Đề cương Thiết kế cơ sở dữ liệu

ĐỀ CƯƠNG THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU LÝ THUYẾT Câu Cơ sở liệu gì? Vì nói cấu trúc CSDL cấu trúc cao liệu Phân loại CSDL  CSDL tập hợp liệu đối tượng cần quản lý, cấu trúc hoá lưu giữ đồng thời vật mang tin cảu máy tính điện tử quản lý theo chế thống nhằm giúp cho việc truy nhập xử lý liệu dễ dàng nhanh chóng  Nói cấu trúc CSDL cấu trúc cao liệu vì: CSDL bao gồm tệp tập hợp tệp liệu Thông tin tệp chia nhỏ thành biểu ghi, biểu ghi lại bao gồm nhiều trường Trường đơn vị sở liệu trường thường chứa thông tin liên quan tới khía cạnh hay thuộc tính thực thể mô tả CSDL  Phân loại CSDL: – CSDL thư mục – CSDL kiện – CSDL toàn văn Câu Hệ quản trị CSDL gì? Các chức hệ quản trị CSDL Mục tiêu hệ quản trị CSDL  Hệ quản trị CSDL hệ thống phần mềm, bao gồm chương trình giúp người sử dụng quản lý khai thác CSDL  Hệ quản trị CSDL có chức sau; – Mô tả liệu – Cập nhật liệu – Tìm kiếm liệu  Mục tiêu hệ quản trị CSDL: –Thực tích nhập liệu vào hệ thống, CSDL, cho người sử dụng dễ dàng tiếp cận, xử lý kết xuất thơng tin –Bảo đảm chất lượng tính vẹn tồn liệu –Bảo đảm tính độc lập logic vật lý liệu phần mềm ứng dụng –Cho phép kiểm sốt tồn CSDL Câu Ngơn ngữ liệu gì? Các dạng thể ngôn ngữ liệu  Ngôn ngữ bao gồm Ngơn ngữ tự nhiên ngơn ngữ hình thức Ngơn ngữ hình thức tập hợp ký hiệu quy định người đặt Trong tin học ngôn ngữ công cụ giao tiếp người với máy, máy với máy Ngôn ngữ liệu dạng ngơn ngữ hình thức, cơng cụ giao tiếp người sử dụng hệ thống Ngôn ngữ liệu bao gồm lớp ngôn ngữ sau: Ngôn ngữ mô tả liệu: giúp người sử dụng khai báo tên đối tượng, cấu trúc đối tượng quan hệ đối tượng với đối tượng khác Ngôn ngữ cập nhật liệu: dùng để đổi tên, đổi kiểu liệu khai báo, thêm bớt số thành phần cấu trúc có; sửa, xố, bổ sung liệu CSDL Ngôn ngữ truy nhập liệu: dùng để tìm kiếm thơng tin; ngơn ngữ hỏi gồm mức khai báo sau: Đường dẫn, điều kiện khuôn  Các dạng thể ngôn ngữ liệu + Chế độ hội thoại chế đội hỏi – trả lời thời gian thực Tại hệ thống đưa dãy chức để người sử dụng lựa chọn + Chế độ chương trình: người sử dụng viết dãy lệnh dạng chương trình, giao chương trình cho hệ thống thực Câu Mơ hình liệu? Các khái niệm bản, loại mơ hình liệu  Mơ hình liệu tập hợp khái niệm dùng để mô tả liệu thao tác xử lý liệu Khi mơ hình liệu mơ tả khái niệm từ thực tế cho trước người ta có mơ hình khái niệm Những khái niệm mơ hình liệu xây dựng cách trừu tượng hố thực tế mơ tả thơng qua thể ngơn ngữ đồ hoạ Mơ hình liệu cung cấp cho ta quy tắc cấu trúc liệu, cấu trúc thể lược đồ  Trừu tượng hố q trình tư duy, người ta tập trung vào tính chất đặc trưng đối tượng quên khác biệt chúng Tức tập trung vào tính chất thiết yếu loại bỏ tính chất thứ yếu  Lược đồ tập hợp thể đồ hoạ ngôn ngữ cho phép mô tả cấu trúc liệu mối quan hệ chúng Lược đồ coi khung CSDL bất biến với thời gian Lược đồ cung cấp cách trình bày liệu Lược đồ coi nhận thức cấu trúc thực tế  Thể lược đồ tập hợp động thay đổi theo thời gian liệu, cho cấu trúc liệu lược đồ quy định Một trình bày thực tế giá trị CSDL thời điểm gọi thể cSDL, thể coi mơ tả thực tế thời điểm  Các loại mô hình liệu: Mơ hình khái niệm mơ hình logic −Mơ hình khái niệm cung cấp cho ta quy tắc cấu trúc liệu tập hợp khái niệm từ thực tế giới thực −Mô hình logic cung cấp mơ tả liệu cho chúng xử lý máy tính điện tử: có loại mơ hình logic là: + Mơ hình mạng: xây dựng sở tệp liệu quan hệ dạng 1-1 1-n tệp Cấu trúc mạng cho phép thể mối quan hệ liên kết liệu với nhóm liệu khác + Mơ hình phân cấp: trường hợp riêng cảu mơ hình mạng, khái niệm tệp giữ ngun, cịn khái niệm quan hệ giới hạn kiểu quan hệ phân cấp, hai tệp có khơng q quan hệ quan hệ tuân theo trật tự dưới, mơ hình tổ chức dạng cấu trúc + Mơ hình quan hệ: xây dựng dựa ngành toán học lý thuyết tập hợp logic mệnh đề Trong mơ hình quan hệ, liệu lưu trữ quan hệ, bảng hai chiều mà dịng hay biểu ghi, cột thuộc tính hay trường Câu Thiết kế CSDL gì? Các pha thiết kế CSDL?  Thiết kế CSDL trình xuất phát từ giới thực, thơng qua phân tích chức năng, rút liệu quy tắc vận hành, sau phân tích liệu để xây dựng nên mơ hình liệu, tiến hành cài đặt vật lý để tạo CSDL Thiết kế CSDL khâu vòng đời hệ thống thơng tin −Vịng đời hệ thống thơng tin: Nghiên cứu tính khả thi: xác định hiệu phương án khác việc thiết kế hệ thống TT VD: Hình thành dự án, xem xét khả thực dự án, ước lượng giá thành time hoàn thành dự án Thu thập yêu cầu phân tích: phân tích lĩnh vực ứng dụng toán mà hệ thống cần giải Thiết kế hệ thống: thiết kế CSDL thiết kế ứng dụng (Giao diện người sd quan trọng nhất) Chế tạo mẫu: cài đặt đơn giản để kiểm tra xem hệ thống TT có thỏa mãn yêu cầu sử dụng hay không để chỉnh lý bổ sung Cài đặt hồn thiện: chương trình hóa giai đoạn thể nghiệm cuối hệ thống thông tin Kiểm chứng thử: chứng tỏ việc cài đặt phản ánh yêu cầu thiết kế Thực hiện: đưa dl vào, vận hành hoạt động hệ thống kết thúc hệ thống trở nên lạc hậu, cần phải thay * Hệ thống kết thúc hoạt động trở nên lạc hậu cận thay Khi kết thúc vịng đời hệ thống thông tin * Như thiết kế CSDL khâu quan trọng vòng đời hệ thống thơng tin Đó q trình xây dựng cấu trúc cho CSDL  Các pha thiết kế CSDL: * Thiết kế khái niệm - Mục đích: mơ tả nội dung thông tin CSDL tập hợp khái niệm hình thành từ giới thực - Sản phẩm mơ hình khái niệm - Mơ hình khái niệm mơ tả trình độ cao cấu trúc CSDL Nó độc lập DBMS - Từ mơ hình khái niệm người ta xây dựng nên lược đồ khái niệm CSDL * Thiết kế lơgíc - Bắt đầu từ mơ hình khái niệm Các pha TK CSDL - Sản phẩm mà mơ hình lơgíc - Mơ hình lơgíc cung cấp mơ tả liệu cho chúng xử lý MTĐT, tức mô tả cấu trúc CSDL mà DBMS quản lý - Có mơ hình logíc: mơ hình mạng, mơ hình phân cấp, mơ hình quan hệ - Thiết kế lơgíc phụ thuộc lớp DBMS sử dụng mơ hình lơgíc tương ứng * Cài đặt vật lý - Cài đặt vật lý mơ hình lơgíc kết thục lược đồ vật lý - Lược đồ vật lý, thể ngôn ngữ con, mô tả liệu DBMS, mô tả cách cài đặt CSDL nhớ - Cài đặt vật lý phụ thuộc vào DBMS cụ thể - Các ứng dụng sử dụng CSDL cài đặt thể nghiệm Khi CSDL hình thành Câu Mơ hình thực thể quan hệ Các khái niệm bản, bước tiến hành thiết kế khái niệm CSDL mơ hình thực thể quan hệ Mơ hình thực thể quan hệ viết tắt ER (Entity Relationship Model) Peter Chen đưa vào năm 1976 Ba khái niệm dùng mơ hình ER để mô tả liệu là: thực thể, quan hệ thuộc tính Mơ hình ER đơn giản, xây dựng số khái niệm có biểu diễn đồ thị rõ ràng, dễ hiểu Với ưu điểm đó, mơ hình ER nhanh chóng trở thành mơ hình chuẩn để thiết kế khái niệm CSDL Các khái niệm bản: Thực thể (entity): lớp đối tượng giống giới thực tạo thành thực thể  VD: thực thể SACH, NGUOI Quan hệ (Relationship): mối liên hệ hai hay nhiều thực thể  VD: Sinh liên kết thực thể NGUOI THANHPHO (quan hệ hai chiều)  VD: Quan hệ giảng liên kết thực thể MONHOC, NGAY, LOP (quan hệ nhiều chiều) Thuộc tính (Attribut): tính chất thực thể quan hệ Thực thể biểu diễn hình chữ nhật với tên đặt Quan hệ biểu diễn hình thoi với tên đặt Thuộc tính biểu diễn hình elip với tên đặt Thuộc tính cũg liệt kê bên cạnh hộp thực thể hay quan hệ Các bước tiến hành thiết kế khái niệm CSDL mơ hình ER: Bước 1: xác định liệu Xác định liệu đối tượng phải khảo sát CSDL Bước 2: xác định thực thể, quan hệ, thuộc tính Dùng phương pháp phân lớp trừu tượng hóa để xác định thực thể, quan hệ, thuộct ính thực thể quan hệ Chú ý rằng: - Mỗi tập hợp đối tượng giống xác định thực thể - Các thuộc tính phải xác định cho chúng nhận giá trị đơn Điều có nghĩa khơng chọn thuộc tính đa trị không xác định giá trị rõ ràng - Mỗi thực thể phải có thuộc tính khóa, tức thuộc tính giúp ta xác định đối tượng thực thể VD: SCMTND thuộc thính khóa thực thể NGUOI - Phải tránh mơ hình quan hệ có quan hệ nhiều chiều, cách thay quan hệ nhiều chiều quan hệ hai chiều Bước 3: xây dựng mơ hình ER Sử dụng ký hiệu đồ họa để xây dựng mơ hình ER cho CSDL Bước 4: Kiểm tra mơ hình ER Câu Mơ hình quan hệ khái niệm vè quan hệ CSDL quan hệ Khi thiết kế logic CSDL theo mơ hình quan hệ cần lưu ý vấn đề gì? Cho ví dụ lược đồ CSDL quan hệ * Các khái niệm - Quan hệ mối liên hệ hai hay nhiều thực thể Quan hệ hai thực thể gọi quan hệ chiều (VD: Quan hệ SINH RA TẠI liên kết thực thể Người Thành phố Quan hệ nhiều thực thể (từ thực thể trở lên) gọi quan hệ nhiều chiều (VD: quan hệ Bài giảng liên kết thực thể Mơn học, Ngày, Phịng học - Cơ sở liệu quan hệ : CSDL xây dựng theo mơ hình liệu quan hệ CSDL quan hệ tạo thành tập hợp quan hệ biến thiên theo thời gian Nói cách khác CSDL quan hệ tập hợp bảng liệu biến thiên theo thời gian - Mơ hình quan hệ mơ hình dl lần E.Codd đề xuất năm 1970, sử dụng lý thuyết toán học quan hệ để cấu trúc hóa liệu * Khi thiết kế logic CSDL theo mơ hình quan hệ cần lưu ý: - Tránh đưa tất thuộc tính đối tượng cần quản lý vào quan hệ nhất, quan hệ cồng kềnh gây khó khăn cho việc xử lý dl (Như: có dl lặp lặp lại nhiều lần – thừa thơng tin, có trường hợp sau xử lý lại dẫn đến thông tin) - Để khắc phục điều đó, ta dùng phương pháp chuẩn hóa bảng dl, tức đơn giản hóa cấu trúc bảng để: + Loại bỏ trùng lặp dl bảng + Bảo đảm thông tin ko bị dl liên quan bị xóa khỏi CSDL + Giữ cho dl có liên kết với Tách bảng dl lớn thành nhiều bảng nhỏ để loại bỏ trùng lặp dl Tham khảo thêm: (Để thiết kế logic CSDL mơ hình quan hệ ta tiến hành bước sau: 1/ Xác định mục đích CSDL - CSDL quản lý gì? - Những yêu cầu sử dụng mà CSDL phải đáp ứng? - Những câu hỏi mà CSDL phải trả lời? 2/ Xác định quan hệ thuộc tính chúng: - Phân tích yêu cầu dl, thông tin cần lưu trữ CSDL - Từ xác định quan hệ (bảng) thuộc tín chúng (trường) - Biểu diễn cấu trúc CSDL lược đồ quan hệ 3/ Xác định mối quan hệ: - Quy định ràng buộc dl thuộc tính - Xác định mối liên kế quan hệ thông qua thuộc tính khóa) * Ví dụ lược đồ CSDL quan hệ Gọi tên CSDL là: Thư viện tạo thành từ quan hệ: - Bạn đọc (st, ht, ns, nn, cq) - Sách (ms, ts, tg, nxb, namxb) - Mượn (st, ms, nm, nt) Khi ta có lược đồ quan hệ CSDL Thư viện BẠN ĐỌC ST HT NS NN CQ MƯỢN ST MS NM NT SÁCH MS TS TG NXB NAMXB Câu Trình bày phép toán đại số quan hệ Vấn đề tối ưu hoá câu hỏi đặt giải nào? * Phép chọn: Cho quan hệ r(R) điều kiện chọn E R phép chọn quan hệ r theo điều kiện E, ký hiệu r(E) phép toán cho ta quan hệ r’(R) thỏa mãn điều kiện chọn E r(E)=r’(R)= {t є r|t(E) } Đặc biệt điều kiện chọn A=a, ta có: r(A=a)=r’(R)= {t є r (A)=a} Lệnh thực phép chọn V.Fox Lệnh Fox: Use BANDOC BROWSE FOR NS