Chương 4 4.2. Thuật toán thiết kế CSDL và dạng chuẩn cao hơn Nội dung chi tiết Các thuật toán thiết kế lược đồ CSDL quan hệ Các phụ thuộc hàm đa trị và dạng chuẩn 4 Các phụ thuộc nối và dạng chuẩn 5 Phép tách bảo toàn phụ thuộc Một số định nghĩa - Quan hệ vũ trụ đơn R={A1, …An} chứa tất cả các thuộc tính của CSDL - Tập hợp F các phụ thuộc hàm phải được thỏa mãn trên R - Thuật toán tách sẽ phân chia R thành 1 tập các quan hệ D= {R1, …Rm} gọi...
Chương 4.2 Thuật toán thiết kế CSDL dạng chuẩn cao Nội dung chi tiết Các thuật toán thiết kế lược đồ CSDL quan hệ Các phụ thuộc hàm đa trị dạng chuẩn Các phụ thuộc nối dạng chuẩn Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo toàn phụ thuộc Một số định nghĩa - Quan hệ vũ trụ đơn R={A1, …An} chứa tất thuộc tính CSDL - Tập hợp F phụ thuộc hàm phải thỏa mãn R - Thuật toán tách phân chia R thành tập quan hệ D= {R1, …Rm} gọi lược đồ CSDL quan hệ D gọi phép tách - Điều kiện bảo tồn thuộc tính ∪Ri=R - Tính không đầy đủ dạng chuẩn: không đảm bảo thiết kế CSDL tốt Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo toàn FD… (tt) ĐN (đk bảo toàn phụ thuộc) Một phụ thuộc hàm XY phải xuất F suy diễn từ DF thông qua phép biến đổi F ĐN(phép chiếu F Ri- ký hiệu Ri(F)): Cho trước tập hợp phụ thuộc F R,trong Ri tập R, tập hợp phụ thuộc hàm XY F+ cho thuộc tính X Y chứa Ri Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo tồn FD… (tt) Ta nói phép tách D = {R1, R2, …, Rm} R bảo toàn phụ thuộc F hợp phép chiếu F Ri D tương đương với F Điều có nghĩa là: ( (R1(F)) (R2(F)) … (Rm(F)))+ = F+ Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo toàn FD… (tt) Để kiểm tra xem phụ thuộc hàm X B, X tập thuộc tính thuộc Ri, B thuộc tính thuộc Ri có thỏa mãn Ri hay khơng ta làm sau: Tính X+ , Với thuộc tính B, kiểm tra B thuộc tính Ri B X+: B khơng X Khi phụ thuộc hàm X B thỏa mãn Ri Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo tồn FD… (tt) Ví dụ Xét lược đồ quan hệ: R = { A,B,C,D} với phụ thuộc hàm: A BCD; BC DA; D B Lược đồ có hai khóa dự tuyển A BC Lược đồ vi phạm BCNF Nó tách thành: - R1 = {D,B}, lược đồ chứa phụ thuộc hàm D B - R2 = {A,C,D}, lược đồ chứa phụ thuộc hàm A CD Rõ ràng sau tách, phụ thuộc hàm BC DA bị Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo toàn FD… (tt) Thuật toán 5.1: Tạo phép tách bảo toàn phụ thuộc D = {R1, R2, …, Rn} quan hệ vũ trụ R dựa tập phụ thuộc hàm F cho Ri D 3NF Thuật toán đảm bảo tính chất bảo tồn phụ thuộc, khơng đảm bảo tính chất nối không mát Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo toàn FD… (tt) Input: Một quan hệ vũ trụ R tập phụ thuộc hàm F thuộc tính R Tìm phủ tối thiểu G F Với vế trái X phụ thuộc hàm xuất G, tạo lược đồ D với thuộc tính {X {A1} {A2} … {Ak}} XA1, XA2,…, XAk phụ thuộc hàm G với X vế trái (X khóa quan hệ này) Đặt thuộc tính cịn lại (những thuộc tính chưa đặt vào quan hệ nào) vào quan hệ đơn để đảm bảo tính chất bảo tồn thuộc tính Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT Phép tách bảo tồn FD… (tt) Ví dụ: Xét lược đồ quan hệ: R = { A,B,C,D} với phụ thuộc hàm: A BCD; BC DA; D B Yêu cầu tách lược đồ R thành tập lược đồ cho bảo toàn phụ thuộc hàm R Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 10 Phép tách bảo toàn FD… (tt) Ta thực thuật tốn sau: - B1: Tìm G phủ tối thiểu F Theo thuật tốn tìm phủ tối thiểu, ta làm cho vế phải G chứa thuộc tính, ta có: G = {A B; A C; A D; BC D; BC A; D B} Sau ta bỏ phụ thuộc hàm thừa (A B) G = {A C; A D; BC D; BC A; D B} - B2: Lược đồ R tách thành: R1( A,C,D) R2(B,C,D,A) R3(D,B) Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 11 Phép tách không mát Phép tách D phải có tính chất nối khơng mát (hoặc tính chất nối khơng phụ thêm), đảm bảo khơng có giả tạo áp dụng phép nối tự nhiên vào quan hệ phép tách Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 12 Phép tách không mát (tt) Thuật tốn 5.2: kiểm tra nối khơng mát Input: Một quan hệ vũ trụ R(A1,A2,…An), phép tách D = {R1, R2, …, Rm} R tập F phụ thuộc hàm Tạo ma trận S có m hàng, n cột Mỗi cột ma trận ứng với thuộc tính, hàng ứng với quan hệ Ri Đặt S(i,j) = thuộc tính Aj thuộc quan hệ Ri trường hợp ngược lại Lặp lại vòng lặp sau việc thực vịng lặp khơng làm thay đổi S: Với phụ thuộc hàm X Y F, xác định hàng S có ký hiệu cột ứng với thuộc tính X Nếu có hàng số chứa cột ứng với thuộc tính Y làm cho làm cho cột tương ứng hàng khác chứa Nếu có hàng chứa tồn ký hiệu “1” phép tách có tính chất nối khơng mát, ngược lại, phép tách khơng có tính chất Nhập mơn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 13 Ví dụ R = (MaNV, TenNV, MaDA, TenDA, DDiem, Sốgiờ) F= {MaNV TenNV, MaDA {TenDA, DDiem}, {MaNV, MaDA} Sốgiờ} R1= (MaNV, TenNV) R2 = (MaDA, TenDA, DDiem) R3 = (MaNV, MaDA, Sốgiờ) Kiểm tra xem phép tách có mát khơng? Nhập mơn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 14 B1, MaNV TenNV MaDA TenDA Ddiem Sốgiờ R1 1 0 0 R2 0 1 R3 1 0 MaNV TenNV MaDA TenDA Ddiem Sốgiờ R1 1 0 0 R2 0 1 R3 01 0 B3 Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 15 B1, MaNV TenNV MaDA TenDA Ddiem Sốgiờ R1 1 0 0 R2 0 1 R3 1 0 MaNV TenNV MaDA TenDA Ddiem Sốgiờ R1 1 0 0 R2 0 1 R3 1 01 01 B3 Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 16 Phép tách khơng mát (tt) Thuật tốn 5.3: Tách quan hệ thành quan hệ BCNF với tính chất nối khơng mát (tự đọc) Thuật tốn 5.4: tổng hợp quan hệ với tính chất bảo tồn phụ thuộc nối không mát (tự đọc) Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 17 Dạng chuẩn 4- phụ thuộc đa trị Ví dụ NHANVIEN(TENNV, TENDA, TENTHANNHAN) NHÂNVIÊN Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT TênNV TênDA TênconNV Nam DA01 Lan Nam DA02 Hoa Nam DA01 Hoa Nam DA02 Lan 18 Dạng chuẩn 4-pt đa trị (tt) Một phụ thuộc đa trị (MVD), ký hiệu X Y , ràng buộc sau trạng thái quan hệ R: Nếu hai t1 t2 tồn R cho t1[X] = t2[X] hai t3 t4 tồn R với tính chất sau: - t3[X] = t4[X] = t1[X] = t2[X] - t3[Y] = t1[Y] t4[Y] = t2[Y] - t3[Z] = t2[Z] t4[Z] = t1[Z] với Z = (R- (X Y)) Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 19 Dạng chuẩn 4-pt đa trị (tt) Định nghĩa: Một lược đồ quan hệ R dạng chuẩn (4NF) tập hợp phụ thuộc F (gồm phụ thuộc hàm phụ thuộc đa trị) với phụ thuộc đa trị không tầm thường XY F+ , X siêu khóa R Nhập mơn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 20 Dạng chuẩn 4-pt đa trị (tt) Thuật toán Tách quan hệ thành quan hệ 4NF với tính chất nối khơng mát - Input: Một quan hệ vũ trụ R tập phụ thuộc hàm phụ thuộc đa trị F Đặt D := {R}; Khi có lược đồ quan hệ Q D không 4NF, thực hiện: Chọn lược đồ quan hệ Q D không 4NF; Tìm phụ thuộc đa trị khơng tầm thường XY Q vi phạm 4NF; Thay Q D hai lược đồ (Q – Y) (X Y) Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 21 Dạng chuẩn 5- pt nối Một phụ thuộc nối (JD), ký hiệu JD(R1, R2, …, Rn) lược đồ quan hệ R ràng buộc trạng thái r R Ràng buộc tuyên bố trạng thái hợp pháp r R phải có phép tách có tính chất nối không mát thành R1, R2, …, Rn Điều nghĩa là: * (R1(r), R2(r), , Rn(r)) = r Một phụ thuộc nối JD(R1, R2, …, Rn) phụ thuộc nối tầm thường lược đồ quan hệ Ri JD(R1, R2, …, Rn) R Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 22 Dạng chuẩn 5- pt nối (tt) ĐN: Một lược đồ quan hệ R dạng chuẩn (5NF) (hoặc dạng chuẩn nối chiếu PJNF – ProjectJoin normal form) tập F phụ thuộc hàm, phụ thuộc đa trị phụ thuộc nối với phụ thuộc nối không tầm thường JD(R1, R2, …, Rn F+, Ri siêu khóa R Nhập mơn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 23 Tài liệu tham khảo Giáo trình CSDL - Chương Database management system - Chapter 15 Fundamentals of Database Systems - Chapter 15 Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 24 Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 25 ... R Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 23 Tài liệu tham khảo Giáo trình CSDL - Chương Database management system - Chapter 15 Fundamentals of Database Systems - Chapter 15 Nhập môn Cơ sở liệu. .. thuộc nối khơng mát (tự đọc) Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 17 Dạng chuẩn 4- phụ thuộc đa trị Ví dụ NHANVIEN(TENNV, TENDA, TENTHANNHAN) NHÂNVIÊN Nhập mơn Cơ sở liệu - Khoa CNTT TênNV TênDA TênconNV... - t3[X] = t4[X] = t1[X] = t2[X] - t3[Y] = t1[Y] t4[Y] = t2[Y] - t3[Z] = t2[Z] t4[Z] = t1[Z] với Z = (R- (X Y)) Nhập môn Cơ sở liệu - Khoa CNTT 19 Dạng chuẩn 4- pt đa trị (tt) Định nghĩa: Một