Bài giảng Thiết kế cơ sở dữ liệu - Chương 1: Các khái niệm cơ bản cung cấp cho người đọc các kiến thức: Review về quan hệ và chuẩn hóa, thiết kế CSDL mức quan niệm, thiết kết CSDL mức logic, thiết kết CSDL mức logic. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU ( MHT09.3) Chương 1: Các khái niệm bangtqh@utc2.edu.vn Quy trình phát triển hệ thống Lựa chọn lập kế hoạch hệ thống Phân tích hệ thống Triển khai vận hành hệ thống Thiết kế hệ thống Thiết kế giao diện Thiết kế CSDL bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Nội dung Review quan hệ chuẩn hóa Thiết kế CSDL mức quan niệm Thiết kết CSDL mức logic Thiết kế CSLD mức vật lý bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Review Quan hệ & Chuẩn hóa Mơ hình liệu quan hệ – Dữ liệu trình bày bảng có liên quan với – Mỗi quan hệ bảng chiều gồm hàng cột – Một quan hệ có cấu trúc cao khi: • Sự dư thừa liệu mở mức tối thiểu cho phép người dùng nhập, chỉnh sửa xóa thi mà khơng làm tính quán liệu bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Review Quan hệ & Chuẩn hóa Quan hệ có cấu trúc cao? bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Review Quan hệ & Chuẩn hóa Chuẩn hóa (Normalization): – Là quy trình biến đổi cấu trúc liệu phức tạp thành cấu trúc liệu ổn định đơn giản – Kết trình chuẩn hóa quan hệ có cấu trúc cao bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Review Quan hệ & Chuẩn hóa Ví dụ trước chuẩn hóa bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Review Quan hệ & Chuẩn hóa Ví dụ sau chuẩn hóa bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Các dạng chuẩn Dạng chuẩn (1NF) – Khơng có thuộc tính đa trị (tồn thuộc tính đơn) Dạng chuẩn (2NF) – Khơng có thuộc tính phụ thuộc phần vào khóa (mọi thuộc tính khơng phải khóa xác định thuộc tính khóa) Dạng chuẩn (3NF) – Khơng chứa thuộc tính phụ thuộc bắc cầu vào khóa (Các thuộc tính khơng phải khóa khơng phụ thuộc lẫn nhau) Kết sau dạng chuẩn 3: – Tất thuộc tính khơng phải khóa phụ thuộc hồn tồn vào khóa bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL Phụ thuộc hàm Q trình chuẩn hóa tiến hành dựa việc phân tích phụ thuộc hàm Phục thuộc hàm (functional dependency) dạng quan hệ đặc trưng thuộc tính Với quan hệ cho trước, thuộc tính B gọi phụ thuộc hàm vào thuộc tính A với giá trị hợp lệ A xác định giá trị thuộc tính B Sự phụ thuộc hàm B vào A ký hiệu là: A → B bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 10 Chuyển dạng chuẩn Một quan hệ đạt 2NF thỏa mãn điều kiện sau: – ĐK1: Khóa gồm thuộc tính – ĐK2: Trong quan hệ khơng tồn thuộc tính khơng phải khóa – ĐK3: Mọi thuộc tính khơng phải khóa phụ thuộc đầy đủ vào khóa Chuyển quan hệ thành dạng 2NF – Phân rã quan hệ thành quan hệ sử dụng thuộc tính xác định thuộc tính khác – Thuộc tính xác định thuộc tính khác trở thành khóa quan hệ bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 11 Ví dụ chuyển dạng 2NF Quan hệ EMPLOYEEE2 – EMPLOYEE2(Emp_ID, Name, Dept, Salary, Course, Date_Completed) Phụ thuộc hàm quan hệ là: – Emp_ID → Name, Dept, Salary – Emp_ID, Course → Date_Completed Chuyển dạng chuẩn – EMPLOYEE1(Emp_ID, Name, Dept, Salary) – EMP_COUSE(Emp_ID, Course, Date_Completed) bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 12 Ví dụ khác chuyển 2NF THI SINHVIEN Monthi Giaovien Monthi MaSV TenSV Diachi Diem A 11 Lan X B 12 Ha Y 12 Ha Y 11 Lan X 13 Tu Z C MaSV → TenSV, Diachi 11 Lan X Monthi, MaSV → TenSV, Diachi, Diem KETQUATHI SINHVIEN MaSV TenSV Diachi 11 Lan X 12 Ha Y 13 Tu Z bangtqh@utc2.edu.vn Monthi MaSV Diem 11 12 11 12 11 13 Chương - Khái niệm TKCSDL 13 Chuyển dạng 3NF Một quan hệ dạng chuẩn ba dạng chuẩn khơng có phụ thuộc hàm hai (hay nhiều) thuộc tính khơng phải khóa Chuyển dạng chuẩn 3: – Phân rã quan hệ thành quan hệ sử dụng thuộc tính định bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 14 Ví dụ chuyển dạng 3NF Quan hệ SALES – SALES(Customer_ID, Customer_Name, Saleperson, Region) Thỏa mãn 2NF Phụ thuộc hàm – Customer_ID → Customer_Name, Saleperson, Region – Saleperson → Region Dưa dạng 3NF – SALES1(Customer_ID, Customer_Name, Saleperson) – SPERSON(Saleperson, Region) bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 15 Dạng chuẩn Boyce-Codd Định nghĩa: – Lược đồ quan hệ R với tập phụ thuộc hàm F gọi dạng chuẩn Boyce-Codd (BCNF) X→A R X siêu khóa Nhận xét – Một lược đồ quan hệ R dạng BCNF đạt dạng chuẩn 3NF Ví dụ: – Xét lược đồ quan hệ R(CSZ) với tập phụ thuộc hàm F={CS→Z, Z→C} – Áp dụng thuật tốn tìm khóa có khóa SC SZ R có thuộc tính thuộc tính khóa đạt chuẩn 3NF – Nhưng R khơng đạt BCNF tồn PTH Z→C Z khơng phải siêu khóa bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 16 Phân rã lược đồ quan hệ Phân rã bảo toàn thơng tin – Cách kiểm tra phân rã có bảo tồn thơng tin ? Phân rã bảo tồn Phụ thuộc hàm – Cách kiểm tra phân rã có bảo tồn PTH ? bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 17 Phân rã lược đồ quan hệ Xét quan hệ MaSV TenSV Diachi Malop Tenlop 11 Lan X CNA1 Cử nhân A1 12 Hải Y CNA1 Cử nhân A1 13 Tú Z CNA2 Cử nhân A2 Các phụ thuộc hàm: - MaSV→TenSV, Diachi, Malop - Malop → Tenlop Khóa quan hệ là: MaSV Nhận xét: – Quan hệ đạt 2NF – Chưa đạt 3NF thuộc tính Tenlop phụ thuộc bắc cầu vào khóa bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 18 Phân rã lược đồ quan hệ Thực phân rã quan hệ cho MaSV TenSV Diachi Malop Tenlop 11 Lan X CNA1 Cử nhân A1 12 Hải Y CNA1 Cử nhân A1 13 Tú Z CNA2 Cử nhân A2 SINHVIEN LOP MaSV TenSV Diachi Malop 11 Lan X CNA1 Malop Tenlop 12 Hải Y CNA1 CNA1 Cử nhân A1 13 Tú Z CNA2 CNA2 Cử nhân A2 Cả quan hệ đạt BCNF bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 19 Phân rã bảo toàn thông tin Định nghĩa: – Lược đồ quan hệ R (với tập PTH F) phân rã thành lược đồ R1, R2,….,Rk gọi phân rã bảo toàn thông tin với quan hệ r R thỏa F có: r = πR1(r) * πR2(r)*….* bangtqh@utc2.edu.vn πRk(r) Chương - Khái niệm TKCSDL 20 Quy trình thiết kế tổng thể Lựa chọn mơn hình vịng đời phát triển hệ thống Xác định tham số hệ thống Định nghĩa tiến trình Xây dựng mơ hình liệu khái niệm Chuẩn bị lược đồ CSDL Thiết kế giao diện người dùng bangtqh@utc2.edu.vn 37 Chương - Khái niệm TKCSDL Mơ hình vịng đời phát triển hệ thống Mơ hình thác nước Phân tích – Là mơ hình cổ điển – Q trình phát triển gồm Thiết kế Lập kế hoạch dự thảo ngân sách pha hình bên Xây dựng hệ thống – Tại pha giả định có đầy đủ thơng tin Phân phối – Mơ hình thích hợp với hệ thống lớn bangtqh@utc2.edu.vn Thử nghiệm Chương - Khái niệm TKCSDL Kết thúc dự án 38 Mơ hình vịng đời phát triển hệ thống Mơ hình xốy ốc (Spiral) – Các pha trình phát triển lặp lại theo chu kỳ vịng xốy ốc – Thích hợp với hệ thống vừa nhỏ Phân tích Thiết kế Phân phối Thử nghiệm Xây dựng Phân tích Lập kế hoạch & dự thảo ngân sách Thiết kế Khởi đầu dự án Lập kế hoạch & dự thảo ngân sách Kết thúc dự án Xây dựng Thử nghiệm Phân phối bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 39 Mơ hình vịng đời phát triển hệ thống Mơ hình làm mẫu – Xuất phát từ dự án phần mềm xây dựng hoàn thiện, ta phát triển dự án phần mềm có yêu cầu tương tự khía cạnh u cầu từ khách hàng – Cho khách hàng sử dụng phần mềm có để thu thập yêu cầu dự án Tạo mẫu Dùng thử/kiểm tra mẫu – Thích hợp với dựa án đủ nhỏ bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 40 Quy trình thiết kế tổng thể Lựa chọn mơn hình vòng đời phát triển hệ thống Xác định tham số hệ thống Định nghĩa tiến trình Xây dựng mơ hình liệu khái niệm Chuẩn bị lược đồ CSDL Thiết kế giao diện người dùng bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 41 Xác định tham số hệ thống Ở pha này, người thiết kế cần: – Xác định mục tiêu toàn hệ thống – Thiết lập tiêu chuẩn hệ thống Đó tiêu chuẩn dùng để đánh giá suốt trình thiết kế, vận hành dự án, đánh giá thành công hay thất bại dự án – Xác định phạm vi hệ thống; yêu cầu phải đạt dự án bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 42 Xác định tham số hệ thống Xác định mục tiêu hệ thống – Cần trả lời câu hỏi “Tại cần phải tự động hóa hệ thống tại?” • Có phải để nâng cao tốc độ xử lý cơng việc? • Để tăng độ xác? để giảm chi phí? • Để cải thiện vị trí cơng ty thị trường? để hỗ trợ người quản lý việc tìm kiếm, xử lý thông tin, lập kế hoạch?, … – Cần định lượng mục tiêu • Khơng nên đưa mục tiêu chung chung • Khơng phải mục tiêu định lượng xây dựng tiêu chuẩn phù hợp để đánh giá • Các mục tiêu phải ổn định để thiết lập tiêu chuẩn đánh giá sẵn sàng cho công đoạn trình thiết kế bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 43 Xác định tham số hệ thống Thiết lập tiêu chuẩn hệ thống – Mỗi tiêu chuẩn cần tương ứng với mục tiêu – Nếu mục tiêu không gắn với tiêu chuẩn với xem người thiết kế chưa hiểu đủ yêu cầu khách hàng – Các tiêu chuẩn đích nhỏ cần đạt cho mục tiêu lớn – Các tiêu chuẩn cần định lượng rõ ràng – Khi thiết kế đạt tiêu chuẩn hệ thống xem hồn thành, khơng cần làm thêm điều bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 44 Xác định tham số hệ thống Xác định phạm vi hệ thống – Xác định chức phạm vi dự án – Dự án phần mềm thực chức định thứ – Đánh giá tỷ lệ chi phí / lợi nhuận chức có kế hoạch thiết kế phù hợp bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 45 Quy trình thiết kế tổng thể Lựa chọn mơn hình vịng đời phát triển hệ thống Xác định tham số hệ thống Định nghĩa tiến trình Xây dựng mơ hình liệu khái niệm Chuẩn bị lược đồ CSDL Thiết kế giao diện người dùng bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 46 Định nghĩa tiến trình Tiến trình tập nhiều tác vụ (task) rời rạc thực hoạt động có ý nghĩa tổ chức Một tác vụ (task) hành động rời rạc, bước thực tiến trình Ví dụ: – Tiến trình “Xử lý đơn đặt hàng khách” bao gồm tác vụ: • • • • Nhận đơn đặt hàng Kiểm tra thẻ toán khách Kiểm tra kho hàng Giao hàng cho khách – Tiến trình “Tìm SĐT khách hàng” bao gồm tác vụ tiến trình Phân biệt tác vụ hoạt động đơi khó Ranh giới chúng không rõ ràng Để định tác vụ hoạt động phải dựa vào không gian toán bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 47 Định nghĩa tiến trình Xác định tiến trình hệ thống – Thu thập yêu cầu từ khách hàng – Định danh tác vụ Phân tích tiến trình bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 48 Thu thập yêu cầu từ khách hàng Khảo sát hệ thống vấn KH Mục tiêu thu quy trình nghiệp vụ hồ sơ Hướng KH tập trung vào nghiệp vụ hệ thống Phải có chuẩn bị câu hỏi trước Câu hỏi dạng mở, kết hợp với câu hỏi dạng đóng cần Cần chuẩn bị thiết bị hỗ trợ: máy ghi âm, camera, … Sau vấn cần xác nhận lại câu trả lời KH Cần giúp khách hàng thấy yêu cầu hệ thống cần đáp ứng yêu cầu tiềm tương lai bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 49 Công việc sau khảo sát Dữ liệu thu khảo sát dạng thô, tản mạn Các công việc sau khảo sát: – Xử lý sơ kết quả: xem xét, hồn thiện tài liệu: • Phân loại, trích rút, tổng hợp liệu đầy đủ, xác, gọn gàng, dẽ kiểm tra theo dõi • Phát chỗ thiếu để bổ xung, chỗ sai khơng logic để sửa • Xây dựng bảng mô tả chi tiết tài liệu • Là trình lặp – Tổng hợp kết quả: tổng hợp theo xử lý & tổng hợp theo liệu bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 50 Công việc sau khảo sát (tt) Tổng hợp theo xử lý – Tổng hợp theo lĩnh vực hoạt động: nhóm hoạt động có gắn kết chặt chẽ với vào nhóm Tổng hợp theo liệu – Liệt kê tài liệu liên quan đến tổ chức – Sàng lọc để thu liệu đầy đủ, xác gán tên gọi cho chúng – Kết quả: bảng tổng hợp hồ sơ bảng từ điển liệu Hợp thức hóa kết khảo sát – Hiểu thể thông tin khảo sát dạng khác người sử dụng đại diện tổ chức xác nhận đắn đầy đủ – Nhằm đảm bảo xác hóa thơng tin, u cầu hệ thống, đảm bảo tính pháp lý cho việc sử dụng sau bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 51 Định danh tác vụ Sắp xếp thông tin thành tập tác vụ Một tác vụ (hành động rời rạc): – Phải có điểm bắt đầu kết thúc xác định rõ ràng – Tất luật nghiệp vụ hệ thống phải hợp lệ trước tác vụ bắt đầu sau tác vụ hồn tất Tuy nhiên, bị phá vỡ trình tác vụ thi hành Mục tiêu định rõ tác vụ tiến trình Ví dụ: danh sách tác vụ xảy trình bán hàng bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 52 Phân tích tiến trình Phân tích phụ thuộc tác vụ tiến trình Phân tích phụ thuộc liệu tác vụ Sắp xếp tác vụ theo trật tự định bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 53 Quy trình thiết kế tổng thể Lựa chọn mơn hình vịng đời phát triển hệ thống Xác định tham số hệ thống Định nghĩa tiến trình Xây dựng mơ hình liệu khái niệm Chuẩn bị lược đồ CSDL Thiết kế giao diện người dùng bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 54 Xây dựng mơ hình liệu khái niệm Gồm mô tả thực thể, thuộc tính thực thể mối quan hệ thực thể Sản phẩm trình sơ đồ thực thể - mối quan hệ Các bước xây dựng sơ đồ thực thể - mối quan hệ: – Liệt kê, xác hóa lựa chọn thơng tin sở – Xác định thực thể, thuộc tính, thuộc tính định danh cho thực thể – Xác định mối quan hệ & thuộc tính riêng – Vẽ sơ đồ mơ hình E-R xác định số cho thực thể mối quan hệ – Chuẩn hóa & thu gọn sơ đồ bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 55 Liệt kê,… lựa chọn thông tin sở Xây dựng từ điển liệu gồm hồ sơ thuộc tính nội dung hồ sơ Quy tắc: Ghi tên hồ sơ thuộc tính Khơng bỏ sót thơng tin Chính xác hóa thơng tin: – Thêm từ cần thiết vào tên gọi cho thuộc tính rõ nghĩa – Hai thuộc tính khác phải đối tượng khác – Duyệt từ xuống giữ lại thuộc tính đảm bảo: • Mỗi thuộc tính phải đặc trưng cho lớp hồ sơ xét • Một thuộc tính duyệt lần • Mỗi thuộc tính phải sơ cấp (khơng suy từ thuộc tính khác) bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 56 Xác định thực thể, thuộc tính Duyệt từ xuống thuộc tính chọn, chưa bị loại để tìm thuộc tính “định danh” Mỗi thuộc tính “định danh” có tương ứng thực thể Với thực thể, tìm thuộc tính cịn lại để ghi thuộc tính thực Xét thực thể, chọn thuộc tính định danh cho bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 57 Xác định mối quan hệ… Trong thuộc tính cịn lại bảng danh sách, tìm động từ mối quan hệ Mỗi động từ, trả lời câu hỏi cho động từ: ai?, gì?, đâu?, cách nào?, nào?, bao nhiêu? để tìm thực thể tham gia vào mối quan hệ tìm thuộc tính danh sách thuộc tính mối quan hệ Khi khơng cịn tìm thấy mối quan hệ danh sách thuộc tính hết bangtqh@utc2.edu.vn kết thúc Chương - Khái niệm TKCSDL 58 Vẽ lược đồ E-R xác định… Sử dụng ký pháp biểu diễn thực thể, thuộc tính, mối quan hệ Vẽ theo thứ tự: thực thể, mối quan hệ, thuộc tính Thuộc tính định danh đặt phía trên, bên trái thực thể Xác định số bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 59 Chuẩn hóa thu gọn lược đồ Chuẩn hóa lược đồ có thuộc tính lặp, phụ thuộc thời gian thực thể, thuộc tính đơn Thu gọn lược đồ khi: – Thực thể treo (tham gia vào mối quan hệ có thuộc tính) loại bỏ thực thể này, đưa thuộc tính vào thực thể liên kết với – Mối quan hệ bậc khơng có thuộc tính riêng loại thực thể bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 60 Quy trình thiết kế tổng thể Lựa chọn mơn hình vịng đời phát triển hệ thống Xác định tham số hệ thống Định nghĩa tiến trình Xây dựng mơ hình liệu khái niệm Chuẩn bị lược đồ CSDL Thiết kế giao diện người dùng bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 61 Chuẩn bị lược đồ CSDL (mức logic) Xây dựng cấu trúc vật lý liệu dạng trừu tượng Chuyển yếu tố mô hình liệu quan niệm thành yếu tố tương ứng lược đồ quan hệ: – Thực thể quan hệ (bảng) – Mối quan hệ có thuộc tính bảng – Chuẩn hóa bảng dạng chuẩn 3NF, BCNF – thực thể liên kết kiểu N–N bảng với hai liên kết kiểu – n bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 62 Chuẩn bị lược đồ CSDL (tt) Chuyển ràng buộc mơ hình liệu quan niệm thành ràng buộc tương ứng lược đồ quan hệ: – Ràng buộc miền thuộc tính trường liệu ràng buộc mức – Ràng buộc thực thể ràng buộc mức bảng, ràng buộc thể như: Bảng phải có khóa chính, luật hợp lệ liệu trường liệu bảng… – Ràng buộc mơ hình liệu quan niệm khơng cài đặt cơng cụ có sẵn cài đặt triger bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 63 Quy trình thiết kế tổng thể Lựa chọn mơn hình vịng đời phát triển hệ thống Xác định tham số hệ thống Định nghĩa tiến trình Xây dựng mơ hình liệu khái niệm Chuẩn bị lược đồ CSDL Thiết kế giao diện người dùng bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 64 Bài tập ví dụ bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 65 ... Malop Tenlop 11 Lan X CNA1 Cử nhân A1 12 Hải Y CNA1 Cử nhân A1 13 Tú Z CNA2 Cử nhân A2 SINHVIEN LOP MaSV TenSV Diachi Malop 11 Lan X CNA1 Malop Tenlop 12 Hải Y CNA1 CNA1 Cử nhân A1 13 Tú Z CNA2... bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 35 Thiết kế CSDL Thiết kế mức quan niệm bangtqh@utc2.edu.vn Thiết kế CSDL mức Logic Thiết kế CSDL mức vật lý Chương - Khái niệm TKCSDL 36 Quy trình thiết kế tổng... bangtqh@utc2.edu.vn Chương - Khái niệm TKCSDL 17 Phân rã lược đồ quan hệ Xét quan hệ MaSV TenSV Diachi Malop Tenlop 11 Lan X CNA1 Cử nhân A1 12 Hải Y CNA1 Cử nhân A1 13 Tú Z CNA2 Cử nhân A2 Các phụ thuộc hàm: -