Nghiên cứu việc chuyển đổi mô hình TimeER sang mô hình đối tượng ODMG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH _ VÕ THỊ ÁNH NGHIÊN CỨU VIỆC CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH TimeER SANG MƠ HÌNH ĐỐI TƢỢNG ODMG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGHỆ AN - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH _ VÕ THỊ ÁNH NGHIÊN CỨU VIỆC CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH TimeER SANG MƠ HÌNH ĐỐI TƢỢNG ODMG Chun ngành: CƠNG NGHỆ THÔNG TIN Mã số: 60.48.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS PHAN LÊ NA NGHỆ AN - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan kết nghiên cứu đƣa luận văn dựa kết thu đƣợc q trình nghiên cứu riêng tơi, khơng chép kết nghiên cứu tác giả khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng số thông tin, tài liệu từ nguồn sách, tạp chí đƣợc liệt kê danh mục tài liệu tham khảo Học viên Võ Thị Ánh LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa công nghệ thông tin - Trƣờng Đại học Vinh tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy, truyền đạt cho tơi kiến thức q báu q trình học tập Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giáo TS Phan Lê Na tận tình hƣớng dẫn, động viên giúp tơi hồn thành luận văn Xin cảm ơn Ban giám hiệu, toàn thể cán giáo viên Trƣờng THPT Hà Huy Tập giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành khóa học Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên, khích lệ tinh thần suốt thời gian qua Vinh, tháng năm 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG MƠ HÌNH TimeER 10 1.1 Mơ hình sở liệu có yếu tố thời gian 10 1.1.1 Các loại thời gian 10 1.1.2 Kết hợp yếu tố thời gian mơ hình liệu quan hệ 10 1.2 Mơ hình TimeER 12 1.2.1 Tập thực thể 13 1.2.2 Thuộc tính 13 1.2.3 Khóa tập thực thể 14 1.2.4 Mối quan hệ 14 1.2.5 Mối quan hệ kế thừa 14 1.3 Tiểu kết chƣơng 16 CHƢƠNG MƠ HÌNH ĐỐI TƢỢNG ODMG 17 2.1 Mô hình sở liệu hƣớng đối tƣợng 17 2.1.1 Lớp đối tƣợng 17 2.1.2 Tính đóng gói 18 2.1.3 Tính kế thừa 18 2.2 Mơ hình đối tƣợng ODMG 19 2.2.1 Mơ hình liệu đối tƣợng ODMG 3.0 19 2.2.1.1 Kiểu 19 2.2.1.2 Đối tượng 22 2.2.1.3 Literal 24 2.2.1.4 Biểu diễn trạng thái đối tượng thuộc tính 25 2.2.1.5 Biểu diễn hành vi đối tượng phương thức 27 2.4.1.6 Siêu liệu 27 2.2.2 Ngôn ngữ đặc tả đối tƣợng 28 2.2.2.1 Ngôn ngữ định nghĩa đối tượng 28 2.2.2.2 Ngôn ngữ định dạng chuyển đổi đối tượng 29 2.3 Tiểu kết chƣơng 30 CHƢƠNG CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH TimeER SANG MƠ HÌNH ĐỐI TƢỢNG ODMG 31 3.1 Phƣơng pháp chuyển đổi mô hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG 31 3.1.1 Chuyển đổi thành phần yếu tố thời gian 32 3.1.1.1 Chuyển đổi tập thực thể 32 3.1.1.2 Chuyển đổi mối quan hệ 36 3.1.2 Chuyển đổi thành phần có yếu tố thời gian 42 3.1.2.1 Chuyển đổi tập thực thể có hỗ trợ yếu tố thời gian 42 3.1.2.2 Chuyển đổi thuộc tính có yếu tố thời gian tập thực thể 45 3.1.2.3 Chuyển đổi mối quan hệ có yếu tố thời gian 47 3.2 Chƣơng trình chuyển đổi mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG 50 3.3 Tiểu kết chƣơng 55 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Cụm từ đầy đủ BT BiTemporal CSDL Cơ sở liệu DBMS Database Management System ER Entity Relationship EER Extended - Entity Relationship LS LifeSpan LT LifeTran ODMG Object Database Management Group ODL Object Define Language 10 OIF Object Interchange Format 11 OQL Object Query Language 12 TimeER Time Extended EER 13 TT Transaction Time 14 VT Valid Time MỞ ĐẦU Sự cần thiết vấn đề nghiên cứu Khi thiết kế sở liệu, nhiều gặp đối tƣợng mà số thông tin thƣờng xuyên thay đổi theo thời gian Ví nhƣ, hệ số lƣơng, chức vụ nhân viên thay đổi theo thời gian; tỷ giá ngoại tệ, giá bán sản phẩm thƣờng xuyên thay đổi theo thời gian; Hay ứng dụng dạng lập lịch nhƣ lập lịch chuyến bay, tàu hỏa, đặt phòng khách sạn; ứng dụng khoa học nhƣ dự báo thời tiết,… Vì vậy, thiết kế mơ hình quan niệm, vấn đề quan tâm để thông tin lƣu trữ thể đầy đủ khứ Để làm đƣợc điều ngƣời thiết kế phải đƣa yếu tố thời gian vào xây dựng hệ thống Đã có số mơ hình đƣợc đề xuất để xây dựng CSDL thời gian mức quan niệm nhƣ: TERM, RAKE, MOTAR,…trong bật lên mơ hình TimeER Trong năm gần đây, mơ hình hƣớng đối tƣợng phát triển theo xu việc đƣa khái niệm hƣớng đối tƣợng vào số lĩnh vực khoa học máy tính Việc áp dụng cách tiếp cận hƣớng đối tƣợng vào lĩnh vực CSDL tạo khả linh hoạt cho mơ hình liệu việc mơ hình hóa giới thực vốn ngày phức tạp Việc mở rộng yếu tố thời gian CSDL hƣớng đối tƣợng cần thiết nhà nghiên cứu Cho đến chƣa có chuẩn cho CSDL hƣớng đối tƣợng đƣợc công nhận Gần đây, đề xuất chuẩn CSDL hƣớng đối tƣợng ODMG Đã có số đề xuất việc mở rộng yếu tố thời gian chuẩn ODMG đƣợc đƣa sau Tất đề xuất cung cấp mơ hình đối tƣợng hỗ trợ thời gian hợp lệ, số kiểu thời gian khác, ngôn ngữ định nghĩa, ngôn ngữ truy vấn khả liên kết ngôn ngữ với Chính vậy, tơi chọn vấn đề “Nghiên cứu việc chuyển đổi mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG” làm đề tài luận văn Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi không dƣ thừa, quán mặt liệu, thể ngữ nghĩa từ mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: + Mơ hình sở liệu có yếu tố thời gian TimeER + Mơ hình đối tƣợng ODMG - Phạm vi nghiên cứu: Luận văn tập trung nghiên cứu việc chuyển đổi cấu trúc liệu mơ hình liệu nên quan tâm đến phần cấu trúc thuộc tính lớp đối tƣợng Vì phƣơng thức lớp đối tƣợng chƣa đề cập đến Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu mơ hình sở liệu có yếu tố thời gian TimeER - Tìm hiểu mơ hình đối tƣợng ODMG - Đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi từ mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG - Cài đặt phần mềm chuyển đổi phƣơng phƣơng pháp đƣa Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu phần kết luận, luận văn đƣợc xếp theo bố cục sau đây: Chƣơng nhằm giới thiệu CSDL có yếu tố thời gian, mơ hình TimeER bao gồm tập thực thể, thuộc tính, mối quan hệ,… Chƣơng giới thiệu mơ hình CSDL hƣớng đối tƣợng, mơ hình đối tƣợng ODMG Chƣơng đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi từ mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG 44 Ví dụ 3.9: Mơ hình TimeER đầu vào: MSGV GIANG_VIEN HoTen GV_BIEN_CHE NgayVaoBC GV_HOP_DONG LS NgayKiHD Hình 3.9 Mơ hình TimeER tập thực thể kế thừa có yếu tố thời gian Kết chyển đổi sang mô hình đối tƣợng ODMG: Class GIANG_VIEN { attribute string MSGV; attribute string HoTen; }; Class GV_BIEN_CHE extends GIANG_VIEN : GVBienChe { attribute string NgayVaoBC; 45 }; Class GV_HOP_DONG extends GIANG_VIEN : GVHopDong { attribute string NgayKiHD; attribute struct TO {date LSs, date LSe}; } 3.1.2.2 Chuyển đổi thuộc tính có yếu tố thời gian tập thực thể Đối với thuộc tính, hệ thống cho phép hỗ trợ thời gian hợp lệ, thời gian giao tác, hai loại thời gian Quy tắc TimeER2: Thuộc tính A tập thực thể E có hỗ trợ yếu tố thời gian TE Để biểu diễn A, ta bổ sung thêm thuộc tính đa trị phức hợp T(A) = {A} U TO vào lớp C(E) Trong đó, TO tập thuộc tính nhãn thời gian đƣợc xác minh nhƣ Bảng 3.2 Bảng 3.2 Các thuộc tính nhãn thời gian hỗ trợ cho thuộc tính mối quan hệ (a) Nếu TE = VT TO = {VTs, VTe} (b) Nếu TE = TT TO = {TTs, TTe} (c) Nếu TE = BT TO = {VTs, VTe, TTs, TTe} 46 Ví dụ 3.10: Mơ hình TimeER đầu vào: MSSV NCT VT SINH_VIEN LS SDT TT Hình 3.10 Mơ hình TimeER thuộc tính có yếu tố thời gian Kết chuyển đổi sang mơ hình đối tƣợng ODMG Class SINH_VIEN { attribule string MSSV; attribule string HoTen; attribute struct TO(SDT) { set SDT; TimeStamp TTs; TimeStamp TTe; }; attribute struct TO(NCT) { string NCT; TimeStamp VTs; HoTen 47 TimeStamp VTe; };}; 3.1.2.3 Chuyển đổi mối quan hệ có yếu tố thời gian Chuyển đổi mối quan hệ định danh: Quy tắc TimeER3: Để chuyển đổi mối quan hệ định danh S có hỗ trợ yếu tố thời gian TE có tập thực thể yếu E tập thực thể chủ E’, ta bổ sung thêm thuộc tính đa trị phức hợp TO vào thuộc tính phức hợp A(E) lớp C(E’) Lớp C(E’) thuộc tính phức hợp A(E) kết việc chuyển theo quy tắc EER2 Tùy theo yếu tố thời gian TE hỗ trợ cho mối quan hệ S, thuộc tính phức hợp TO đƣợc xác định từ Bảng 3.1 Bảng 3.2 Ví dụ 3.11: Mơ hình TimeER đầu vào MSSV SINH_VIEN (1,n) HoTen PhuThuoc LS (1,1) TenNBH NGUOI_BH QuanHe Hình 3.11 Mơ hình TimeER mối quan hệ định danh có yếu tố thời gian Kết chuyển đổi sang mơ hình đối tƣợng ODMG 48 Class SINH_VIEN { attribute string MSSV; attribute string HoTen; attribute struct NguoiBH { string TenNBH; string QuanHe; struct TO{ Date LSs; Date LSe;}; }; }; Chuyển đổi mối quan hệ nhị nguyên: Quy tắc TimeER4: Xét mối quan hệ R mối quan hệ nhị nguyên có yếu tố thời gian TE hai tập thực thể E1 E2 Để chuyển mối quan hệ R, ta tạo lớp TC(R) bao gồm thuộc tính sau: + Các thuộc tính mối quan hệ R + Tập thuộc tính đa trị phức hợp TO chứa thuộc tính nhãn thời gian đƣợc cho Bảng 3.1 hoắc Bảng 3.2 + Hai thuộc tính mối quan hệ A1 A2 thuộc tính đơn trị lần lƣợt có kiểu liệu lớp C(E1) lớp C(E2) 49 Ví dụ 3.12: Mơ hình TimeER đầu vào: MSSV SINH_VIEN (1,1) HoTen HocTai VT (1,n) MaLop LOP TenLop Hình 3.12 Mơ hình TimeER mối quan hệ nhị ngun có thời gian Kết chuyển đổi sang mơ hình đối tƣợng ODMG Class LOP { attribute string MaLop; attribute string TenLop; relationship set HocTai inverse SINH_VIEN :: Lop; }; 50 Class SINH_VIEN { attribute string MSSV; attribute string HoTen; relationship Lop HocTai inverse SINH_VIEN :: Lop; }; Class LAMVIEC { attribute struct T{Date VTs; Date VTe;}; attribute set Lop; attribute set SVien; }; 3.2 Chƣơng trình chuyển đổi mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG Chƣơng trình chuyển đổi có liệu đầu vào mơ hình TimeER đƣợc lƣu trữ dƣới dạng tài liệu XML, bao gồm thành phần: tập thực thể, tập thực thể yếu, mối quan hệ, tập thuộc tính với yếu tố thời gian đƣợc hỗ trợ tƣơng ứng Hệ chuyển đổi thực việc đọc tệp tin có dạng XML vào hệ thống từ xây dựng nên lƣợc đồ XML hệ thống Từ tệp tin cấu trúc liệu hệ thống thực chuyển đổi thành Mơ hình liệu ODMG 51 3.2.1 Màn hình làm việc Hình 3.1 Giao diện chƣơng trình chuyển đổi Chƣơng trình chuyển đổi có giao diện nhƣ hình 3.1 bao gồm thành phần sau: Bảng chọn “Mơ hình TimeER” gồm mở mơ hình TimeER tồn tại, tạo mơ hình, cập nhật mơ hình số chức hỗ trợ khác Bảng chọn “Mô hình ODMG” chứa chức cho phép thực chuyển đối mơ hình TimeER hành sang mơ hình ODMG 52 3.2.2 Mở mơ hình TimeER tồn Để mở mơ hình TimeER tồn ta thực nhƣ sau: Chọn Mơ hình TimeER  Mở mơ hình… tìm nháy đúp vào tên mơ hình cần mở Khi đó, mơ hình cần mở xuất Hình 3.2 ví dụ Hình 3.2 Giao diện mở mơ hình TimeER tồn 53 Mơ hình TimeER tồn tại, thực hiệu chỉnh lƣu lại Hình 3.4 Giao diện cập nhật mơ hình TimeER 54 3.2.3 Tạo mơ hình TimeER Để tạo mơ hình TimeER ta thực nhƣ sau: Chọn Mơ hình TimeER  Tạo mơ hình … chọn vị trí lƣu, gõ tên mơ hình muốn tạo sau nhấn Save Khi đó, giao diện tạo mơ hình TimeER xuất nhƣ hình 3.3 Hình 3.3 Giao diện tạo mơ hình TimeER 55 3.2.4 Chuyển mơ hình TimeER sang mơ hình ODMG Để thực chuyển mơ hình TimeER hành sang mơ hình đối tƣợng ODMG ta nháy chuột vào Mơ hình ODMG Hình 3.4 ví dụ sau chuyển sang mơ hình đối tƣợng ODMG Hình 3.4 Giao diện kết thực chuyển đổi sang mô hình ODMG 3.3 Tiểu kết chƣơng Chƣơng đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG thơng qua hai bƣớc lớn chuyển đổi thành phần phi thời gian chuyển đổi thành phần có yếu tố thời gian 56 Với cách tiếp cận dựa vào phƣơng pháp chuyển đổi trực tiếp từ mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế CSDL mức 57 KẾT LUẬN Luận văn “Nghiên cứu việc chuyển đổi mơ hình TimeER sang mơ hình đối tượng ODMG” đạt đƣợc số kết nhƣ sau:  Nghiên cứu loại thời gian CSDL, biểu diễn yếu tố thời gian CSDL quan hệ Tìm hiểu mơ hình EER mở rộng có yếu tố thời gian, cụ thể mơ hình TimeER  Nghiên cứu mơ hình đối tƣợng ODMG  Đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi từ mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG  Cài đặt chƣơng trình chuyển đổi từ mơ hình TimeER sang mơ hình ODMG sử dụng ngôn ngữ C# Hƣớng phát triển Xây dựng số thuật toán liên quan đến vấn đề chuyển đổi khác mơ hình CSDL có yếu tố thời gian mơ hình đối tƣợng ODMG nhƣ: chuyển đổi phép cập nhật liệu, chuyển đổi ràng buộc phụ thuộc liệu 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Quang, Nguyễn Viết Chánh (2015), “Thiết kế mơ hình sở liệu hướng đối tượng có yếu tố thời gian từ mơ hình TimeER”, Tạp chí khoa học – Đại học Huế, ISSN 1859-1388, tập 106, số 07 , tr 15-28 [2] Hoàng Quang, Nguyễn Viết Chánh (2012), “Một cách tiếp cận việc thiết kế sở liệu thời gian”, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, tập 74A (Số 5), tr 99-107 [3] Elisa Bertino, E.Ferrari, G.Guerrini, and I.Merlo, Extending the ODMG Object Model with Time, 12th European Conference Brussels, Belgium, July 20–24, 1998 [4] Elisa Bertino, Giovanna Guerrini, Object-Oriented Database, Wiley Encyclopedia of Computer Science and Engineering, Sep 15, 2008 [5] R.G.G Cattell, Douglas K.Barry, The Object Data Standard: ODMG 3.0, The Morgan Kaufmann Series in Data Management Systems, February 2, 2000 [6] Jan Chomicki, D Toman, Time in Database Systems, Department of Comp Sci and Eng University at Buffalo, U.S.A January 2004 [7] Christian S Jensen, Introduction To Temporal Database Research, Dr.techn thesis, Aalborg (http://people.cs.aau.dk/~csj/Thesis/) University, April 2000, ... từ mơ hình TimeER sang mơ hình đối tƣợng ODMG Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: + Mơ hình sở liệu có yếu tố thời gian TimeER + Mơ hình đối tƣợng ODMG - Phạm vi nghiên cứu: Luận... dạng chuyển đổi đối tượng 29 2.3 Tiểu kết chƣơng 30 CHƢƠNG CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH TimeER SANG MƠ HÌNH ĐỐI TƢỢNG ODMG 31 3.1 Phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình TimeER sang mơ hình. .. CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH TimeER SANG MƠ HÌNH ĐỐI TƢỢNG ODMG Trong quy trình thiết kế CSDL theo hƣớng Top – Down có số nghiên cứu việc chuyển đổi mơ hình nhƣ: phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình TimeER sang