ứng dụng phép dịch chuyển lược đồ quan hệ trong cơ sở dữ liệu

ứng dụng phép dịch chuyển lược đồ quan hệ trong cơ sở dữ liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN _ VŨ TRÍ DŨNG ỨNG DỤNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN T há i N gu y ê n - 00 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VŨ TRÍ DŨNG ỨNG DỤNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ : 60 48 35 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Người hướng dẫn khoa học PGS TSKH NGUYỄN XUÂN HUY Thái Nguyên - 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.2 Nội dung đề tài, vấn đề cần giải 1.1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.1.4 Phạm vi ứng dụng 1.1.5 Kết đạt đƣợc 1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ 1.2.1 Quan hệ, thuộc tính, 1.2.2 Đại số quan hệ 10 1.2.3 Phụ thuộc hàm, Hệ tiên đề Armstrong, Lƣợc đồ quan hệ 13 1.2.4 Bao đóng tập thuộc tính 18 1.2.5 Phủ tập phụ thuộc hàm 21 1.2.6 Khóa lƣợc đồ quan hệ 27 1.2.7 Chuẩn hoá LĐQH sở phụ thuộc hàm 31 CHƢƠNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƢỢC ĐỒ QUAN HỆ 36 2.1 Phép dịch chuyển LĐQH 37 2.2 Thuật toán dịch chuyển LĐQH 38 2.3 Định lý phép dịch chuyển LĐQH 39 2.4 Dạng biểu diễn thứ khóa 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.5 Dạng biểu diễn thứ hai khóa 45 2.6 Kết luận 50 CHƢƠNG CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH 51 3.1 Giới thiệu 51 3.2 Các chức chƣơng trình 51 3.3 Một số giao diện chƣơng trình 52 3.4 Các thí dụ 54 DANH MỤC BÀI BÁO, CƠNG TRÌNH NCKH 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT 1NF 1st normal form - dạng chuẩn 2NF 2nd normal form - dạng chuẩn 3NF 3rd normal form - dạng chuẩn CSDL Cơ sở liệu LĐQH Lƣợc đồ quan hệ PTH phụ thuộc hàm FD phụ thuộc hàm ╞ suy dẫn theo tiên đề (theo logic) ├ suy dẫn theo quan hệ        X+  khác với thuộc chứa giao (của tập thuộc tính) hợp (của tập thuộc tính) bao đóng tập thuộc tính X tƣơng đƣơng ≢ \ khơng tƣơng đƣơng phép trừ logic Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Trong quản lý sở liệu (CSDL), phụ thuộc liệu hiểu mệnh đề mô tả ràng buộc mà liệu phải đáp ứng thực tế Nhờ có mơ tả phụ thuộc mà hệ quản trị sở liệu quản lý tốt chất lượng liệu Lý thuyết phụ thuộc liệu đóng vai trị quan trọng việc mô tả giới thực, phản ánh ngữ nghĩa liệu sở liệu Phụ thuộc liệu Codd, tác giả mơ hình liệu quan hệ đặt móng từ năm 70 với khái niệm phụ thuộc hàm Sau loạt tác giả khác tiếp tục phát triển dạng phụ thuộc bậc cao, phụ thuộc mờ xây dựng hệ tiên đề cho lớp phụ thuộc - tức đặt sở lý thuyết phụ thuộc liệu Một điều tự nhiên từ ngày đầu phát triển lý thuyết thiết kế sở liệu, logic chọn ngôn ngữ hữu hiệu để đặc tả phụ thuộc liệu, đó, số loại hình phụ thuộc liệu đa dạng đề xuất phát triển sau này, phụ thuộc logic luôn trọng tâm ý nhóm nghiên cứu Đề tài tập trung vào tìm hiểu nghiên cứu khái niệm chuyển dịch lược đồ quan hệ, đưa chúng dạng thu gọn nhận biểu diễn quan trọng cho bao đóng, khóa phản khố Các kết thu sử dụng trình thiết kế sở liệu Nội dung đề tài cấu trúc sau: Chương giới thiệu đề tài khái niệm chung mơ hình quan hệ với trọng tâm khái niệm hình thức mơ hình quan hệ, vận dụng chủ yếu cấu trúc rời rạc Phụ thuộc hàm (PTH) lớp phụ thuộc phụ thuộc logic 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương trình bày kỹ thuật thu gọn lược đồ quan hệ (LĐQH) gọi phép dịch chuyển lược đồ quan hệ Bản chất kỹ thuật loại bỏ khỏi LĐQH ban đầu số thuộc tính khơng quan trọng theo nghĩa chúng không làm ảnh hưởng đến kết tính tốn đối tượng quan tâm bao đóng, khóa, phản khóa Mặc dù LĐQH thu qua phép dịch chuyển không tương đương với LĐQH ban đầu, ta thu đối tượng cần tìm phép tốn đơn giản loại bỏ thêm số thuộc tính Điều lý thú sau loại bỏ số thuộc tính số PTH loại bỏ theo chúng trở thành PTH tầm thường (có vế trái chứa phải) mang thông tin tiền định (đó PTH dạng   X) Các phép dịch chuyển LĐQH phát triển cho lớp phụ thuộc logic phụ thuộc hàm cho ta số kết lý thú biểu diễn bao đóng, khóa, phản khóa số dấu hiệu cần đủ để nhận biết đặc trưng tương quan đối tượng nói Chương cài đặt chương trình mơ ứng dụng phép dịch chuyển lược đồ quan hệ vào thiết kế sở liệu với số thí dụ Phần cuối luận văn kết luận hướng phát triển tài liệu tham khảo Em xin bày tỏ lòng chân thành cảm ơn PGS TSKH Nguyễn Xuân Huy người Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Ngyên tạo điều kiện tinh thần sở vật chất để em học tập, nâng cao kiến thức thực luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo Viện Công nghệ thông tin Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Thầy, Cô giáo Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn cung cấp cho em kiến thức vơ q báu, để em có điều kiện nâng cao kiến thức hiểu biết lĩnh vực cơng nghệ thơng tin Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang http://www.lrc-tnu.edu.vn Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Liên đoàn Lao động tỉnh Hà Nam, Ban giám hiệu Trường trung cấp nghề Kinh tế - Kỹ thuật Hà Nam, gia đình, người thân bạn bè tạo điều kiện thuận lợi, động viên giúp đỡ em suốt thời gian học tập, nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp Học viên Vũ Trí Dũng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Cơng nghệ thông tin, Trang http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.1 Giới thiệu đề tài Trong quản lý sở liệu lớn phức tạp địi hỏi nhiều thuật tốn hữu hiệu để tính tốn đối tượng bao đóng, khóa, phủ Một số thuật toán tốt theo nghĩa độ phức tạp tính tốn giới hạn hàm tuyến tính đa thức theo chiều dài liệu vào cơng bố 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 nhất… [1, 2, 8] Một nhận xét tự nhiên kích thước lược đồ quan hệ nhỏ thuật tốn phát huy hiệu Một số hướng nghiên cứu tinh giản lược đồ sở liệu thực thông qua phép biến đổi tương đương, chẳng hạn đưa tập phụ thuộc hàm dạng thu gọn thu gọn tự nhiên, dạng không dư, dạng tối ưu (chứa ký hiệu nhất)… công bố [3, 5, 6, 7] Trong phép dịch chuyển lược đồ quan hệ Bản chất kỹ thuật loại bỏ khỏi lược đồ quan hệ ban đầu số thuộc tính không quan trọng theo nghĩa chúng không làm ảnh hưởng đến kết tính tốn đối tượng quan tâm bao đóng, khóa, Mặc dù lược đồ quan hệ thu qua phép thu gọn không tương đương với lược đồ quan hệ ban đầu, ta thu đối tượng cần tìm phép toán đơn giản loại bỏ thêm số 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 (có vế trái chứa phải) mang thơng tin tiền định (đó phụ thuộc hàm dạng   X) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Cơng nghệ thơng tin, Trang http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.1.2 Nội dung đề tài, vấn đề cần giải Luận văn tập trung tìm hiểu cải tiến kỹ thuật thuật toán thu gọn lược đồ quan hệ p thông qua phép dịch chuyển lược đồ quan hệ theo tập thuộc tính X Khảo sát phụ thuộc phép dịch chuyển thơng qua tính chất tập thuộc tính X Khảo sát hai dạng biểu diễn khóa lược đồ quan hệ qua phép dịch chuyển Xây dựng hệ trình minh họa đánh giá kết lý thuyết 1.1.3 Phương pháp nghiên cứu Tiếp cận chủ yếu để giải vấn đề đặt phạm vi đề tài tiên đề hóa Các hệ tiên đề xây dựng sở hệ suy dẫn hình thức với tính chất đối tượng sở mối liên hệ chúng Cơ sở toán học hệ tiên đề định lý tính xác đáng đầy đủ với định lý điều kiện cần đủ cho hệ tiên đề tương đương Tiếp cận hình thức vận dụng chủ yếu phương pháp cấu trúc toán học rời rạc (bao gồm logic hình thức), kết hợp với phương pháp đối sánh, mơ hình hóa, tối ưu quy hoạch rời rạc Kết hợp chặt chẽ lý thuyết thực hành, sử dụng phát triển phần mềm nói chung phần mềm tốn học nói riêng để kiểm định thể kết lý thuyết 1.1.4 Phạm vi ứng dụng Các kết thu vận dụng cho quy trình thiết kế sở liệu quan hệ dùng hệ thống thông tin, cụ thể là: - Tính bao đóng tập thuộc tính, - Tìm khóa lược đồ quan hệ - Chuẩn hố LĐQH Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên _ Vũ Trí Dũng, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin, Trang http://www.lrc-tnu.edu.vn ... lƣợc đồ quan hệ 27 1.2.7 Chuẩn hoá LĐQH sở phụ thuộc hàm 31 CHƢƠNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƢỢC ĐỒ QUAN HỆ 36 2.1 Phép dịch chuyển LĐQH 37 2.2 Thuật toán dịch chuyển LĐQH 38 2.3 Định lý phép dịch chuyển. .. phép dịch chuyển lược đồ quan hệ, - Phát biểu chứng minh cơng thức tính bao đóng qua phép dịch chuyển lược đồ quan hệ, - Phát biểu chứng minh kết dạng biểu diễn khóa thứ nhất, - Phát biểu chứng... CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VŨ TRÍ DŨNG ỨNG DỤNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ : 60 48 35 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG