Nghiên cứu phụ thuộc mạnh trong cơ sở dữ liệu ( Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu phụ thuộc mạnh trong cơ sở dữ liệu ( Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu phụ thuộc mạnh trong cơ sở dữ liệu ( Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu phụ thuộc mạnh trong cơ sở dữ liệu ( Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu phụ thuộc mạnh trong cơ sở dữ liệu ( Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu phụ thuộc mạnh trong cơ sở dữ liệu ( Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu phụ thuộc mạnh trong cơ sở dữ liệu ( Luận văn thạc sĩ)

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ MẠNH HÀ NGHIÊN CỨU PHỤ THUỘC MẠNH TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS VŨ ĐỨC THI Thái Nguyên - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu riêng cá nhân tơi, khơng chép tự nghiên cứu, đọc, dịch tài liệu, tổng hợp thực Nội dung lý thuyết trong luận văn tơi có sử dụng số tài liệu tham khảo trình bày phần tài liệu tham khảo Chương trình phần mềm kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, ngày7 tháng năm 2014 Học viên thực Lê Mạnh Hà Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS.TS Vũ Đức Thi người tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên, thầy Viện Công nghệ thông tin truyền đạt kiến thức giúp đỡ em suốt trình học Tơi xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp, gia đình bạn bè người ủng hộ, động viên tạo điều kiện giúp đỡ để tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh tạo kiện thuận lợi cho tơi tham gia khóa học suốt q trình hồn thành luận văn Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014 Học viên thực Lê Mạnh Hà Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Phần mở đầu Bảng kí hiệu Bảng hình vẽ Chƣơng 1: Phụ thuộc hàm 1.1 Định nghĩa 1.2 Hệ tiên đề ArmStrong 1.3 Bao đóng tập phụ thuộc hàm tập thuộc tính 1.4 Khoá tối thiểu sơ đồ quan hệ quan hệ 1.5 Các dạng chuẩn 1.6 Hệ Sperner 1.7 Các dạng tương đương họ phụ thuộc hàm 1.8 Kết luận Chƣơng 2: Phụ thuộc mạnh số tính chất đặc trƣng phụ thuộc mạnh 2.1 Định nghĩa 2.2 Hệ tiên đề phụ thuộc mạnh 2.3 Bao đóng tập phụ thuộc mạnh tập thuộc tính 2.4 Khoá tối thiểu sơ đồ mạnh quan hệ 2.5 Các dạng tương đương họ phụ thuộc mạnh 2.6 Một số tính chất bao đóng tập thuộc tính 2.7 Thuật tốn tính bao đóng tập thuộc tính quan hệ 2.8 Họ tập tối thiểu 2.9 Quan hệ ArmStrong phụ thuộc mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v 2.9.1 Sự tồn quan hệ ArmStrong 2.92 Các thuật toán 2.9.3 Một số toán quan trọng 2.10 Kết luận Chƣơng 3: Cài đặt số thuật toán phụ thuộc mạnh CSDL 3.1 Lựa chọn toán 3.2 Thuật toán sử dụng chương trình 3.3.Cài đặt chương trình 3.4.Một số mã lệnh 3.5 Hướng dẫn sử dụng chương trình 3.6Chương trình minh họa 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm Kết luận Tài liệu tham khảo Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi MỞ ĐẦU Cơ sở liệu (CSDL) lĩnh vực tập trung nghiên cứu phát triển cơng nghệ thơng tin, nhằm giải tốn quản lý, tìm kiếm thơng tin hệ thống lớn đa dạng, phức tạp cho nhiều người sử dụng máy tính điện tử Có thể nói E F Codd người đề xuất mơ hình liệu quan hệ cho CSDL với cơng trình [6] mà ngày trở thành kinh điển Đây mô hình xây dựng sở lý thuyết tốn học quan hệ, bao gồm thực thể (đối tượng) mối quan hệ qua lại chúng Chỉ điều tạo sở toán học với cấu trúc hoàn chỉnh làm tảng cho vấn đề nghiên cứu lý thuyết CSDL Người ta xem CSDL quan hệ tập hợp hữu hạn quan hệ Trong quan hệ hình dung cách trực quan bảng chữ nhật gồm có hàng cột Mỗi hàng ghi (record) lưu trữ liệu Mỗi cột thuộc tính Trong lý thuyết thiết kế CSDL quan hệ, ràng buộc liệu hay gọi phụ thuộc liệu có ý nghĩa quan trọng việc đảm bảo tính quán liệu Nghiên cứu ràng buộc liệu vấn đề cần thiết Ý nghĩa việc nêu khái niệm ràng buộc liệu nhằm đảm bảo cho liệu CSDL không mâu thuẫn, phản ánh giới thực Các nhà nghiên cứu đưa nhiều loại ràng buộc liệu khác để đáp ứng phù hợp với thực tế phong phú đa dạng Loại ràng buộc liệu phụ thuộc hàm giới thiệu E F Codd [6] vào năm 1970 Ba loại ràng buộc liệu khác sau xem xét đến phụ thuộc đối ngẫu, phụ thuộc mạnh phụ thuộc yếu bởiCzédli [7, 8] (1980) Tiếp sau J Demetrovics G.Gyepesi [11] (1983), vànhững người khác [1, 15, 26] Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii tiếp tục nghiên cứu ràng buộc liệu Với ba loại ràng buộc liệu này, người sử dụng đơi lấy thông tin thực mong muốn, không tồn phụ thuộc hàm tập thuộc tính cần biết giá trị thuộc tính khơng phải tập tồn giá trị thuộc tính vế trái Hơn nữa, việc xử lý tìm kiếm thơng tin tiến hành nhanh chóng cần phải tìm kiếm phần quan hệ mà Mục tiêu luận văn tiếp tục nghiên cứu phụ thuộc hàm phụ thuộc mạnh Luận văn bao gồm: Phần mở đầu, chương phần kết luận Chương 1: Nhắc lại số khái niệm phụ thuộc hàm quan hệ Armstrong Chương 2: Mục đích chương trình bày nghiên cứu quan hệ Armstrong phụ thuộc mạnh Có thể nói, nghiên cứu ràng buộc liệu nói chung phụ thuộc mạnh nói riêng, khái niệm bao đóng tập thuộc tính thật đóng vai trò quan trọng Kết trình bày số nghiên cứu quan hệ Armstrong Đầu tiên, khái niệm họ tập tối tiểu thuộc tính sơ đồ mạnh đề xuất Đây khái niệm đóng vai trò quan trọng việc xây dựng quan hệ Armstrong sơ đồ mạnh Cuối cùng, luận văn đề cập đến bốn toán quan trọng việc nghiên cứu cấu trúc lôgic họ phụ thuộc mạnh: toán xây dựng quan hệ Armstrong sơ đồ mạnh cho trước, toán xây dựng sơ đồ mạnh quan hệ cho trước, toán kéo theo phụ thuộc mạnh-quan hệ toán tương đương phụ thuộc mạnh-quan hệ Tất toán chứng tỏ giải thuật toán thời gian đa thức Chương 3: Cài đặt chương trình để minh họa phụ lý thuyết phụ thuộc mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ viii BẢNG CÁC KÍ HIỆU Trong luận văn, có sử dụng quy ước kí hiệu chữ viết tắt sau: S=(U,F): Sơ đồ quan hệ, với U tập thuộc tính F tập phụ thuộc hàm U G=(U,S): Sơ đồ mạnh, với U tập thuộc tính S tập phụ thuộc mạnh U R: quan hệ tập thuộc tính U FR: (tương ứng SR) tập tất phụ thuộc hàm (tương ứng phụ thuộc mạnh) quan hệ R F+: (tương ứng S+) bao đóng tập phụ thuộc hàm (tương ứng phụ thuộc mạnh) KS: (tương ứng KG, KR) tập tất khóa tối tiểu sơ đồ quan hệ s (tương ứng sơ đồ mạnh, quan hệ R) KS-1: (tương ứng KR-1) tập phản khóa KS (tương ứng KR) Ka: họ tập tối tiểu thuộc tính a Fn: (tương ứng Dn) tập tất thuộc tính khơng (tương ứng thuộc tính phụ thuộc) : (tương ứng NR) hệ (tương ứng không nhau) quan R hệ R IS: họ tập độc lập tối tiểu sơ đồ quan hệ s LS: (tương ứng LR) họ tất bao đóng tập thuộc tính sơ đồ quan hệ s (tương ứng quan hệ R) CSDL: sở liệu Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ix BẢNG CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phụ thuộc hàm Hình 1.2 : Tương quan lớp quan hệ với lớp phụ thuộc hàm Hình 1.3 : Tương quan lớp phụ thuộc hàm với lớp hàm đóng Hình 1.4 : Lớp dạng chuẩn Hình 1.5 : Tương quan họ phụ thuộc hàm với hệ Sperner Hình 1.6 : Tương quan lớp hàm đóng với hàm chọn đặc biệt Hình 1.7 : Tương quan lớp hàm đóng nửa dàn giao Hình 1.8 : Tương quan lớp nửa dàn giao tập khơng giao Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chƣơng 1: PHỤ THUỘC HÀM Khái niệm phụ thuộc hàm đề xuất E.F.Codd sau lần tiên đề hố W.W.Armstrong [4](1974) Đây loại ràng buộc liệu xảy tự nhiên tập thuộc tính, hệ quản trị sở liệu lớn sử dụng phụ thuộc 1.1 Định nghĩa Cho U tập hữu hạn khác rỗng thuộc tính Một phụ thuộc hàm làmộtmệnh đề có dạng X Y, đóX, Y U Ta nói phụ thuộc hàm X Y đúngtrong quan hệ R={h1, ,hm} U nếu: ( hi,hj R)(( a X)(hi(a)=hj(a)) ( b Y)(hi(b)=hj(b))) Ta nói R thỏa phụ thuộc hàm X Y Gọi FR họ tất phụ thuộc hàm quan hệ R Ta nhận thấy X mà phụ thuộc hàm vào Y, hai dòng mà giá trị tập thuộc tính X mà cặp một, kéo theo giá trị tập thuộc tính Y phải cặp Với định nghĩa dễ thấy file liệu cột, mã số thứ tự Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... nếu: ( hi,hj R )(( a X)(hi(a)=hj(a)) ( b Y)(hi(b)=hj(b))) Ta nói R thỏa phụ thuộc hàm X Y Gọi FR họ tất phụ thuộc hàm quan hệ R Ta nhận thấy X mà phụ thuộc hàm vào Y, hai dòng mà giá trị tập thuộc. .. đồ mạnh, với U tập thuộc tính S tập phụ thuộc mạnh U R: quan hệ tập thuộc tính U FR: (tương ứng SR) tập tất phụ thuộc hàm (tương ứng phụ thuộc mạnh) quan hệ R F+: (tương ứng S+) bao đóng tập phụ. .. mà Mục tiêu luận văn tiếp tục nghiên cứu phụ thuộc hàm phụ thuộc mạnh Luận văn bao gồm: Phần mở đầu, chương phần kết luận Chương 1: Nhắc lại số khái niệm phụ thuộc hàm quan hệ Armstrong Chương