Phép chuyển dịch lược đồ quan hệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI T R Ư Ờ N G ĐẠI H Ọ C C Ồ N G N G H Ệ PHẠM THỊ* MINH CHÂU • PHÉP CHUYỂN DỊCH LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ Chuyên ngành: Công nghệ thông tin M ã số: 01 10 LUẬN VĂN THẠC s ĩ N GƯ ỜI HƯỚNG DÃN KHOA HỌC: PGS TSKH Nguyễn Xuân Huy ĐẠI HỌC Q UỐ C GIA HÀ MÔ' TRUNG Tẩm thõng tin rni ■'ViẸM "V~ i û7ï u Ị Hà Nội - 2006 Phép dịch chuyến lược dồ quan hệ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương - CÁC KHÁI NIỆM CHUNG ỉ ỉ Khái niệm sở liệu quan h ệ ỉ.2 Đại sổ quan hệ .7 ỉ Phụ thuộc hàm 12 ỉ Bao đóng tập thuộc tỉnh 17 1.5 Phủ 20 Ị Khóa lược đồ quan hệ 28 ỉ Chuẩn hỏa lược đồ quan hệ sở phụ thuộc hàm 32 1.8 Một số toán Chương - PHÉP DỊCH CHUYÊN LƯỢC ĐỒ QUAN H Ệ 39 ỉ Phép chuyển dịch lược đồ quan hệ 40 2.2 Dạng biểu diễn thứ khóa 46 2.3 Các tập thuộc tính nguyên thủy phỉ nguyên ihủy 49 2.4 Lược đồ cân 55 2.5 Một sổ tính chất lược đồ cân 56 2.6 Dạng biểu diễn thứ hai kh óa 62 K ẾT LUẬN 67 Những kết thu 67 Hưởng phát triển 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Luận văn Thạc sỹ ngành Công nghệ thông tin - Phạm Thị Minh Châu Phép địch chuyển lược đồ quan hệ MỜ ĐÀU Trong mơ hình dừ liệu cho sở liệu mơ hình quan hệ sử dụng rộng rãi h(Tn tính trực quan, kiến trúc đơn giản có sở tốn học chặt chẽ Quản ỉý sở liệu lớn phức tạp địi hỏi nhiều thuật tốn hữu hiệu để tính tốn đối tượng bao đóng, khóa, phủ Một sổ thuật toán tốt theo nghĩa độ phức tạp tính tốn giới hạn hàm tuyển tính đa thức theo chiều đài liệu vào thuật tốn tính bao đóng tập thuộc tính, thuật tốn tìm khóa, thuật tốn xác định thành viên hay thuật toán xác định phụ thuộc hàm suy dẫn, thuật tốn tìm giao khóa, thuật tốn xác định lược đồ quan hệ có khóa Chúng ta có nhận xét kích thước lược đồ quan hệ nhỏ thuật tốn phát huy hiệu • Tính cấp thiết cùa đề tài: Một hưởng nghiên cứu để tinh giản lược đồ sở liệu thực thông qua phép dịch chuyển lược đồ quan hệ Bản chất kỹ thuật loại bỏ khỏi lược đồ quan hệ ban đàu số thuộc tính khơng quan trọng theo nghĩa chúng không làm ảnh hưởng đến kết tính tốn đối tượng quan tâm bao đỏng, khóa, phản khóa Mặc dù lược đồ quan hệ thu qua phép dịch chuyển không tương đương với lược đồ quan hệ ban đầu, ta thu đối tượng cần tìm phép toán đưn giản loại bỏ thêm sổ 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 mang thông tin tiền định • Ỷ nghĩa khoa học : Thiết kể sở liệu phục vụ hệ thống thông tin ỉà lĩnh vực quan tâm hầu hết ứng dụng công nghệ thông tin Nghiên cửu phép chuyển dịch lược đồ quan hệ định hướng đến việc phát triển hoàn thiện phương pháp, công cụ trợ giúp thiết ké sở liệu chuẩn hóa Luận văn Thạc sỹ ngành Cơng nghệ thông tin - Phạm Thị Minh Châu Phép dịch chuyền lược dồ quan hệ • Phạm vỉ nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu phần lý thuyết chung mơ hình sở đữ liệu quan hệ sở lý thuyết phép chuyển dịch lược đồ quan hệ * Nội dung luận văn bao gồm: Chương Khái niệm chung - Trình bày khái niệm sở liệu quan hệ, đại sổ quan hệ, Phụ thuộc hàm, bao đóng tập thuộc tính, phủ, khóa lược đồ quan hệ chuẩn hóa lược đồ quan hệ sở phụ thuộc hàm Chương Phép chuyển dịch lưực đồ quan hệ - Trình bày phép dịch chuyển lược đồ quan hệ, dạng biểu diễn khóa, Tập thuộc tính nguyên thủy phi nguyên thủy, lược đồ cân Kết luận - Những kết thu được, - Hướng phát triển luận văn Luận văn Thạc sỹ ngành Công nghệ thông tin - Phạm Thị Minh Châu Phép dịch chuyển lược dồ quan hệ _ C h n g - C Á C KHÁI NIỆM CH U N G Trong mô hinh liệu cho sở liệu mơ hình quan hệ sử dụng rộng rãi tính trực quan, kiến trúc đơn giản có sở tốn học chặt chẽ Ngồi người ta chứng minh tương đương cung cấp phép chuyển đổi mơ hình quan hệ với mơ hình mạng phân cấp Chương trình bày sổ khái niệm mở đầu mơ hình quan hệ Trọng tâm chương tập trung vào khái niệm hình thức mơ hình quan hệ, vận dụng chủ yểu cấu trúc rời rạc Phần chương giới thiệu định nghĩa quan hệ đại số quan hệ ngôn ngữ truy nhập liệu sở liệu quan hệ Phần thứ hai mô tả phụ thuộc hàm cơng cụ tốn học trợ giúp cho việc biểu đạt ngữ nghĩa liệu đảm bảo tính quán liệu sở liệu Các tính chất phụ thuộc hàm hệ tiên đề cho phụ thuộc hàm mô tả đầy đủ, hệ tiên đề Armstrong sử dụng nhiều Một khái niệm quan trọng phụ thuộc hàm ià bao đóng tập thuộc tính tính chất phép tốn lấy bao đóng trình bày phần thứ ba chương Phần thứ tư giới thiệu loại phủ quan trọng nhất, đóng vai trị thu gọn tập phụ thuộc hàm, tạo thuận tiện cho tối ưu hóa thao tác ngữ nghĩa Hai khái niệm chủ chốt liên quan đến phụ thuộc hàm khóa dạng chuẩn lược đồ quan hệ trình bày hai phần cuối, phần thứ năm thứ sáu chương Phụ thuộc hàm ỉà lớp phụ thuộc đồng thời lớp phụ thuộc kinh điển theo nghĩa, Codd, tác giả mơ hình liệu quan hệ đề xuất sớm sử dụng công cụ thiết kế sở liệu chuẩn hóa, chương cổ gắng trình bày nội dung quan trọng tinh túy liên quan đén khái niệm phụ thuộc hàm Luận văn Thạc sỹ ngành Công nghệ thông tin - Phạm Thị Minh Châu Phép dịch chuyển lược đồ quan hệ 1.1 Khái niệm c s liệu quan hệ Các khái niệm sở liệu quan hệ trình bày lần đàu tiên cơng trình Codd [13, 14] Trong [ỉ, 16] đặc biệt [20] trình bày đầy đù khái niệm liên quan đến sở liệu tri thức Riêng sở liệu quan hệ, cơng trình [2, 5, 8] giới thiệu đầy đủ khái niệm toán liên quan đến khí a cạnh lý thuyết thực hành Q u a n hệ, t h u ộ c t í nh, Đ ịn h n g h ía Cho tập hữu hạn = {A/, A2 , , A„} khác rỗng (n > 1) Các phần tử gọi thuộc tính, ứng với thuộc tính AịEƯ, ỉ — 1,2, ,« có tập chứa hai phần tử dom(Aj) gọi miền trị thuộc tính Aị Gọi D hợp dom(Ai), ỉ = 1,2, ,« Một quan hệ R với thu ộc tính ơ, ký hiệu R(ư), tập ánh xạ t: —>£> cho với A,e u ta có t{A,) € dom(Aj) Mỗi ánh xạ gọi quan hệ R Mỗi quan hệ R(ư) có hình ảnh bảng, cột ứng với thuộc tính, dòng Ta ký hiệu t{ư) tập thuộc tính Một quan hệ rong, ký hiệu , quan hệ không chứa Vì quan hệ tập nên quan hệ khơng có hai trùng lặp C c ký hi ệu m ộ t s ố q u y c Theo truyền thống lý thuyết sở liệu chấp nhận quy định sau đây: Các thuộc tính ký hiệu chữ LATIN HOA đầu bảng chữ A, B, CU Luận văn 'Phạc sỹ ngành Công nghệ thông tin - Phạm Thị Minh Châu Phép dịch chuyền luợc đồ quan hệ Tập thuộc tính ký hiệu bàng chữ LATIN HOA cuối bảng chữ X, y, z, Các phần tử tập thường liệt kê xâu ký tự, khơng có ký hiệu biểu diễn tập, chẳng hạn ta viết X = ABC thay viết x = { A, B, C} .AT biểu diễn hợp hai tập X Y, X'U Y Phép trừ hai tập X Y ký hiệu X\Y, X-Y Một phân hoạch tập M (thành tập rời có hợp M), X\, X2, x mđược ký hiệu M = X ì \X2 \ \xm với ý nghĩa M = Xị u x u x m Xi n Xj = , < /, j < m, i ĩ*j Các biểu diễn chữ Latin thường kèm số t, u, V, // Với í quan hệ R(Ư) cỏc thuc tớnh Xỗz u ta ký hiu t[X\ t.x hạn chế (ánh xạ) / tập thuộc tính X Ta chấp nhận quy ước tự nhiên miền trị thuộc tính chứa hai phần tử T ro n g trường hợp m ột m iền trị củ a th u ộc tính ch ỉ chứa m ột giá trị ta loại bỏ cột tương ứng thuộc tính quan hệ Ta chấp nhận quy ước sau đây: Mọi cặp / V quan hệ giống miền rỗng thuộc tính, Í.0 = V • Hàm Attr{R) cho tập thuộc tính quan hệ R • Hàm Card{R) cho lực lượng (số bộ) quan hệ R Trong trường hợp tập thuộc tính u cho trước ta viết đơn giản R thay cho R(ư) Ký hiệu REL(Ư) lập toàn thể quan hệ lập thuộc tính u, REL_p(ư) tập tồn thể quan hệ có khơng qúa p tập thuộc tính u, p > Luận văn Thạc sỹ ngành Công nghệ thông tin - Phạm Thị Minh Châu Phép dịch chuyển lược dồ quan hệ Hai quan hệ R s gọi tương thích chúng có tập thuộc tính, tức ià Attr(R) = Attr(S) Với t quan hệ R(Ư) hiệu t*v phép dán hai t điều kiện: r.ư = / r V - V V quan hệ S(V) ta ký t*v cho ta r tập thuộc tính v thoả V Với ỉ quan hệ R(ư) với quan hệ ta ký hiệu t*s phép dán t với quan hệ s t*s cho ta quan hệ P(UV) = { t*v I v eS } T h ỉ dụ Cho u = ABC, V = BD, t{ư) = (a,b,c), v(F) = (b,d ) Ta có r(UV) = t*v = (a,b,c,d) tập thuộc tính v = ABCD Cho thêm quan hệ S(BD) S (B D ) b d X d b e Khi t*s cho ta quan hệ P(ABCD) sau P(A B C D ) a b e d a b c e 1.2 Đại số quan hệ Đại sổ quan hệ xây dựng tập quan hệ với phép toán sở ỉà chọn, chiếu, kết tự nhiên, chia , hợp, giao trừ Mục sử dụng ký pháp theo phương án cài đặt cho hệ quản trị sờ liệu PRIMER [4] Luận vãn Thạc sỹ ngành Công nghệ thông tin - Phạm Thị Minh Châu Phép dịch ch u y ển lu ự c dồ quan hệ _ Phép chọn (phép lọc) Đ ịn h n g h ĩa Cho quan hệ R{ư) biểu thức điều kiện (còn gọi biểu thức lọc hay biểu thức chọn) e Phép chọn quan hệ R theo điều kiện e, ký hiệu R(e) cho ta quan hệ: pụ j) = R(e) = { t e R I Sat(t, e ) } hàm logic Sat{t, e) kiểm tra t thoả điều kiện e xác định sau: Thay xuất thuộc tính A biểu thức chọn e tri tương ứng A t, t.A, ta thu mệnh đề logic b Tính trị b Nếu ỉà (True) t thoả điều kiện