Phép dịch chuyển lược đồ khối trong mô hình dữ liệu dạng khối

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGÔ VĂN ĐỊNH PHÉP DỊCH CHUYỂN LƢỢC ĐỒ KHỐI TRONG MƠ HÌNH DỮ LIỆU DẠNG KHỐI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGÔ VĂN ĐỊNH PHÉP DỊCH CHUYỂN LƢỢC ĐỒ KHỐI TRONG MƠ HÌNH DỮ LIỆU DẠNG KHỐI CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: 60 48 0101 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ng-êi h-íng dÉn khoa häc TS LÊ VĂN PHÙNG Thái Nguyên - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn nhận đƣợc giúp đỡ tận tình thầy hƣớng dẫn khoa học, thầycô trƣờng Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô trƣờng Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện học tập, nghiên cứu giúp đỡ tơi nhiều q trình làm luận văn Đặc biệt xin cảm ơn thầyTS Lê Văn Phùng tận tình hƣớng dẫn, bảo tơi suốt trình học tập, nghiên cứu đề tài giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Thái Ngun, ngày 15 tháng năm 2015 Học viên Ngô Văn Định Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn khoa học TS Lê Văn Phùng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Học viên Ngơ Văn Định Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang MỤC LỤC .i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH iv MỞ ĐẦU CHƢƠNG MƠ HÌNH DỮ LIỆU DẠNG KHỐI 1.1 Một số mơ hình liệu tiêu biểu 1.1.1 Mơ hình liệu quan hệ 1.1.2 Mơ hình hƣớng đối tƣợng .4 1.1.3 Mơ hình liệu dạng khối .5 1.2 Khối, lƣợc đồ khối đặc trƣng 1.2.1 Khái niệm khối lƣợc đồ khối 1.2.2 Các phép tính khối 1.2.3 Khái niệm phụ thuộc hàm 15 1.2.4 Bao đóng tập thuộc tính số 16 1.2.5 Khóa lƣợc đồ khối R tập F R 19 1.2.6 Các dạng chuẩn, tựa chuẩn tựa chuẩn hóa lƣợc đồ khối 22 1.2.7 Khái niệm phủ phủ tối thiểu tập phụ thuộc hàm 31 Kết luận chƣơng .33 CHƢƠNG PHÉP DỊCH CHUYỂN LƢỢC ĐỒ KHỐI 34 2.1 Phép dịch chuyển lƣợc đồ quan hệ 34 2.1.1 Định nghĩa 34 2.1.2 Thuật toán dịch chuyển lƣợc đồ quan hệ 35 2.1.3 Bổ đề siêu khoá phép dịch chuyển lƣợc đồ quan hệ .39 2.1.4 Dịch chuyển lƣợc đồ quan hệ dạng cân 40 2.2 Phép dịch chuyển lƣợc đồ khối 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ii 2.2.1 Định nghĩa 43 2.2.2 Sự khác biệt phép chuyển dịch lƣợc đồ khối so với phép dịch chuyển lƣợc đồ quan hệ 45 2.2.3 Một số thuật toán dịch chuyển lƣợc đồ khối 46 2.2.4 Biểu diễn bao đóng qua phép dịch chuyển 48 2.2.5 Biểu diễn khóa qua phép dịch chuyển 51 2.2.6 Ví dụ 55 Kết luận chƣơng .56 CHƢƠNG CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 58 3.1 Bài toán thử nghiệm 58 3.2 Phân tích thiết kế chƣơng trình thử nghiệm 59 3.2.1 Thủ tục dịch chuyển .59 3.2.2 Biểu diễn khóa qua phép dịch chuyển 60 3.2.3 Thiết kế chƣơng trình 60 3.3 Cài đặt thực chƣơng trình thử nghiệm 60 3.3.1 Yêu cầu hệ thống 60 3.3.2 Hệ thống liệu vào/ra 61 3.3.3 Hệ thống giao diện .61 3.3.4 Kết thử nghiệm chƣơng trình đánh giá 62 Kết luận chƣơng .67 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Luận văn dùng thống ký hiệu chữ viết tắt sau: Ký hiệu Ý nghĩa CSDL sở liệu Dom(A) miền giá trị thuộc tính A LĐQH lƣợc đồ quan hệ r r(R) khối r tập R Rx lát cắt r(R) điểm x PTH phụ thuộc hàm x(i) = (x, Ai) thuộc tính số lƣợc đồ khối (x id(i)= {x(i)|x id} tập thuộc tính số lƣợc đồ khối Fh tập phụ thuộc hàm R Fhx tập phụ thuộc hàm Rx Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN id, i = n) http://www.lrc.tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Biểu diễn khối SANPHAM Hình 1.2Ví dụ phép hợp Hình 1.3Ví dụ phép giao Hình 1.4 Ví dụ phép tr Hình 3.1 Giao diện Hình 3.2 Giao diện nhập Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Lí chọn lựa đề tài Ngày nay, công nghệ thông tin trở thành nhân tố thiếu đƣợc lĩnh vực đời sống xã hội Sự bùng nổ nhu cầu xây dựng hệ thống thông tin, mà trƣớc hết hệ thống thông tin quản lý trở thành hƣớng nghiên cứu quan tâm nhiều nhà khoa học nhƣ ngƣời sử dụng Các hệ thống sở liệu (CSDL) lần lƣợt xuất Vào năm 60, hệ sở liệu đời dƣới dạng mơ hình thực thể - liên kết (có đặc điểm nhận dạng đối tƣợng), mạng phân cấp Tiếp đến vào năm 70 hệ thứ hai CSDL đời Đó mơ hình quan hệ E F Codd đề xuất Loại mơ hình đánh dấu mốc quan trọng sở lý thuyết hệ thống CSDL Sở dĩ mô hình đƣợc đánh giá cao đƣợc xây dựng dựa sở toán học chặt chẽ Tuy nhiên, quan hệ có cấu trúc phẳng (tuyến tính) nên mơ hình chƣa đủ đáp ứng ứng dụng phức tạp, sở liệu có cấu trúc phi tuyến,… Trong năm gần đây, việc nghiên cứu nhằm mở rộng mơ hình quan hệ đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm Theo hƣớng nghiên cứu có số hƣớng mở rộng mơ hình quan hệ đƣợc đề xuất nghiên cứu nhƣ: mơ hình liệu đa chiều; khối liệu; kho liệu; mơ hình liệu dạng khối Trong đó, mơ hình liệu dạng khối, khối khái niệm đƣợc mở rộng từ quan hệ mơ hình quan hệ, khối biểu diễn liệu có tính chất động (biểu diễn liệu có thuộc tính thay đổi theo thời gian, khơng gian…) có khả đáp ứng tốt nhiều lớp tốn phức tạp Trong mơ hình quan hệ, để giảm tính phức tạp việc xác định bao đóng, khóa sở liệu lớn, phức tạp, ngƣời ta đề xuất phép dịch chuyển lƣợc đồ quan hệ (LĐQH) Trong mơ hình sở liệu dạng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn khối, việc xác định khóa bao đóng khó khăn hơn, mà phép dịch chuyển lƣợc đồ khối đƣợc đề xuất với mục đích tƣơng tự Mục tiêu đề tài tìm hiểu kỹ thuật thu gọn lƣợc đồ khối dựa phép dịch chuyển lƣợc đồ khối phƣơng pháp biểu diễn bao đóng khóa lƣợc đồ khối thơng qua phép dịch chuyển với độ phức tạp thấp so với phƣơng pháp tìm bao đóng khóa thơng thƣờng Đồng thời, nghiên cứu thuật toán cài đặt chƣơng trình thử nghiệm với thuật tốn dịch chuyển lƣợc đồ khối biểu diễn khóa lƣợc đồ khối qua phép dịch chuyển Mục đích nghiên cứu Mơ hình liệu dạng khối mở rộng mô hình quan hệ với khối cho phép biểu diễn liệu có tính chất động (biểu diễn liệu có thuộc tính thay đổi theo thời gian) Tuy nhiên, nghiên cứu mơ hình liệu chƣa nhiều Đối với sở liệu khối lớn phức tạp, việc xác định khóa bao đóng việc khó Nhờ việc dịch chuyển lƣợc đồ khối, việc tính bao đóng khóa trở nên đơn giản - Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan mơ hình liệu dạng khối; số khái niệm thuật toán liên quan - Nghiên cứu phép dịch chuyển lƣợc đồ khối mơ hình liệu dạng khối số thuật toán dịch chuyển lƣợc đồ khối Áp dụng thuật toán dịch chuyển toán thực tế Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu: Mơ hình liệu dạng khối Phạm vi nghiên cứu: Phép dịch chuyển lƣợc đồ khối nhằm giảm nhẹ độ phức tạp việc tính bao đóng khóa khối Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... lƣợc đồ khối Chƣơng Phép dịch chuyển lƣợc đồ khối Giới thiệu sơ lƣợc phép dịch chuyển LĐQH mô hình quan hệ số vấn đề liên quan Tìm hiểu phép dịch chuyển thuật tốn dịch chuyển lƣợc đồ khối mơ hình. .. mơ hình liệu dạng khối - Tìm hiểu phép dịch chuyển lƣợc đồ khối mơ hình liệu dạng khối số thuật toán dịch chuyển lƣợc đồ khối - Áp dụng thuật tốn để xây dựng chƣơng trình minh họa khả dịch chuyển. .. mơ hình liệu dạng khối; số khái niệm thuật toán liên quan - Nghiên cứu phép dịch chuyển lƣợc đồ khối mơ hình liệu dạng khối số thuật toán dịch chuyển lƣợc đồ khối Áp dụng thuật toán dịch chuyển