Bài giảng Cơ sở dữ liệu: Chương 3 - Nguyễn Việt Cường

Giới thiệu<br /> Mô hình Cơ sở dữ liệu Quan hệ (gọi tắt là Mô<br /> hình Quan hệ) do E.F Codd đề xuất năm 1971<br />  Mô hình Quan hệ thể hiện dữ liệu dưới góc độ logic<br />  Mô hình này bao gồm:<br /> <br /> <br /> Chương 3<br /> Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ<br /> <br /> <br /> <br /> (The Relational Database Model)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Các khái niệm nhằm mô tả dữ liệu dưới dạng dòng và cột<br /> như quan hệ, bộ, thuộc tính, khóa chính, khoá ngoại, ...<br /> Các phép toán thao tác với dữ liệu_ Đại số quan hệ<br /> Ràng buộc toàn vẹn quan hệ<br /> <br /> Các Hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS) được xây<br /> dựng dựa trên lý thuyết mô hình quan hệ.<br /> <br /> 1<br /> <br /> Quan hệ<br /> <br /> Các khái niệm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2<br /> <br /> <br /> <br /> Quan hệ / bảng<br /> Thuộc tính<br /> Bộ<br /> Lược đồ quan hệ<br /> Khóa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Dữ liệu lưu trữ trong CSDL Quan hệ được tổ<br /> chức thành các Quan hệ (relation)<br /> Quan hệ (relation) thể hiện ra như là bảng<br /> (table)<br /> Một quan hệ có :<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Một tên<br /> Tập hợp các thuộc tính (attribute), có tên và kiểu dữ<br /> liệu<br /> Tập hợp các bộ (tuple), có thể thay đổi theo thời gian<br /> <br /> 3<br /> <br /> Quan hệ và bảng<br /> <br /> 4<br /> <br /> Thuộc tính<br /> <br /> Thuật ngữ tương đương :<br /> • Quan hệ, bộ, thuộc tính (Relation, tuple, attribute)<br /> • Bảng, dòng, cột (Table, row, column)<br /> <br /> MASV<br /> 99001<br /> <br /> MAMH<br /> CSDL<br /> <br /> MAKHOA DIEMTHI<br /> CNTT<br /> 3.0<br /> <br /> 99002<br /> 99001<br /> 99005<br /> <br /> CSDL<br /> THVP<br /> THVP<br /> <br /> CNTT<br /> CNTT<br /> AV<br /> <br /> 8.0<br /> 6.0<br /> 5.0<br /> 5<br /> <br /> Một thuộc tính bao gồm :<br />  Tên thuộc tính<br />  Tên phân biệt<br />  Giúp diễn giải ý nghĩa thuộc tính (thuộc tính của thực thể,<br /> hay mối kết hợp)<br />  Kiểu dữ liệu thuộc tính<br />  Số nguyên, số thực, văn bản, logic,…<br />  Miền giá trị xác định<br />  Có thể bị áp đặt bởi qui tắc nghiệp vụ, hay ràng buộc dữ<br /> liệu<br />  Có thể NULL<br /> 6<br /> <br /> Lược đồ Quan hệ<br /> <br /> Bộ và quan hệ<br /> <br /> <br /> <br /> Mỗi bộ (dòng) là một tổ hợp các giá trị tương ứng với<br /> các thuộc tính của quan hệ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> mô tả về một thực thể , hay một mối kết hợp có trong thế<br /> giới thực<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ký hiệu: r(Ketqua)<br /> Không có 2 bộ trùng nhau trong một quan hệ<br /> <br /> khóa<br /> Trật tự của các bộ (và các thuộc tính) là không quan trọng<br /> đối với DBMS.<br /> <br /> <br /> <br /> Khóa<br /> (Key hay candidate key)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Lược đồ CSDL<br /> <br /> <br /> Tập hợp các lược đồ quan hệ trong cùng một<br /> CSDL<br /> <br /> 8<br /> <br /> Khóa _ ví dụ 1<br /> <br /> Gọi S là một tập các thuộc tính của lược đồ quan hệ R<br /> <br /> <br /> Các thuộc tính và Mối liên hệ giữa các thuộc tính<br /> Mỗi lược đồ quan hệ luôn kèm một tân từ để diễn tả<br /> ý nghĩa của nó.<br /> Vd, tân từ: Mỗi Sinh viên thuộc một khoa, học một<br /> môn học thì có kết quả thi môn học đó.<br /> Ký hiệu:<br /> <br /> Ketqua( MASV, MAMH, MAKHOA, DIEMTHI)<br /> <br /> 7<br /> <br /> <br /> <br /> Mô tả cấu trúc của quan hệ<br /> <br /> Một tập các bộ xác định tại một thời điểm, gọi là<br /> một thể hiện của lược đồ quan hệ (hay quan hệ)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Lược đồ quan hệ - relation schema<br /> <br /> S được gọi là một siêu khóa (superkey) của lược đồ quan hệ<br /> R, nếu với hai bộ bất kỳ trong R thì giá trị của các thuộc tính<br /> trong S là khác nhau<br /> Siêu khoá có ít thuộc tính nhất được gọi là khóa (key) hay<br /> khóa dự tuyển (candidate key)<br />  Một lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa (khóa dự tuyển)<br /> Một khóa được chọn để cài đặt gọi là khóa chính (primary<br /> key)<br />  Không chứa giá trị NULL<br /> khóa ngoại (foreign key) là thuộc tính của LĐQH này nhưng<br /> lại là khóa chính của LĐQH khác<br /> Khóa phức (composite key) là khóa có nhiều hơn một thuộc<br /> tính<br /> <br /> Thuộc tính khóa và thuộc tính không khóa<br /> <br /> 9<br /> <br /> <br /> <br /> Monhoc(Mamon, Tenmon, Sotiet)<br /> <br /> rMonhoc<br /> <br /> Mamon Tenmon<br /> THVP<br /> Tin hoc văn phòng<br /> LTC<br /> Lập trình C<br /> <br /> Sotiet<br /> 30<br /> 60<br /> <br /> CSDL1<br /> CSDL2<br /> <br /> 45<br /> 45<br /> <br /> Co so du lieu<br /> Co so du lieu<br /> <br /> Siêu khóa : {Mamon}, {Mamon, Tenmon}, {Mamon, Sotiet},<br /> {Mamon, Tenmon, Sotiet}<br /> Khóa (khóa dự tuyển, khóa chính) : {Mamon}<br /> <br /> Khóa _ ví dụ 2<br /> <br /> Khóa _ ví dụ 3<br /> <br /> Ketqua(MaSV, MaMH, Makhoa, Diemthi)<br /> rKQ<br /> MASV<br /> MAMH<br /> MAKHOA DIEMTHI<br /> <br /> 10<br /> <br /> <br /> <br /> Sinhvien(MaSV, Hoten, Phai, soCMND)<br /> rSV MaSV Hoten<br /> Phai soCMND<br /> <br /> <br /> <br /> 99001<br /> 99002<br /> 99001<br /> 99005<br /> <br /> CSDL<br /> CSDL<br /> THVP<br /> THVP<br /> <br /> CNTT<br /> CNTT<br /> CNTT<br /> AV<br /> <br /> 99001 Nguyen van anh<br /> <br /> Nam 02209875<br /> <br /> 99003 Nguyen Thi Hong Nu<br /> 99004 Do van Thuan<br /> <br /> Siêu khóa: {MaSV, MaMH}, {MaSV,MaMH,MaKhoa},…<br /> Khóa (khóa dự tuyển, khóa chính , khóa phức): {MaSV, MaMH}<br /> Khóa ngoại : {Makhoa}<br /> <br /> Nam 01245012<br /> <br /> 99002 Tran Le Tuan<br /> <br /> 3.0<br /> 8.0<br /> 6.0<br /> 5.0<br /> <br /> 04563711<br /> <br /> Nam<br /> <br /> Siêu khóa : {MaSV} , {MaSV, Hoten}, … ,<br /> {soCMND} , {soCMND, Hoten},…<br /> Khóa (khóa dự tuyển): {MaSV} , {soCMND}<br /> <br /> 11<br /> <br /> 12<br /> <br /> Khóa chính : {MaSV}<br /> <br /> Đại số quan hệ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Giới thiệu<br /> <br /> Khái niệm<br /> Các phép toán đại số quan hệ<br /> Ví dụ<br /> <br /> <br /> <br /> Đại số quan hệ (và phép tính quan hệ) được<br /> định nghĩa bởi Codd 1971<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Là ngôn ngữ thủ tục bậc cao<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> được xem như là nền tảng của các ngôn ngữ<br /> quan hệ khác như SQL<br /> Được dùng để chỉ ra cách xây dựng một quan hệ mới<br /> từ một hay nhiều quan hệ trong DB<br /> <br /> Bao gồm tập các phép toán thao tác trên các<br /> quan hệ<br /> <br /> 13<br /> <br /> Các phép toán (operation)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ký hiệu<br /> <br /> 5 phép toán cơ bản<br /> <br /> <br /> 14<br /> <br /> <br /> <br /> Phép chọn (selection)<br /> Phép chiếu (projection)<br /> Phép hợp (union)<br /> Phép trừ (set difference)<br /> Phép tích Descartes (Cartesian product)<br /> <br /> <br /> <br /> Quan hệ r là một thể hiện của lược đồ quan<br /> hệ R(A1, A2, …, Am)<br /> Điều kiện F là 1 biểu thức luận lý có giá trị<br /> true/false. F bao gồm:<br /> <br /> <br /> <br /> 3 phép toán suy dẫn*<br /> Phép kết (Join)<br />  Phép giao (Intersection)<br />  Phép chia (Division)<br /> 15<br /> (*Có thể được biểu diễn dưới dạng các phép toán cơ bản)<br /> <br /> Các toán hạng là hằng hoặc tên thuộc tính<br /> Các phép toán so sánh =, , , <br /> <br /> <br /> <br /> Các phép toán luận lý not (), and (), or ()<br /> <br /> <br /> <br /> 16<br /> <br /> Phép chọn (selection) – ví dụ 1<br /> Phé chọ<br /> Phép chọn (selection)<br /> Phé chọ<br /> chọn trên quan hệ r(R) theo điều kiện<br /> F, ký hiệu là r(F) hay r:F , cho kết quả là 1<br /> quan hệ bao gồm các bộ của r thỏa mãn<br /> điều kiện F<br /> r(F) = r:F = { t |t r và F(t) = true }<br /> <br />  Phép<br /> <br /> Relation r<br /> B<br /> <br /> C<br /> <br /> D<br /> <br /> 1<br /> 5<br /> <br /> 7<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1<br /> <br /> 7<br /> <br />  12 3<br />  23 10<br /> <br /> A<br /> <br /> B<br /> <br /> C<br /> <br /> D<br /> <br /> <br /> <br /> 1<br /> <br /> 7<br /> <br /> <br /> <br />  23 10<br /> 18<br /> <br />  12 3<br />  23 10<br /> <br /> D<br /> <br /> <br /> <br /> 7<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 17<br /> 17<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> * Phép chọn và phép chiếu là phép toán một toán hạng<br /> <br /> <br /> <br /> C<br /> <br /> <br /> <br /> r(A=B)<br /> <br /> B<br /> <br /> <br /> <br /> A<br /> <br /> A<br /> <br /> r(A=B ^ D>5)<br /> <br /> Phép chiếu (Projection) – ví dụ 1<br /> Phé chiế<br /> <br /> Phép chiếu (Projection)<br /> Phé chiế<br /> <br />  Relation<br /> <br />  Cho<br /> <br /> quan hệ r trên R(A1, A2,..,Am) và tập<br /> con các thuộc tính X={Aj1, Aj2, …, Ajn} với<br /> j1, j2,.., jn là các số nguyên phân biệt nằm<br /> trong khoảng từ 1 đến m<br />  Phép chiếu r trên tập thuộc tính X cho kết<br /> quả là 1 quan hệ<br /> r[X] = r.X = {t |  u r sao cho t = u[X]}<br /> <br /> B<br /> <br /> r[A,C]<br /> <br /> C<br /> <br /> A<br /> <br /> C<br /> <br /> A C<br /> <br />  10 1<br /> <br /> <br /> <br /> 1<br /> <br />  1<br /> <br />  20 1<br /> <br /> <br /> <br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> 1<br /> <br />  30 1<br /> <br /> <br /> <br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> 2<br /> <br />  40 2<br />  Phép<br /> <br /> A<br /> <br /> r<br /> <br /> <br /> <br /> 2<br /> <br /> chiếu loại bỏ những bộ trùng nhau<br /> 19<br /> 19<br /> <br /> Phép hợp (union)<br /> Phé hợ<br /> <br /> <br /> 20<br /> <br /> Phép hiệu (Set Difference)<br /> <br /> Phép hợp của 2 quan hệ r và s<br /> r + s = r  s = { t | t  r  t  s}<br /> trong đó: r và s là hai quan hệ khả hợp<br /> <br /> <br /> <br /> Phép hiệu của 2 quan hệ r và s<br /> <br /> r-s={t|tr  ts}<br /> trong đó: r và s là hai quan hệ khả hợp<br /> <br /> r+s<br /> <br /> r-s<br /> <br /> 21<br /> <br /> Phép giao (Intersection)<br /> <br /> <br /> 22<br /> <br /> Bài tập<br /> <br /> Phép giao của 2 quan hệ r và s<br /> r * s = r  s = {t | t  r  t  s}<br /> <br /> Cho 2 quan hệ định nghĩa trên 2 lược đồ Quan hệ :<br /> Customer( Cuscode, cusName, cusPhone, City)<br /> Supplier ( SupCode, SupName, SupPhone, City)<br /> <br /> <br /> trong đó: r và s là hai quan hệ khả hợp<br /> <br /> r*s<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hai quan hệ r và s là khả hợp ( union-compatible) khi :<br /> •Có cùng số thuộc tính<br /> •Các thuộc tính tương ứng có cùng miền giá trị<br /> <br /> 23<br /> <br /> Hiển thị danh sách các thành phố có khách hàng và<br /> đồng thời có nhà cung cấp?<br /> Hiển thị danh sách các thành phố có khách hàng và<br /> không có nhà cung cấp?<br /> <br /> 24<br /> <br /> Phép tích Descartes<br /> Phé tí<br /> <br /> Phép tích Descartes – ví dụ 1<br /> Phé tí<br /> <br /> Cho quan hệ r trên lược đồ R(A1, A2,..,Am)<br /> và s trên lược đồ S(B1,B2,…,Bn)<br /> Nếu R và S có các thuộc tính trùng tên, thì<br /> phải đổi tên.<br /> <br />  Relations r, s:<br /> MASV<br /> <br /> MAMH<br /> <br /> rxs<br /> <br /> DIEM<br /> <br /> MAMH<br /> <br /> TENMH<br /> <br /> 99001<br /> <br /> CSDL<br /> <br /> 5.0<br /> <br /> CSDL<br /> <br /> COSO DULIEU<br /> <br /> 99002<br /> <br /> FOX<br /> <br /> 2.0<br /> <br /> FOX<br /> <br /> FOXPRO<br /> <br /> 99003<br /> <br /> MANG<br /> <br /> 8.0<br /> <br />  Phép<br /> <br /> tích Descartes của r và s là 1 quan hệ<br /> trên lược đồ T(A1, A2,.., Am, B1, B2, ….,Bn)<br /> r x s ={ t |  tr  r và ts  s<br /> với t[A1, A2,.., Am] = tr<br /> và t[B1, B2, ….,Bn] = ts }<br /> <br /> MASV<br /> <br /> MAMH<br /> <br /> DIEM<br /> <br /> MAMH<br /> <br /> TENMH<br /> <br /> 99001<br /> <br /> COSO DULIEU<br /> <br /> CSDL<br /> <br /> 5.0<br /> <br /> FOX<br /> <br /> FOXPRO<br /> <br /> FOX<br /> <br /> 2.0<br /> <br /> CSDL<br /> <br /> COSO DULIEU<br /> <br /> 99002<br /> <br /> FOX<br /> <br /> 2.0<br /> <br /> FOX<br /> <br /> FOXPRO<br /> <br /> 99003<br /> <br /> <br /> <br /> CSDL<br /> <br /> 99002<br /> <br /> Phép tích Descartes<br /> Phé tí<br /> <br /> 5.0<br /> <br /> 99001<br /> <br /> MANG<br /> <br /> 8.0<br /> <br /> CSDL<br /> <br /> COSO DULIEU<br /> <br /> 99003<br /> <br /> 25<br /> 25<br /> <br /> CSDL<br /> <br /> MANG<br /> <br /> 8.0<br /> <br /> FOX<br /> <br /> FOXPRO<br /> <br /> 26<br /> <br /> Phép kết (join)<br /> <br /> ứng dụng :<br />  phép<br /> <br /> tích Descartes là một phép tính vô nghĩa<br /> nếu đứng riêng. Tuy nhiên, nếu kết hợp sau phép<br /> toán này một phép chọn phù hợp , kết quả sẽ có<br /> nghĩa : kết hợp các bộ có liên quan từ hai quan<br /> hệ.<br /> <br /> <br /> <br /> thay thế phép (r x s) (F)<br /> với F là biểu thức điều kiện có dạng r.A  s.B<br /> <br /> <br /> <br /> Bao gồm :<br /> <br /> <br /> : Hiển thị bảng điểm của các sinh viên. Bao<br /> gồm MaSV, MaMH, Diem, TenMH<br /> => Viết biểu thức đại số quan hệ ?<br /> <br />  Vd<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (r x s) ( r.MaMH = s.MaMH)<br /> <br /> <br /> <br /> Theta join (-join)<br />  join<br /> Equijoin<br /> Natural join<br /> Outer join<br /> <br /> 27<br /> <br /> 28<br /> <br /> 27<br /> <br /> Phép kết  - Theta join<br /> <br /> Phép kết  - Theta join<br /> r và s là hai quan hệ tương ứng trên các<br /> lược đồ R(A1, A2,..,Am) và S(B1,B2,…,Bn)<br />  Gọi Q(A1, A2,.., Am, B1, B2, ….,Bn)<br />   là 1 phép so sánh<br />  Ai  R và Bj  S là 2 thuộc tính có thể so sánh<br /> với nhau bởi phép <br />  Phép kết  của r và s trên 2 thuộc tính Ai và Bj<br /> s<br /> ký hiệu , r Ai  Bj cho kết quả là 1 quan hệ q trên<br /> lược đồ quan hệ Q, bao gồm các bộ t<br /> q(Q) = {t |  tr  r và ts  s với t[R] = tr<br /> và t[S] = ts và t[Ai]  t[Bj] }<br />  Cho<br /> <br /> 29<br /> 29<br /> <br /> dụ : Hiển thị ứng với mã mỗi môn học và<br /> các môn học tiếp sau nó ?<br /> MONHOC ( MaMon, TenMon, SoTC, Hocky)<br />  Ví<br /> <br /> MaMon<br /> A<br /> B<br /> <br /> TenMon SoTC<br /> Aaaa<br /> 3<br /> Bbbb<br /> 4<br /> <br /> Hocky<br /> 1<br /> 1<br /> <br /> C<br /> D<br /> <br /> Cccc<br /> Dddd<br /> <br /> 2<br /> 3<br /> <br /> 3<br /> 2<br /> <br /> Chú ý : Sử dụng phép gán để tạo ra một biến quan hệ tạm:<br /> s  r [MaMon, Hocky] , với r  MONHOC<br /> <br /> 30<br /> 30<br /> <br />