Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống thông tin - Chương 3.1: Thiết kế dữ liệu

Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống thông tin - Chương 3.1: Thiết kế dữ liệu trình bày về khái niệm, tiếp cận trực giác, thực thể,... của mô hình quan niệm dữ liệu. Bài giảng hữu ích với các bạn chuyên ngành Công nghệ thông tin và những bạn quan tâm tới lĩnh vực này.

Chương 3

THIẾT KẾ

DỮ LIỆU

I MÔ HÌNH QUAN NIỆM DỮ LIỆU

I.1 Khái niệm

Mô hình quan niệm dữ liệu là mô hình mô tả dữ liệu

của hệ thống thông tin.

Mô hình này độc lập với các lựa chọn môi trường cài

đặt;là công cụ cho phép người phân tích thể hiện dữ liệu của hệ thống ở mức quan niệm.

Mô hình này cũng là cơ sở để trao đổi giữa những

người phân tích và người yêu cầu phân tích hệ thống.

Nhiều kiểu mô hình quan niệm dữ liệu đã được nghiên cứu,ở đây chúng tôi sử dụng mô hình thực thể mối kết -

hợp , một mô hình xuất phát từ lý thuyết cơ sở dữ liệu nên

từ đây có thể thiết kế được cơ sở dữ liệu dạng chuẩn cao.

I.2 TIẾP CẬN TRỰC GIÁC

Khi tiếp cận trực giác về mặt dữ liệu thì trước hết người phân tíchphải tiếp cận (xác định) được các yếu tố thông tin của hệ thống ấy

Ví dụ: Với một hệ quản lý đào tạo có các yếu tố thông tin sau:

- Họ tên sinh viên, Ngày sinh, Nơi sinh, Tên môn học, Số tín chỉ,Điểm ,

Một số các yếu tố thông tin của hệ thống xác định một đối tượngthông tin Hệ thống có nhiều đối tượng thông tin

Ví dụ: Với hệ thống quản lý đào tạo ta có các đối tượng:

Môn học: Tên môn học, Số tín chỉ.

Sinh viên: Họ tên sinh viên, Ngày sinh, Nơi sinh.

Giữa các đối tượng trên hình thành một mối liên hệ với nhau

Ví dụ: Yếu tố thông tin Điểm chỉ tồn tại khi xét mối quan hệ giữa

hai đối tượng Sinh viên và Môn học.

I.3 THỰC THỂ (ENTYTRI):

I.3.1 Khái niệm

Một thực thể là một hình ảnh cụ thể của một đối tượng quản lý trong

hệ thống thông tin quản lý

Một thực thể được nhận diện bằng một số thuộc tính của nó Thuộc tính (Attribute) của thực thể là yếu tố thông tin cụ thể để tạo thành một thực thể

Mỗi thực thể được đặc trưng bởi tên thực thể và danh sách các thuộc tính của nó Mỗi thuộc tính của thực thể có một miền giá trị xác định

Người ta dùng ký hiệu sau để mô tả một thực thể:

của thực thể

Ví du : Thực thể NHÂN VIÊN gồm có các thuộc tính: Mã nhân

viên, họ nhân viên, tên nhân viên, ngày sinh, đơn vị, nơi sinh

Ta nhận thấy,một thực thể ở đây tương ứng với một lược đồ quan

hệ trong cơ sở dữ liệu.Do đó, khi xây dựng các thực thể, ta phải làm

thế nào để mỗi thực thể có dạng chuẩn cao nhất

t=(15111.0121, Lê Văn, Tâm, 12/08/1978, Phòng Tổ chức, TP NhaTrang tỉnh Khánh Hòa) là một phần tử của NHÂN VIÊN mà ta gọi tắc

I.3.2 Nguyên tắc xây dựng thực thể

• Khi thiếtkế các thực thể ta cần tuân theo các nguyên tắc sau:

a) Nguyên tắc 1:cả các thuộc tính của một thực thể là độc lập Tất

tuyến tính

Nghĩa là khơng cĩ một thuộc tính nào của thực thể cĩ giá trị đượctính tốn từ giá trị của những thuộc tính khác

Theo nguyên tắc này,ta phảiloại bỏ tấtcả các thuộc tính phụ

thuộc tuyến tính ra khỏi thực thể

Ví dụ 1:

Được đổi thành

Được đổi thành

THÍ SINH

-Số BD -Họ TS -Tên TS -Điểm M1 -Điểm M2 -Điểm M3

b ) Nguyên tắc 2:

Tất cả các thuộc tính của một thực thể là đơn trị.

Nghĩa là mỗi phần tử của thực thể nếu có giá trị tại một thuộc tính thì giá trị đó là duy nhất.

Khi mộtthuộc tính của thực thể là đa trị thì ta tách

thuộc tính ấy thành một thực thể độc lập.

Ví dụ:Trong bài toán quản lý công chức và tiền lương,

các thuộc tính Cha mẹ , , vợ hay chồng là thuộc tính đơn

trị của thực thể CÔNG CHỨC vì một công chức có duy

nhất một cha, mộtmẹ,một vợ hay chồng Còn các thuộc

tính: Con Anh em là thuộc tính đa trị của thực thể CÔNG ,

CHỨC vì một công chức có thể có nhiều con, nhiều anh

em.Ta phảitổ chức CON,ANH EM thành các thực thể

độc lập.

CÔNG CHỨC

-Mã công chức -Họ CC

-Tên CC -Họ tên cha -Họ tên mẹ -Họ tên vợ chồng -Họ tên con

c ) Nguyên tắc 3:

Mỗi thực thể phải có một khóa chỉ có một thuộc tính.

Nếu một thực thể nào đó không có một thuộc tính nào làm khóa được thì ta thêm vào đó một thuộc tính để làm khóa.

Thông thường ta dùng Mã + Tên thực thể.

Ví dụ:Trong NHÂN VIÊN ta đưa thêm thuộc tính Mã

nhân viên làm khóa.

Trong biểu diễn thực thể, những thuộc tính khóa được gạch

d) Nguyên tắc 4:Trùng lắp thông tin

Khi một thuộc tính của thực thể thoả ba điều kiện:

• Miền xác định của nó có nhiều giá trị (hơn 2 giá trị).

• Mỗi giá trị có kiểu text và chiếm một dung lượng lớn.

• Mọi giá trị được lặp lại nhiều lần trong bảng dữ liệu.

Thì phải tách thuộc tính ấy thành một thực thể riêng có

tên là tên thuộc tính và có hai thuộc tính là:Mã + Tên

thuộc tính và Tên + Tên thuộc tính.

Ví dụ:Thuộc tính Đơn vị, Nơi sinh trong thực thể

NHÂN VIÊN với Nơi sinh bao gồm Huyện và Tỉnh được

tách thành các thực thể riêng như sau:

Nguyên tắc 5: (Chuyên biệt hóa)

Khi một thuộc tính của thực thể thoả hai điều kiện:

 Chỉ có một số phần tử của thực thể có giá trị.

 Khi một phần tử có giá trị thì kéo theo có thêm giá trị tại một số thuộc tính tương ứng khác nữa.

biệt hóa có tên là tên thuộc tính và có thuộc tính là các

thuộc tính tương ứng của nó.

Thực thể sinh ra chuyên biệt hóa gọilà thực thể Cha,

chuyên biệt hóa gọi là thực thể Con.

Ví dụ:Trong hệ thống quản lý nhân viên của một cơ

quan,với thực thể NHÂN VIÊN, ngoài những thuộc tính

chung như: Họ, tên, ngày sinh, giới tính, nơi sinh; có thêm các thuộc tính: Đảng viên, Bộ đội

Thuộc tính Đảng viên để quản lý những Đảng viên trong

cơ quan.Chỉ có mộtsố nhân viên là Đảng viên, nếu là

Đảng viên thì quản lý: Ngày vào Đảng, ngày chính thức,

NHÂN VIÊN

-Mã nhân viên -Họ nhân viên -Tên nhân viên -Ngày sinh NV

ĐVIÊN

-Ngày VĐ -Ngày CT

TỈNH

-Mã tỉnh -Tên tỉnh

ĐV-T

BỘ ĐỘI

-Ngày NN -Ngày XN

Như vậy,thuộc tính Đảng viên được tách thành một

chuyên biệt hóa: ĐẢNG VIÊN với các thuộc tính:

Ngày vào Đảng, ngày chính thức, nơi vào Đảng.

Thuộc tính Bộ đội được tách thành một chuyên biệt

hóa: BỘ ĐỘI với thuộc tính:

Ngày nhập ngũ, ngày xuất ngũ, cấp bậc và binh chủng khi xuất ngũ.

I.3 Mối kết hợp (Relations):

I.3.1 Khái niệm

Khái niệm thực thể với các thuộc tính không đủ để biểu diễn được mọi hiện thực của hệ thống, vì trong hệ thống, các thực thể có mối liên quan với nhau.

Mối kết hợp là sự mô tả mối liên hệ giữa các phần tử của

các thực thể.

Một mối kết hợp có thể có thuộc tính riêng của nó.

Ký hiệu:Để ký hiệu mối kết hợp,người ta dùng một hình

elip, trong đó ghi tên của mối kết hợp và các thuộc tính riêng của nó nếu có:

Mỗi mối kết hợp có một ý nghĩa riêng của nó.

Ví dụ:

THI có ý nghĩa: Một sinh viên thi một môn học nào đó,

thi lần thi thứ mấy và được bao nhiêu điểm.

THI

- Lần thi

- Điểm

Giữa hai thực thể SINH VIÊN và MÔN HỌC có ba mối kết

hợp là ĐKMH, THI và MIỄN THI

Thực thể SINH VIÊN tham gia bốn mối kết hợp.

MIỄN THI

I.1.2 Số ngôi của mối kết hợp

Số ngôi của một mối kết hợp là số thực thể tham gia vào mốikết hợp đó

THỜI KHÓA BIỂU là mối kết hợp 5 ngôi:

I.1.3 Bản số của mối kết hợp

Để diễn tả tần suất xuất hiện của các phần tử của thực thể trong

một mối kết hợp người ta dùng một khái niệm là bản số.

Bản số là một cặp số (m,n), chứa số tối thiểu và số tối đa các phần

tử của thực thể có thể tham gia vào mối kết hợp Bản số của thực thểnào được ghi trên nhánh của thực thể đó Nếu số tối thiểu hay tối đa lànhiều bộ, ta ghi là n

Một sinh viên học tối

thiểu là 1 môn học, tối

đa là nhiều môn

Một môn học được học tối thiểu bởi1 sinh viên,tối đa là nhiều sinh viên.

I.4.4 Mở rộng mối kết hợp

a) Mối kết hợp phản xạ: Mối kết hợp thông thường được dùng để

mô tả sự liên hệ giữa các phần tử của các thực thể.Có những mối

quan hệ liên hệ hai phần tử trong cùng một thực thể

Để mô tả mối liên hệ này, người ta dùng mối kết hợp phản xạ,

MỐI KH

ANH EM(1,n)

Ví dụ:Trong bài toán QUẢN LÝ HỌC SINH,ANH EM là mối kết

hợp phản xạ mô tả mối liên lệ là hai học sinh là hai anh chị em ruộtcùng học trong một trường

b) Mối kết hợp sinh ra từ một mối kết hợp trước:

Thông thường, một mối kết hợp được sinh ra từ các thực thể, tuy nhiên, có những mối kết hợp được sinh ra từ một mối kết hợp khác.

Ví dụ: Trong bàitoán QỦAN LÝ KINH DOANH, Mối kết hợp

XUẤT HÀNG sinh ra từ mối kết hợp ĐẶT HÀNG, mối kết hợp

THANH TOÁN sinh ra từ mối kết hợp XUẤT HÀNG.

c) Mối kết hợp một ngơi:

Thơng thường,mộtmốikếthợp được sinh ra tư nhiều thực thể

hay từ thực thể và mối kết hợp Tuy nhiên cĩ những mối kết hợp chỉsinh ra từ một thực thể

Ví dụ:Trong bàitốn Quản lý xe vận tải,cần quản lý quá trình

khám xe Một xe được khám nhiều lần và chỉ cần quản lý ngày khám

Ta mơ tả như sau:

Ví dụ: Trong bài toán Quản lý kinh doanh, cần quản lý quá trình biếnđộng giá của hàng hóa:

I.5 Mô hình quan niệm dữ liệu

I.5.1 Đinh nghĩa

Mô hình quan niệm dữ liệu hay còn gọi là mô hình thực thể – mối kết hợp , là mô hình liên hoàn tất cả các thực thể và mối kết hợp của hệ thống.

Khi thiết kế mô hình quan niệm dữ liệu, ta phải tuân theo

các quy tắc sau:

• Tất cả các thuộc tính trong mô hình là độc lập tuyến tính.

• Không có hai: thực thể, mối kết hợp, thuộc tính trùng tên.

• Mô hình phải liên thông.

I.5.2 Xây dựng mô hình quan niệm dữ liệu

Khi xây dựng Mô hình quan niệm dữ liệu, ta tuần

tự thực hiện các bước sau:

Bước 1: Vẽ thực thể trung tâm và xác định khóa của nó.

Bước 2: Đọc từng yếu tố thông tin của hệ thống, xét xem yếu tố thông tin ấy là thuộc tính của thực thể hay của mối kết hợp?

–Nếu yếu tố thông tin chỉ phụ thuộc vào một đối tượng thì nó là thuộc tính của thực thể.

–Nếu yếu tố thông tin phụ thuộc vào nhiều đối

tượng thì nó là thuộc tính của mối kết hợp

Bước 3: Khi một yếu tố thông tin là một thuộc tính của

một thực thể hay mối kết hợp, ta lại hỏi tiếp: Có tách thuộc tính này khỏi thực thể hay mối kết hơp không? Nếu có thì

tách theo trường hợp nào? Ta có ba trường hợp tách.

Trường hợp 1: Tách vì đa trị

Để xác định thuộc tính này là đơn trị hay đa trị, ta đặt câu hỏi: Mỗi phần tử của thực thể (MKH) nếu có giá trịtại

thuộc tính này thì có tối đa bao nhiêu giá trị?

Nếu có tối đa là nhiều giá trị thì kết luận thuộc tính này là

đa trị.Nếu thuộc tính đa trị thì ta tách thuộc tính ấy thành

một thực thể độc lập Ngược lại, ta xét tiếp các trường hợp sau.

Trường hợp 2: Tách vì thuộc tính chuyên biệt

Để xác định thuộc tính này có phải là chuyên biệt,

ta đặtcâu hỏi:Có phảichỉ có mộtsố phần tử của

thực thể có giá trị tại thuộc tính này không? Nếu có thì có giá trịthêm tạimộtsố thuôc tính khác nữa

không?

Nếu trả lời có thì tách thuộc tính ấy thành một thực thể chuyên biệt hóa.

Trường hợp 3 : Tách vì trùng lắp thông tin

Để xác định thuộc tính này có trùng lắp thông

tin hay không, ta đặt câu hỏi: Miền giá trị của thuộc tính này có bao nhiêu giá trị? Mỗi gia trịcó phải

kiểu text không? Mọi giá trị có lặp đi lặp lại nhiều

lần không?

Nếu cả ba đều trả lời có thì ta tách thuộc tính ấy thành một thực thể độc lập.

Khi mộtthuộc tính không thuộc một trong bốn

trường hợp trên thì ta không tách thuộc tính khỏi

thực thể.

(1,1) CC-ĐV (1,n)

(1,1)

(1,n) H-T

ĐCNT

XÃ

- Mã xã -Tên xã

(1,1) (1,n) CC-X(1,1)

(1,n) X-H

ĐCTT

- Số nhà

ĐƯỜNG

- Mã đường -Tên đường

(1,1)

(1,n) CC-Đ (1,n) (1,1)

- Đoàn viên

Đ VIÊN

-Ngày VĐ -Ngày CT

(1,1) ĐV-T

(1,n)

(1,1)

(1,n) CC-VH

V HÓA

- Mã TĐVH -Tên TĐVH

(1,1)

(1,n) CC-TG

(1,n) GT-CQ

(1,n) (1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,1) (1,n) BL-N

(1,1) CC-ĐV (1,n)

HUYỆN

-Mã huyện -Tên huyện

(1,1) (1,n) SINH

TỈNH

- Mã tỉnh -Tên tỉnh

(1,1)

(1,n) H-T

ĐCNT

XÃ

- Mã xã -Tên xã

(1,1) (1,n) CC-X(1,1)

(1,n) X-H

ĐCTT

- Số nhà

ĐƯỜNG

- Mã đường -Tên đường

(1,1)

(1,n) CC-Đ (1,n) (1,1)

- Đoàn viên

Đ VIÊN

-Ngày VĐ -Ngày CT

(1,1) ĐV-T

(1,n)

(1,n)

(1,1) CC-VH

V HÓA

- Mã TĐVH -Tên TĐVH

(1,1)

(1,n) CC-TG

•Ngày sinh (Ngày, tháng, năm sinh)

•Nơi sinh (Huyện, tỉnh)

•Địa chỉ: Được phân làm hai loại :

Địa chỉ nông thôn: Xã, huyện, tỉnh

ĐCTT: Số nhà, đường huyện, tỉnh

• Điện thoại : Quản lý tất cả các số

điện thoại của công chức.

• Dân tộc

• Tôn giáo

• Chính trị

Đoàn viên: Có hay không?

ĐV: Ngày VĐ, ngày CT, nơi VĐ(tỉnh)

• Trình độ văn hóa (học vấn)

• Ngoại ngữ : Trình độ tất cả các

ngoại ngữ mà công chức biết được

• Ngày vào cơ quan

• Ngày vào biên chế

(1,n) (1,n)

(1,n) GT-CQ

(1,n) (1,n)

(1,n)

(1,n)

(1,1) (1,n) BL-N

•Chuyên môn : Quản lý tất cả các chuyên môn

mà công chức đã được đào tạo bao gồm :

-Chuyên môn gì? Thời gian đào tạo?

-Nơi đào tạo (Trường nào)?

-Văn bằng hay chứng chỉ được cấp?

Ngày bắt đầu, kết thúc đào tạo.

• Cựu chiến binh:

- Ngày NN

Ngày xuất ngũ Binh chủng,Cấp bậc.

•Đi nước ngoài

- Nước đi,Lý do

- Ngày đi, ngày về

•Cha mẹ, Vợ chồng, Anh chị em ruột, Con:

Họ tên,

-Họ tên GT

Ngày sinh,

-Ngày sinh GT -Mã gia thuộc

Chức vụ,

Cơ quan,Nghề nghiệp của từng người

Yêu cầu quản lý những người trong gia

thuộc cùng cơ quan

•Khen thưởng, kỷ luật:

- Ngày KTKL, ngày thôi kỷ luật.

• Nghỉ phép: Thời gian và nơi (tỉnh) nghỉ

•Quản lý tiền lương công chức : Quá

trình lên lương của một công chức bao

gồm : Ngạch, bậc, ngày lên lương.

CC BINH

-Mã tỉnh -Tên tỉnh

XÃ

-Mã xã -Tên xã

CC-X (1,1)

(1,n) X-H (1,1)

(1,n)

H-T (1,1) (1,n)

• Trường hợp 2 : Địa chỉ quản lý : Số nhà, đường, huyện, tỉnh

CÔNG CHỨC

-Mã công chức

- … -Số nhà

HUYỆN

-Mã huyện -Tên huyện

TỈNH

-Mã tỉnh -Tên tỉnh

ĐƯỜNG

-Mã đường -Tên đường

CC-Đ (1,1)

(1,n) CC-H

(1,1) (1,n)

H-T (1,1) (1,n)

•Trường hợp 3 : Địa chỉ phân làm hai loại : Địa chỉ nông thôn quản

lý : Xã, huyện, tỉnh Địa chỉ thành thị quản lý : Số nhà, đường,

TỈNH

- Mã tỉnh -Tên tỉnh

(1,1)

(1,n) H-T

ĐCNT

XÃ

- Mã xã -Tên xã

(1,1) (1,n) CC-X(1,1)

(1,1)

(1,n) CC-Đ (1,n) (1,1)

CC-H

•Trường hợp 4 : Địa chỉ quản lý : Xã, huyện, tỉnh Nếu công chức thành thị thì quản lý thêm: Số nhà, đường.

TỈNH

- Mã tỉnh -Tên tỉnh

(1,1)

(1,n) H-T

XÃ

- Mã xã -Tên xã

(1,1) (1,n) CC-X

(1,1) (1,n) CC-Đ

Nơi sinh của công chức được phân thành 3 trường hợp :

TỈNH

- Mã tỉnh -Tên tỉnh

(1,1)

(1,n) H-T

XÃ

- Mã xã -Tên xã

(1,1) (1,n) SINH

(1,1) (1,n)

X-H

• Trường hợp 2 : Nơi sinh quản lý : Huyện, tỉnh

TỈNH

- Mã tỉnh -Tên tỉnh

(1,1)

(1,n) H-T

(1,1) (1,n)

SINH

• Trường hợp 3: Nơi sinh quản lý : Tỉnh

(1,1) (1,n)

SINH

•Trường hơp 1 : Chính trị quản lý đoàn viên và đảng viên Nếu ai làđoàn viên thì ghi có,ngược lại ghi không.Nếu ai là Đảng viên thì

quản lý : Ngày vào đảng, ngày chính thức, nơi vào đảng (Tỉnh)

(1,1) (1,n) ĐV-T

•Trường hơp 2 : Chính trị quản lý đoàn viên và đảng viên Nếu ai làđoàn viên thì ghi có,ngược lại ghi không.Nếu ai là Đảng viên thì

quản lý : Ngày vào đảng, ngày chính thức, nơi vào đảng (Tỉnh), chi

(1,1)

(1,n) ĐV-T

CHI BỘ

- Mã chi bộ -Tên chi bộ

(1,n) (1,1)

ĐV-CB

•Trường hơp 3 : Chính trị quản lý đoàn viên và đảng viên Nếu ai làđoàn viên thì quản lý: Ngày vào đoàn, chi đoàn sinh hoạt Nếu ai làĐảng viên thìquản lý :Ngày vào đảng,ngày chính thức,nơi vào

đảng (Tỉnh), chi bộ sinh hoạt

(1,1)

(1,n) ĐV-T

CHI ĐOÀN

- Mã chi đoàn -Tên chi đoàn

•Trường hơp 4 : Chính trị quản lý đoàn viên và đảng viên Nếu ai làđoàn viên thì quản lý: Ngày vào đoàn, chi đoàn sinh hoạt Nếu ai làĐảng viên thì quản lý : Ngày vào đảng.

CHI ĐOÀN

- Mã chi đoàn -Tên chi đoàn

•Trường hơp 5Chính trịquản lý đoàn viên :

và đảng viên Nếu ai là đoàn viên thì quản lý:

Ngày vào đoàn Nếu ai là Đảng viên thì quản

và đảng viên Nếu ai là đoàn viên thì ghi có,

ngược lại ghi không Nếu ai là Đảng viên thì

quản lý : Ngày vào đảng

và đảng viên Nếu ai là đoàn viên thì ghi có,

ngược lại ghi không Nếu ai là Đảng viên thì

ghi có, ngược lại ghi không

Gia thuộc được phân chi làm các trường hợp sau :

tên, ngày sinh, chức vụ (tên chức vụ), cơ quan (tên cơ quan), nghề nghiệp (tên nghề).CÔNG CHỨC

(1,1)

(1,n) GT-N

(1,1) (1,n) GT-CQ

(1,n)

(1,n)

(1,n) CC-GT

•Trường hợp 2 : Cha mẹ, vợ chồng, con, anh em đều quản lý riêng

(1,1)

(1,n) NCM

(1,1) (1,n) CQCM

Trường hợp 2.1 : Cha mẹ: Họ tên, ngày sinh, chức vụ (tên chức vụ),

cơ quan (tên cơ quan), nghề nghiệp (tên nghề) của cha hay mẹ