Mụ hỡnh thực thể liờn kết (ER) 1. ER kinh điển
Trong ER kinh điển, cú hai ràng buộc phải được thỏa món đối với kiểu thuộc tớnh:
Giỏ trị duy nhõt: mỗi thuộc tớnh của một thực thể cú thể lấy một và chỉ một giỏ trị duy nhất.
Giỏ trị sơ đẳng: giỏ trị thuộc tớnh khụng thể chia tỏch thành cỏc thành phần nhỏ hơn (nghĩa là khụng thể định nghĩa một kiểu thuộc tớnh từ cỏc kiểu thuộc tớnh khỏc, bằng cỏch hợp thành hay rỳt gọn).
Biểu diễn đồ họa cỏc khỏi niệm mụ hỡnh ER kinh điển:
Thực thể được biểu diễn bởi một hỡnh chữ nhật, gồm hai ngăn: ngăn trờn chứa tờn của kiểu thực thể, ngăn dưới chứa danh sỏch cỏc thuộc tớnh của nú. Cỏc kiểu thuộc tớnh hợp thành khúa của kiểu thực thể được gạch dưới và đặt lờn đầu danh sỏch (Hỡnh 9):
Kiểu liờn kết được biểu diễn bởi một hỡnh thoi, được nối bằng nột liền tới cỏc thực thể tham gia liờn kết. Trong hỡnh thoi viết tờn kiểu liờn kết (tờn này cú thể khụng cú nếu khụng cần làm rừ) - Hỡnh 10.
Vớ dụ:
Hỡnh 10. Biểu diễn liờn kết
Biểu diễn cỏc kiểu liờn kết:
o Liờn kết đệ quy: Là kiểu liờn kết giữa một kiểu thực thể với chớnh nú, tức là kết nối cỏc cặp phần tử trong cựng một kiểu thực thể.
o Nhiều kiểu liờn kết giữa hai kiểu thực thể: Phải vẽ chỳng riờng rẽ (khụng được nhập vào nhau)
o Kiểu liờn kết cú thuộc tớnh: Ghi danh sỏch cỏc thuộc tớnh bờn cạnh hỡnh thoi. Cũng cú thể vẽ thờm một hỡnh chữ nhật hai ngăn (như một kiểu thực thể) ngăn tờn cú thể chứa tờn kiểu liờn kết hay bỏ trống, ngăn thuộc tớnh chứa danh sỏch cỏc thuộc tớnh, bổ sung cỏc thuộc tớnh khúa của kiểu thuộc tớnh tham gia liờn kết. Hỡnh chữ nhật này được nối với hỡnh thoi bằng một hỡnh đứt nột.
o Kiểu liờn kết nhiều ngụi: Ít gặp hơn, nhưng cũng khú thể hiện hơn.
Hỡnh 11. Mụ hỡnh ER kinh điển
o Mỗi một giỏo viờn giảng dạy cho nhiều lớp.
o Mỗi lớp sẽ được học với nhiều giỏo viờn.
o Mỗi một mụn học cú thể cú nhiều giỏo viờn giảng dạy.
o Mỗi một giỏo viờn cú thể dạy được nhiều mụn học. Viờc giảng dạy một mụn nào đú phải xỏc định được giảng dạy ở đõu? Vào lỳc nào?
o Mỗi một giỏo viờn phải thuộc một khoa nào đú.
o Mỗi khoa sẽ cú nhiều giỏo viờn.
o Mỗi một sinh viờn phải thuộc một lớp nào đú.
o Mỗi một lớp cú nhiều sinh viờn.
o Mỗi khoa cú nhiều sinh viờn.
o Mỗi sinh viờn phải thuộc một khoa nào đú.
o Mỗi một sinh viờn chỉ cú thể thuộc một diện chớnh sỏch.
o Mỗi chớnh sỏch cú thể ỏp dụng cho nhiều sinh viờn.
o Mỗi một sinh viờn cú thể cú nhiều kết quả học tập, rốn luyện.
o Mỗi kết quả chỉ thuộc về một sinh viờn.
ER mở rộng
Cỏc điểm mở rộng đối với mụ hỡnh ER ( 3 điểm mở rộng)
Cỏc kiểu thuộc tớnh đa trị: là kiểu thuộc tớnh mà giỏ trị của nú đối với một thực thể cú thể là một dóy hay một tập cỏc giỏ trị đơn.
Cỏc kiểu thuộc tớnh phức hợp: Hướng mở rộng ho phộp dựng cỏc kiểu thuộc tớnh phức hợp, tạo thành bởi sự kết tập từ nhiều kiểu thuộc tớnh khỏc. Mặc định thỡ mỗi giỏ trị của kiểu thuộc tớnh phức hợp là sự ghộp tiếp cỏc giỏ trị của cỏc kiểu thuộc tớnh sơ đẳng.
Cỏc kiểu thực thể con: Xuất hiện bởi yờu cầu khỏi quỏt húa hay chuyờn biệt húa khi cần phõn cấp cỏc sự vật:
i. Chuyờn biệt húa: Nếu trong một kiểu thực thể A, ta chỉ ra một tập B là tập con của A, mà cỏc thực thể trong B vừa mang cỏc kiểu thuộc tớnh chung của cỏc thực thể trong A, lại vừa thờm một số cỏc kiểu thuộc tớnh mới, ta núi đú là sự chuyờn biệt húa. B được gọi là kiểu thực thể con của kiểu thực thể A. Cỏc kiểu thuộc tớnh của B bao gồm mọi kiểu thuộc tớnh của A cộng thờm cỏc kiểu thuộc tớnh riờng của nú. ”B thừa kế cỏc thuộc tớnh của A”.
ii. Khỏi quỏt húa: Từ nhiều kiểu thực thể B,C,… ta rỳt ra cỏc kiểu thuộc tớnh chung để lập một kiểu thực thể A (với cỏc kiểu thuộc tớnh chung đú) sao cho B,C,… đều là kiểu thực thể con của A.
Nếu B là kiểu thực thể con của kiểu thực thể A, trong biểu diễn đồ họa, ta vẽ một mũi tờn từ B tới A.
ER hạn chế
Mụ hỡnh ER hạn chế tuy bị hạn chế nhiều về cỏc hỡnh thức diễn tả (do đú vận dụng khú hơn), nhưng lại rất gần với mụ hỡnh quan hệ và do đú dễ chuyển sang cài đặt với một hệ Quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ hơn.
Cỏc hạn chế:
♦ Đối với kiểu liờn kết hai ngụi dạng:
A B
hay
A B
hay
A B
đều được chuyển về dạng:
A B
hay
A B
(khụng quan tõm đến min của lực lượng tham gia quan hệ)
♦ Đối với kiểu liờn kết hai ngụi dạng:
A B hay A B hay A B
đều được chuyển về dạng:
A B
hay
A B
A B
C D
Với những hạn chế trờn, trong mụ hỡnh ER hạn chế chỉ cũn là một tập hợp cỏc kiểu thực thể kết nối với nhau bởi cỏc kiểu liờn kết 1 - nhiều.
Quy tắc quản lý:
♦ Mỗi một sinh viờn phải thuộc một lớp nào đú.
♦ Mỗi một lớp cú nhiều sinh viờn.
♦ Mỗi khoa cú nhiều sinh viờn.
♦ Mỗi sinh viờn phải thuộc một khoa nào đú.
♦ Mỗi một giỏo viờn phải thuộc một khoa nào đú.
♦ Một khoa sẽ cú nhiều giỏo viờn.
♦ Mỗi lớp sẽ được học nhiều giỏo viờn.
♦ Mỗi giỏo viờn giảng dạy cho nhiều lớp.
♦ Một mụn học cú thể cú nhiều giỏo viờn giảng dạy.
♦ Mỗi một giỏo viờn cú thể dạy được nhiều mụn học.
♦ Một sinh viờn chỉ cú một bảng kết quả học tập, rốn luyện.
♦ Một bảng kết quả chỉ thuộc về một sinh viờn.
♦ Một chớnh sỏch cú thể ỏp dụng cho nhiều sinh viờn.
♦ Một sinh viờn chỉ thuộc một diện chớnh sỏch.
Mụ hỡnh quan hệ
Định nghĩa cỏc dạng chuẩn của quan hệ:
Quan hệ chuẩn húa: Quan hệ R là chuẩn húa nếu số cỏc thuộc tớnh trong mọi bộ giỏ trị là như nhau. Trong quan hệ chuẩn khụng cũn tồn tại:
♦ Nhúm cỏc thuộc tớnh lặp lại.
♦ Khụng cú cỏc thuộc tớnh cú nhiều giỏ trị.
Dạng chuẩn 1 (1 NF): Mọi quan hệ chuẩn húa đều ở dạng chuẩn 1.Nghĩa là phải đảm bảo 2 yếu tố:
♦ Chuẩn húa.
♦Cú tồn tại một phụ thuộc hàm mà nguồn là một phần của khúa (cú nghĩa là tồn tại những phụ thuộc hàm khụng sơ cấp).
Dạng chuẩn 2 (2 NF): Quan hệ R dạng chuẩn 2 theo nghĩa chặt, nếu:
♦ Nếu mọi phụ thuộc hàm đều là sơ cấp.
♦ Cú tồn tại phụ thuộc hàm giỏn tiếp.
Dạng chuẩn 3 (3 NF): Quan hệ R ở dạng chuẩn 3 theo nghĩa chặt, nếu:
♦ R ở dạng chuẩn 2.
♦ Nếu mọi phụ thuộc hàm đều là trực tiếp.
Cú tồn tại cỏc phụ thuộc hàm cú nguồn là 1 thuộc tớnh khụng khúa, đớch là một thuộc tớnh khúa.
Dạng chuẩn Boyce - Codd:
Quan hệ R ở dạng chuẩn Boyce - Codd theo nghĩa chặt, nếu:
♦ R ở dạng chuẩn 3.
♦ Khụng tồn tại cỏc phụ thuộc hàm cú nguồn là 1 thuộc tớnh khụng khúa, đớch là 1 thuộc tớnh khúa.
• Ta cú thể hỡnh dung cỏc bước chuẩn húa bằng sơ đồ sau:
B. Phõn tớch dữ liệu nghiệp vụ của hệ thống
I. Mục đớch
♦ Phõn tớch cấu trỳc thụng tin nằm trong hệ thống hiện tại nhằm làm rừ cỏc thành phần thụng tin và mối quan hệ giữa cỏc thành phần đú.
♦ Xõy dựng CSDL thống nhất cho toàn bộ hệ thống sử dụng. II. Yờu cầu
♦ Khụng bỏ sút thụng tin: phỏt hiện và đưa vào lược đồ dữ liệu mọi thụng tin cần phải được thu thập, lưu trữ, đủ để phục vụ cho cỏc xử lý hệ thống.
♦ Khụng dư thừa thụng tin: thụng tin trong lược đồ khụng được trựng lặp. Sự dư thừa khụng những làm tốn bộ nhớ, quan trọng hơn là nú dễ gõy ra mõu thuẫn.
II. Cụng cụ
♦ Mụ hỡnh thực thể liờn kết (ER mở rộng, ER kinh điển, ER hạn chế).
♦ Mụ hỡnh quan hệ. Cỏch tiến hành
♦ Cỏch 1: Trước hết đối sỏnh với thực tế để tỡm ra cỏc kiểu thực thể, rồi sau đú đối với mỗi kiểu thực thể đó chọn, tỡm kiểu thuộc tớnh mụ tả nú.
♦ Cỏch 2: Tỡm tập hợp cỏc kiểu thuộc tớnh như là những loại thụng tin sơ đẳng xuất hiện trong hệ thống, rồi gom nhúm, tổ chức chỳng lại thành từng cụm theo chủ đề mụ tả. Mỗi cụm đú trở thành một kiểu thực thể (hoặc cũng cú thể là một kiểu liờn kết).
♦ Tuy nhiờn cỏch tốt nhất là hỗn hợp cả hai cỏch làm trờn bằng cỏch lặp đi lặp lại nhiều lần: Từ cỏc kiểu thực thể, tỡm ra cỏc kiểu thuộc
tớnh, rồi từ cỏc kiểu thuộc tớnh ta tổ chức lại, chỉnh sửa và bổ sung thành cỏc kiểu thực thể, lặp đi lặp lại cho đến khi thấy thỏa món.
V. Cỏc bước tiến hành
♦ Xỏc định cỏc đơn vị thụng tin (cỏc thực thể) và mối quan hệ bờn trong giữa cỏc đơn vị thụng tin đú (cỏc liờn kết thực thể) trong mụ hỡnh thực thể liờn kết.
♦ Tiến hành chuẩn húa cỏc thực thể liờn kết, đưa chỳng về cỏc dạng chuẩn (cuối cựng thường là dạng chuẩn 3) được biểu diễn bằng mụ hỡnh quan hệ.
VI. Phương phỏp phõn tớch dữ liệu
Cỏch 1 :Sử dụng hồ sơ khảo sỏt chi tiết
♦ Tỡm cỏc kiểu thuộc tớnh và nhúm chỳng thành kiểu thực thể của hệ thống.
♦ Tỡm mối liờn hệ (kiểu liờn kết) giữa cỏc kiểu thực thể với nhau.
♦ Vẽ mụ hỡnh thực thể mở rộng.
♦ Sử dụng cỏc nguyờn tắc để chuẩn húa dữ liệu và đưa ER mở rộng thành ER kinh điển.
♦ Tiếp tục sử dụng cỏc nguyờn tắc để đưa ER kinh điển thành ER hạn chế.
♦ Chuyển từ ER hạn chế thành mụ hỡnh quan hệ của hệ thống.
Ưu điểm:
♦ Cú thể sử dụng cho mọi hệ thống.
♦ Phương phỏp cú những quy tắc cố định, nếu thực hiện đỳng sẽ đưa ra kết quả nhanh chúng.
♦ Đũi hỏi người phõn tớch phải cú đụi chỳt kinh nghiệm trong lĩnh vực cần phõn tớch (trong quỏ trỡnh nhúm cỏc thuộc tớnh vào cỏc kiểu thực thể).
Cỏch 2 : Sử dụng từ điển dữ liệu
Dựa vào biểu mẫu thu được trong thực tế, phõn tớch và đưa ra mụ hỡnh dữ liệu:
♦ Lập từ điển dữ lệu.
♦ Mó húa và chon lọc thụng tin.
♦ Xỏc định cỏc phụ thuộc hàm và xỏc định thuộc tớnh khúa.
♦ Chuẩn húa.
♦ Lập bảng mối quan hệ giữa cỏc kiểu thực thể
♦ Vẽ mụ hỡnh dữ liệu.
Ưu điểm: dễ thực hiện.
Nhược điểm: chỉ ỏp dụng được khi cỏc mẫu biểu của hệ thống đó chuẩn. Sử dụng hồ sơ khảo sỏt chi tiết
a) Xõy dựng mụ hỡnh thực thể liờn kết mở rộng
Để xõy dựng được mụ hỡnh thực thể liờn kết phải xỏc định được 3 yếu tố: Kiểu thực thể, cỏc thuộc tớnh của kiểu thực thể và cỏc liờn kết.
Phỏt hiện kiểu thực thể:
• Từ việc xem xột cụ thể cỏc thực thể của hệ thống mà ta suy ra cú nờn thiết lập kiểu thực thể tương ứng hay khụng. Một thực thể sẽ được mở rộng thành kiểu thực thể nếu nú thỏa:
Thụng tin về thực thể là cần thiết cho hệ thống.
Nú thuộc một tập cỏc thực thể cựng loại mà hệ thống cần quản lý.
Vớ dụ: Ban khảo thớ cú thể là kiểu thực thể khụng tựy thuộc vào điều kiện cú cần quản lý nhiều sinh viờn hay khụng.
• Cỏc kiểu thực thể cú thể xuất hiện ở cỏc tỏc nhõn ngoài, cỏc luồng thụng tin nội bộ, cỏc kho dữ liệu.
• Tỡm cỏc kiểu thực thể từ 3 nguồn:
Thụng tin tài nguyờn: con người, tài sản (Vớ dụ: sinh viờn, giỏo viờn,…).
Thụng tin giao dịch: là cỏc nguồn thụng tin đến từ mụi trường mà kớch hoạt một chuỗi hoạt động của hệ thống (Vớ dụ: mụn học (giảng dạy), chớnh sỏch,…).
Thụng tin tổng hợp: thường dưới dạng thống kờ, liờn quan đến vạch kế hoạch kiểm soỏt (Vớ dụ: Kết quả (học tập, rốn luyện),…).
Vớ dụ: Phỏt hiện kiểu thực thể của Hệ thống Quản lý sinh viờn:
Cỏc tài nguyờn: Sinh viờn, Giỏo viờn, Khoa, Lớp,…
Cỏc giao dịch: Mụn học, Ban khảo thớ,…
Cỏc thụng tin tổng hợp: Chớnh sỏch, Kết quả,… Ngoài ra, cần xem xột kỹ cỏc danh từ, động từ mụ tả (gạch chõn) bằng cỏch đặt cõu hỏi: Cú cần lưu trữ thụng tin về điều này khụng? Lưu dưới dạng một dũng trong bảng hay cả bảng?
Phỏt hiện cỏc thuộc tớnh:
Tỡm 3 loại thuộc tớnh: khúa chớnh, mụ tả và khúa ngoài (thuộc tớnh kết nối)
♦ Khúa chớnh: Mỗi kiểu thực thể phải cú ớt nhất một thuộc tớnh làm khúa. Khi xõy dựng khúa cần chỳ ý:
• Số thuộc tớnh khúa càng ớt càng tốt, thường khụng quỏ 2. Vỡ số thuộc tớnh khúa càng ớt thỡ truy cập càng nhanh
• Cần cú sự phõn biệt rừ ràng giữa cỏc thuộc tớnh khúa và cỏc thuộc tớnh mụ tả để trỏnh nhầm lẫn đỏng tiếc vỡ mục đớch sử dụng của hai loại
thuộc tớnh này là khỏc nhau. Do đú, trong trường hợp cần thiết cần bổ sung thờm thuộc tớnh định danh để làm khúa.
♦ Mụ tả: Thuộc tớnh thể hiện khớa cạnh nội dung thụng tin của thực thể. Để xỏc định cỏc thuộc tớnh này cần căn cứ vào yờu cầu của người sử dụng và hiểu biết về cỏc kiểu thực thể.
♦ Khúa ngoài: Được bổ sung vào tập cỏc thuộc tớnh của kiểu thực thể này để lập mối quan hệ với kiểu thực thể khỏc. Thường dựng cỏc thuộc tớnh khúa ngoài để làm thuộc tớnh kết nối.
Trong phần gạch chõn cỏc danh từ hoặc động từ mụ tả trong bảng khảo sỏt, những cỏi nào khụng được xột đến mà khụng lập thành kiểu thực thể sẽ lập thành kiểu thuộc tớnh trong một kiểu thực thể mà nú mụ tả.
Vớ dụ: Bài toỏn về Quản lý sinh viờn
Khi đỏnh giỏ một sinh viờn cần phải kết hợp nhiều yếu tố trong đú cú kết quả học tập, kết quả rốn luyện, thi đua. Cuối mỗi mụn học, giỏo viờn cú trỏch nhiệm lập một bảng điểm tổng kết, sau đú gửi lờn khoa để khoa kiểm duyệt và sau cựng, khoa sẽ giao lại bảng điểm cho ban khảo thớ. Ban khảo thớ làm cụng việc cụng bố kết quả đú cho sinh viờn.
Ban khảo thớ sẽ tổng hợp kết quả của tất cả cỏc mụn học qua từng kỳ, từng mụn học và gửi tới từng sinh viờn để sinh viờn nắm được và phỏt huy tinh thần học tập của mỡnh.
Bằng chuyờn mụn nghiệp vụ của mỡnh giỏo viờn sẽ được phõn dạy nhiều mụn và nhiều lớp khỏc nhau. Để trỏnh nhầm lẫn và trựng tiết, trựng phũng dạy, trong thời khúa biểu phõn cụng giảng dạy cú ghi rừ thời gian và địa điểm giảng dạy của giỏo viờn đú.
Riờng đối với từng lớp, việc quản lý trực tiếp cỏc vấn đề liờn quan đến sinh viờn, như sĩ số, địa chỉ, điện thoại… để đảm bảo tốt nhất cho cụng tỏc đào tạo của nhà trường.
o Khoa(Makhoa, Tenkhoa)
o Sinhvien(MaSV, HotenSV, Ngaysinh, Gioitinh, Quequan, Dienthoai, SoCMND)
o Giaovien(MaGV, HotenGV, Ngaysinh, Diachi, Dienthoai)
o Bangdiem(SHbang, HotenGV, Ngaylapbang,MaMH,SoluongBD)
o Bankhaothi(TenMH, Soluong, Ngaynhan)
o Chuyenmon(Chucdanh, Monday, Hocvi)
o Chinhsach (MaCS, TenCS, Giam)
o Ketqua(MaSV, MaMH, DTBmon, DTKHKI, DTKHKII, DTKNam, Xeploai HT, Xeploai RL, Ghichu)
o Monhoc(MaMH, TenMH, SoĐVHT)
o Điachi(Sonha, Duongpho, Quanhuyen, Tinhthanh)
Phỏt hiện cỏc liờn kết:
♦ Chỉ xỏc định những liờn kết giữa cỏc kiểu thực thể đó phỏt hiện được ở trờn và ghi nhận những liờn kết cú ớch cho quản lý.
♦ Trong bài toỏn quản lý sinh viờn ta phỏt hiện cỏc liờn kết giữa chỳng bằng cỏch duyệt lại quỏ trỡnh giao dịch, gạch chõn cỏc động từ diễn tả mối liờn hệ giữa cỏc dữ liệu trong hệ thống, qua đú ta thấy được cỏc mối liờn hệ giữa cỏc kiểu thực thể.
Như vậy, ta cú thể vẽ ER mở rộng của bài toỏn Quản lý sinh viờn như sau (Hỡnh 15)
b) Chuyển ER mở rộng về ER kinh điển