Cung cấp một cơ chế tùy biến để có thể thay đổi cách

trình bày CSDL – Giúp ta có một cái nhìn không thay đổi đốivới cấu trúc

của một CSDL, cho dù bản thân CSDL đó có thể bị thay đổi

Trang 10

Vai trò của con người trong môi trường DBMS

(Database Administrator (DBA))

Mức logic và vật lý (Logical and Physical)

(Application Programmers)

Mức cơ bản và mức thành thạo (naive and

sophisticated)

Trang 11

Ưu điểm của DBMS (1)

Có tính nhất quán dữ liệu (data consistency)

dữ liệu như nhau

Cho phép chia sẽ dữ liệu

Tăng cường sự toàn vẹn của dữ liệu (data integrity)

Trang 12

23

Ưu điểm của DBMS (2)

liệu (accessibility and responsiveness)

trình

24

Nhược điểm của DBMS

Phức tạp (Complexity)

Nhược điểm về kích thước (Size)

Nhược điểm về chi phí (Cost of DBMS)

Phải tốn chi phí thêm cho phần cứng

Tốn chi phí vào việc chuyển đổi (Cost of conversion)

Nhược điểm về tốc độ thực hiện

Dễ bị hư hỏng hơn

HẾT CHƯƠNG 1

Trang 13

Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu

Chapter 2: Database Environment

2

(external, conceptual, and internal levels)

Trang 14

Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu Trang 2

3

mức ý niệm

Ý nghĩa của kiến trúc client–server và sự tiện lợi của

kiến trúc này đối với DBMS

xử lý giao tác (Transaction Processing Monitor)

(system catalog)

4

Mục tiêu của kiến trúc 3 mức

Tất cả users có thể truy xuất dữ liệu như nhau

khác bị thay đổi

Users không cần phải biết chi tiết ở mức vật lý cơ

sở dữ liệu được lưu như thế nào

Trang 15

Mục tiêu của kiến trúc 3 mức

trúc lưu trữ CSDL nhưng không làm ảnh hưởng đến views của các users

bởi sự thay đổi các yếu tố mức vật lý

không làm ảnh hưởng đến tất cả các users

6

khai.hq@ou.edu.vnKiến trúc 3 mức ANSI-SPARC

(ANSI-SPARC Three-level Architecture)

Trang 16

7

Kiến trúc 3 mức ANSI-SPARC

– gồm các views của các users – miêu tả từng phần của CSDL có liên quan đến

từng user

– là một view tổng quát cho cả CSDL – miêu tả dữ liệu gì được lưu trong CSDL và mối

quan hệ giữa các dữ liệu đó ra sao

8

Kiến trúc 3 mức ANSI-SPARC

– là sự thể hiện ở mức vật lý của CSDL trên máy

tính

– miêu tả dữ liệu được lưu như thế nào trong

CSDL

Trang 17

– Loại trừ sự thay đổi của lược đồ mức ngoài khi

lược đồ mức ý niệm thay đổi

– Cho phép lược đồ mức ý niệm thay đổi

(ví dụ khi thêm/bớt thực thể)

– Không yêu cầu thay đổi của lược đồ mức ngoài

hay viết lại chương trình ứng dụng

Trang 18

11

Sự độc lập về dữ liệu (Data Independence) (2)

Độc lập về mặt vật lý:

– Loại trừ sự thay đổi của lược đồ mức ý niệm khi

lược đồ mức trong thay đổi

– Cho phép lược đồ mức trong thay đổi

(ví dụ khi dùng cách tổ chức file khác nhau, các thiết bị hay các cấu trúc lưu trữ khác nhau)

– Không yêu cầu thay đổi lược đồ mức ý niệm hay

Trang 19

Ngôn ngữ cho CSDL (Database Languages) (1)

– Cho phép người quản trị CSDL (DBA) hoặc user

miêu tả và đặt tên cho các thực thể, các thuộc tính, và các mối quan hệ cần thiết của ứng dụng

– Ngoài ra còn tạo sự toàn vẹn trong kết hợp DL

(associated integrity) và sự ràng buộc an toàn

DL (security constraints)

14

– Cung cấp các phép thực hiện thao tác cơ bản trên dữ

liệu đang lưu trong CSDL

– Cho phép user ra lệnh một cách chi tiết cho hệ thống

phải làm như thế nào (HOW) để thao tác dữ liệu

– Cho phép user đưa ra yêu cầu về dữ liệu đang cần

(WHAT), chứ không nói cách thức hệ thống phải truy xuất dữ liệu đó như thế nào

Trang 20

15

(Fourth Generation Language (4GL))

– Ngôn ngữ truy vấn (Query Languages)

ví dụ ngôn ngữ SQL, ngôn ngữ QBE

– Công cụ tạo cửa sổ giao diện (Forms Generators) – Công cụ tạo bảng báo cáo (Report Generators) – Công cụ tạo biểu đồ dữ liệu (Graphics Generators) – Công cụ tạo ứng dụng (Application Generators)

16

Mô hình dữ liệu (Data Model) (1)

tả dữ liệu, mối quan hệ giữa các dữ liệu, và các ràng

buộc trên dữ liệu của một tổ chức

– Một phần cấu trúc (A structural part) – Một phần thao tác (A manipulative part) – Có thể có một tập các qui tắc toàn vẹn

(integrity rules)

Trang 21

Mô hình dữ liệu (Data Model) (2)

– Biểu diễn dữ liệu theo cách thức dể hiểu

– Mô hình lấy đối tượng làm nền tảng (Object-based) – Mô hình lấy record làm nền tảng (Record-based) – Mô hình vật lý (Physical)

18

Các mô hình dữ liệu (Data Models)

– Mô hình thực thể-mối kết hợp (Entity-Relationship) – Mô hình ngữ nghĩa (Semantic)

– Mô hình chức năng (Functional) – Mô hình hướng đốitượng (Object-Oriented)

– Mô hình quan hệ (Relational Data Model) – Mô hình mạng (Network Data Model) – Mô hình phân cấp (Hierarchical Data Model)

Trang 22

19

Mô hình hóa mức ý niệm (Conceptual modeling)

Lược đồ ý niệm là cốt lõi của hệ thống, nó hỗ trợ tất

cả các view của user

liệu của một tổ chức

mô hình thông tin, mô hình này độc lập với mức hiện thực chi tiết

(conceptual data model)

20

Các chức năng của DBMS (1)

1 Lưu, truy xuất và cập nhật dữ liệu

2 Có phân quyền truy xuất cho các user

3 Hỗ trợ giao tác (giao dịch)

4 Có dịch vụ kiểm soát đồng thời

5 Có dịch vụ phục hồi dữ liệu

Trang 23

Các chức năng của DBMS (2)

6 Có dịch vụ kiểm tra quyền truy xuất dữ liệu

7 Hỗ trợ việc giao tiếp dữ liệu (kết hợp được với các

software khác để thực hiện)

8 Có dịch vụ toàn vẹn dữ liệu

9 Hỗ trợ việc độc lập dữ liệu giữa CSDL và chương

trình 10.Có các dịch vụ tiện ích khác: import, export, thống

kê, giám sát, …

22 khai.hq@ou.edu.vn

Các thành phần của DBMS

Trang 24

Máy phục vụ file (File-server)

Trang 25

Kiến trúc xử lý từ xa (Teleprocessing) (1)

(Single mainframe with a number of terminals attached)

Khuynh hướng hiện nay ít dùng kiến trúc này, vì

máy mainframe rất đắc tiền và các máy đầu cuối ngày càng mạnh hơn

Kiến trúc xử lý từ xa (Teleprocessing) (2)

Trang 26

Database nằm ở máy file-server.

DBMS và applications chạy trên các máy workstation.

Các nhược điểm:

– Chiếm đường truyền trên mạng nhiều – Nhiều bảng sao DBMS trên các máy workstation – Phức tạp trong việc kiểm soát đồng thời, phục hồi dữ liệu và toàn vẹn dữ liệu

28

Kiến trúc File-Server (2)

Trang 27

Kiến trúc Client-server (1)

Kiến trúc Client-server (2)

Trang 28

Bộ giám sát việc xử lý giao tác

(Transaction Processing Monitor) (1)

Là chương trình kiểm soát việc truyền dữ liệu giữa máy client và máy server

Đặc biệt dùng cho việc xử lý giao tác trực tuyến (Online Transaction Processing (OLTP))

Trang 29

Bộ giám sát việc xử lý giao tác (2)

Là lớp giữa của kiến trúc Client-Server 3 lớp

34

Catalog hệ thống (System Catalog)

Là nơi chứa thông tin metadata

(metadata là thông tin miêu tả dữ liệu trong database)

Thường lưu:

– Tên của các user hợp lệ – Tên của các mục dữ liệu trong database – Ràng buộc trên các mục dữ liệu (data items) – Các mục dữ liệu user có thể truy xuất được và kiểu truy xuất

Được dùng bởi modules Kiểm soát quyền hợp lệ (Authorization

Control) và kiểm tra sự toàn vẹn (Integrity Checker)

HẾT CHƯƠNG 2

Trang 30

Chương 3: Mô hình thực thể - Mối kết hợp Trang 1

Chương 3: Mô hình Thực thể - Mối kết hợp

Chapter 11: Entity-Relationship model

2

Nội dung chương 3

tkiết kế database

(Unified Modeling Language)

Trang 31

Các khái niệm của mô hình ER

Kiểu của thực thể (Entity types)

Trang 32

5

Kiểu của thực thể (Entity type)

– Là nhóm các đối tượng có cùng các thuộc tính, các

đối tượng tồn tại độc lập nhau

– Là đối tượng của một thực thể, được xác định là

tồn tại duy nhất (không trùng lắp với các đối tượng khác)

6

ER diagram of Staff and Branch entity types

Trang 33

Kiểu của mối kết hợp (Relationship type)

– Là tập hợp các mối liên kết có ý nghĩa của các kiểu

thực thể

– Là mối liên kết cụ thể được xác định là tồn tại duy

nhất Mối liên kết này bao gồm các phần tham gia vào liên kết từ các thực thể

8

Mạng ngữ nghĩa của kiểu mối kết hợp “HAS”

(Semantic net of Has relationship type)

Trang 34

– Là số các thực thể tham gia vào mối kết hợp

– Cấp 2: mối kết hợp binary – Cấp 3: mối kết hợp ternary – Cấp 4: mối kết hợp quaternary.

Trang 35

Mối kết hợp binary “POwns”

Mối kết hợp Ternary “Registers”

Trang 36

– Là mối kết hợp có một kiểu thực thể tham gia vào

hơn một lần với các vai trò khác nhau

của thực thể khi tham gia vào mối kết hợp đó

Trang 37

Mối kết hợp hồi quy “Supervises”

Hai thực thể có 2 mối kết hợp khác nhau

Trang 38

– Là tập các giá trị có thể có được của thuộc tính

được duy nhất từng thể hiện của thực thể

– Là một khóa được chọn ra từ các khóa ứng viên

– Là khóa có từ 2 thuộc tính trở lên

Trang 39

– Là kiểu thực thể không phụ thuộc vào kiểu thực

thể khác

– Là kiểu thực thể phụ thuộc vào kiểu thực thể

khác

Trang 40

21

khai.hq@ou.edu.vnStrong entity type called Client

and weak entity type called Preference

22

Relationship called Advertises with attributes

Trang 41

khai.hq@ou.edu.vnRàng buộc thuộc về cấu trúc

(Structural Constraints) (1)

tham gia kết hợp (multiplicity)

hiện của một kiểu thực thể có thể kết hợp với một thể hiện của một kiểu thực thể khác trên một mối kết hợp

rules)

24

khai.hq@ou.edu.vnRàng buộc thuộc về cấu trúc

(Structural Constraints) (2)

Các mối kết hợp có cấp (degree) phổ biến là 2

(binary), tức là các mối kết hợp trên 2 kiểu thực thể

Các mối kết hợp cấp 2 thường thấy là:

Trang 42

25

khai.hq@ou.edu.vnMạng ngữ nghĩa của kiểu mối kết hợp

“Staff Manages Branch”

26

khai.hq@ou.edu.vnMức tham gia kết hợp (Multiplicity) của

mối kết hợp “Staff Manages Branch” (1:1)

Trang 43

“Staff Oversees PropertyForRent”

28

“Staff Oversees PropertyForRent” (1:*)

Trang 44

29

“Newspaper Advertises PropertyForRent”

30

“Newspaper Advertises PropertyForRent” (*:*)

Định dạng
Số trang	188
Dung lượng	2,6 MB