Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Bài 8: Thiết kế CSDL mức quan niệm

Bài 8. THIẾT KẾ SCDL MỨC QUAN NIỆM

 Trên thực tế, một ứng dụng có thể đựơc phân tích.

thiết kế thành nhiều lược đồ CSDL khác nhau. Để

đánh giá việc thiết kế một lược đồ CSDL, người ta

dựa trên các tiêu chuẩn về sự trùng lặp thông tin, chi

phí kiểm tra và các ràng buộc toàn vẹn...

 Vậy để tránh sự dư thừa thông tin, ta cần chuẩn hoá

tất cả các lược đồ trong quá trình thiết kế.

1. Phé p tá ch cá c lược đồ quan hệ

é á á

- ĐN: Phép tách các lược đồ quan

hệ R = { A1, A2, .. An} là việc thay thế

lược đồ quan hệ R bằng tập các lược đồ

{ R1, R2, .., Rk}, trong đó

Ri  R, i= 1,..,k

và R = R1 R2  ...  Rk

Không đòi hỏi các Ri phải là phân biệt

- Mục đích : Loại bỏ các dị thường dữ

liệu

Ví dụ :

í

Cho lược đồ quan hệ người cung cấp :

S(MCTY, ĐC, MH, GIA)

với tập pth : MCTY  ĐC

MCTY, MH  GIA

Có thể được tách thành 2 lược đồ khác là :

S1(MCTY, ĐC) và S2 ( MCTY, MH, GIA)

như vậy sẽ không mất công lưu địa chỉ của

một công ty nhiều lần

Kết nối khô ng mất má t thô ng tin

á

- Nếu R là một lược đồ quan hệ được

tách thành các lược đồ con R1, R2, .., Rk

và D là một tập các phụ thuộc dữ liệu. Nói

rằng phép tách là tách - kết nối không mất

mát thông tin đối với D nếu với mỗi quan hệ

r trên R thoả D:

r = _R1(r)*  * ... * 

R2 (r)

Rk(r)

tức là r được tạo nên từ phép kết nối tự nhiên

của các hình chiếu của nó trên các Ri, i=

1..,k

Kiểm tra phé p kết nối khô ng

é

mất má t thô ng tin

á

Input: R ={ A1, A2, .., An} tập các phụ

thuộc hàm và phép tách p =(R1, R2, ..,

Rk)

Output: Phép tách có phải là không mất

mát thông tin hay không ?

Phương pháp : Thiết lập một bảng với n cột

k hàng.; cột thứ j tương ứng với thuộc tính

Aj; hàng thứ i tương ứng với lược đồ Ri.

Tại ô (i,j) điền kí hiệu aj nếu Aj  Ri, nếu

không điền kí hiệu bij

- Xét các pth:

+Xét ( X Y )  F , xét các hàng và nếu có

giá trị bằng nhau trên thuộc tính X thì làm bằng

các giá trị của chúng trên Y. Khi làm bằng trên

Y, nếu một trong hai giá trị là aj thì ưu tiên làm

bằng aj, nếu không làm bằng một trong các kí

hiệu bij.

+Tiếp tục với các pth khác ( kể cả việc lặp

lại các pth đã được áp dụng) cho đến khi không

còn áp dụng được nữa.

- Xem xét kq: Nếu xuất hiện một hàng gồm toàn

kí hiệu a1, a2, .. , an thì phép kết nối là không

mất mát thông tin, ngược lại là kết nối mất mát

thông tin.

VD1: Quan hÖ ng-êi cung cÊ p:

R(MCTY, ĐC, MH, GIA) ®-îc t¸ch thµnh 2 quan hÖ:

R1(MCTY, ĐC) vµ R2(MCTY, MH,GIA)

víi c¸c phô thuéc hµm: MCTY ĐC

MCTY,MH GIA

Kiểm tra xem phép tách trên có mất mát thông tin hay

không ?

B¶ng ban ®Çu ®-îc thiÕt lË p nh- sau:

1

2

3

4

MCTY

MH GIA

§C

R1 a1

R2 a1

a2

b13

a3

b14

a3

1

2

b22

¸p dông phô thuéc hµm MCTY ĐC cho 2

hµng cña b¶ng. Ta nhË n thÊ y 2 hµng b»ng nhau

trªn cét tªn (®Òu lµ a1) nªn ë cét §C chóng ®-îc

lµm b»ng vµ b»ng a2. Khi ®ã ta thÊ y b¶ng kÕt

qu¶ lµ:

Tªn ĐÞa chØ S¶n phÈm Gi¸

R1 a1

R2 a1

a2

b13

a3

b14

a3

a2

Cã hµng thø 2 cã c¸c gi¸ trÞ toµn lµ a, do ®ã phÐp

t¸ch lµ T¸ch - KÕt nèi kh«ng mÊ t m¸t th«ng tin.

Bµi tË p:

B1. Cho l-îc ®å quan hÖ R={A, B, C, D} vµ tË p phô

thuéc hµm F={AB, AC D}

PhÐp t¸ch quan hÖ R thµnh 2 quan hÖ R1={AB} vµ

R2={ACD} cã tæn thÊ t th«ng tin kh«ng? V× sao?

B2. Cho lược đồ quan hệ với các thuộc tính A, B, C, D, E, F

và tập phụ thuộc hàm

F= { AB  C, C  D, ABD  E, F  A}

Kiểm tra tính mất mát thông tin của phép tách R thành :

(R) = ( BC, AC, ABDE, ABDF)

B3. Dùng kĩ thuật bảng kiểm tra tính tổn thất của các

phép tách sau :

R= < U, F>, U = ABCDE ;

F = { A C, B C , CD , DE C , CEA}

p = ( AD, AB, BE , CDE)

2. Một số khá i niệm

á

* Thuộc tí nh khoá và khô ng khoá

í

á

- Cho một lược đồ quan hệ R trên tập

thuộc tính U ={ A1, .., An}. Thuộc tính A U

được gọi là thuộc tính khoá ( nguyên thuỷ

hay cơ bản) nếu A là một thành phần thuộc

một khoá nào đó của R, ngược lại A được gọi

là thuộc tính không khoá (phi nguyên thuỷ

hoặc thứ cấp).

-VD : Cho lược đồ R trên tập thuộc tính

u= { A, B, C, D } với các pth AB C , B  D

, BC A . Ta thấy AB và BC là khoá. Vậy A,

B, C là thuộc tính khoá ( hay cơ bản) , còn D

là thuộc tính không khoá hay thứ cấp.

* Phụ thuộc hàm đầy đủ

Cho lược đồ quan hệ R(U) trên

tập thuộc tính U = { A1, ... ,Ak}. X

và Y là hai tập thuộc tính khác nhau

X  U và Y  U.

Y là phụ thuộc hàm đầy đủ vào X

nếu Y là pth vào X nhưng không pth

vào bất kì tập con thực sự nào của X

 Phụ thuộc bắc cầu

Cho một lược đồ quan hệ R(U); X là một

tập con các thuộc tính X U, A là một thuộc

tính thuộc U. A được gọi là phụ thuộc bắc cầu

vào X trên R nếu tồn tại một tập con Y của R

sao cho X  Y, Y A nhưng Y  X với A 

XY.

3. Cá c dạng chuẩn của lược đồ quan hệ

á

- Quan hệ được chuẩn hoá là quan

hệ trong đó mỗi miền của một thuộc

tính chỉ chứa các giá trị nguyên tố (

tức là không phân nhỏ được nữa)

- Quan hệ có chứa các miền giá trị

là không nguyên tố gọi là quan hệ

không chuẩn hoá.

- Mét quan hÖ ®-îc chuÈ n ho¸ cã thÓ thµnh mét

hoÆc nhiÒu quan hÖ chuÈ n ho¸ kh¸c vµ kh«ng

lµm mÊ t m¸t th«ng tin.

C¸c d¹ng chuÈ n:

- D¹ng kh«ng chuÈ n

- D¹ng chuÈ n thø nhÊ t (1NF: First Normal Form)

- D¹ng chuÈ n thø hai (2NF)

- D¹ng chuÈ n thø ba (3NF)

- D¹ng chuÈ n Boye – Codd (BCNF)

3.1. D¹ng chuÈn thø nhÊt:

Mét l-îc ®å quan hÖ R ®-îc gäi lµ ë d¹ng chuÈ n

mét (1NF) nÕu vµ chØ nÕu toµn bé c¸c miÒn cã

mÆt trong R ®Òu chØ chøa c¸c gi¸ trÞ nguyªn tè.

VD: Cho bảng quan hệ GD ( Ten_GV, MON_GD)

Ten_GV

Lan

Mon_GD

PASCAL, NM CSDN

Hà

C, VISUAL BASIC, TK WEP

Các giá trị ở thuộc tính Mon_GD chưa là giá trị

nguyên tố nên bảng trên chưa ở dạng chuẩn 1.

Để đưa lược đồ trên về dạng chuẩn 1 ta tách

thuộc tính kép thành các thuộc tính đơn như sau :

Bảng GD ở dạng chuẩn 1:

Ten_GV

Mon_GD

Lan PASCAL

Lan NM CSDN

Hà C

Hà VISUAL BASIC

Hà TK WEP

3.2. D¹ng chuÈn thø 2:

L-îc ®å quan hÖ R ë d¹ng chuÈ n 2 (2NF) nÕu:

 R ë d¹ng chuÈ n mét

 Mọi thuéc tÝnh kh«ng kho¸ cña R lµ phô thuéc hµm ®Çy

®ñ vµo kho¸ chÝnh.

VD:Cho quan hÖ:

SVTHI ( MONTHI, MSSV, TEN, TUOI, DIACHI, DIEM )

M«n thi MSSV

Tªn

Lan

Ha

Tuæi ĐÞa chØ §iÓm

3

4

5

11

12

11

12

11

13

20

21

20

21

20

22

HN

HP

HN

HP

HN

HT

8

6

7

6

7

2

Lan

Ha

Lan

Tu

Khoá chính của quan hệ trên là (Monthi ,

MSSV).Ta thấy các thuộc tính không khoá: ten,

tuoi , diachi không phụ thuộc đầy đủ vào khoá

chính (chỉ phụ thuộc vào MSSV). Do đó, vi phạm

2NF. Để lược đồ ở dạng chuẩn 2, ta tách thành 2

quan hệ :

SINHVIEN (MSSV, TEN, TUOI, DIACHI) vµ

THIXONG (MONTHI, MSSV, DIEM)

Hai quan hệ trên đã ở 2NF vì mọi thuộc tính

không khoá đều đã phụ thuộc hàm đầy đủ vào

khoá chính

3.3 Dạng chuẩn thứ 3 ( 3NF)

Lược đồ quan hệ R ở dạng chuẩn thứ 3 ( 3NF) nếu :

 R ở dạng chuẩn 2

Mỗi thuộc tính không khoá là không phụ thuộc hàm bắc

cầu vào khoá chính.

- VD1 : Cho lược đồ quan hệ R ( SAIP) với các phụ thuộc

hàm : SI P và S  A.

R không ở 3NF. Vì có A là một thuộc tính không khoá, phụ

thuộc bắc cầu vào khoá chính: SI S , S A và S SI.

- VD2: Lược đồ quan hệ R ( CSZ) với các phụ thuộc hàm:

CS  Z, Z  C. Trong lược đồ này, mọi thuộc tính đều là

thuộc tính khoá. Do vậy R ở 3 NF