Bài giảng Cơ sở dữ liệu: Chương 3

Giới thiệu

Chương 3

 Mô hình Cơ sở dữ liệu Quan hệ (gọi tắt là Mô hình Quan hệ) do E.F Codd đề xuất năm 1971  Mô hình Quan hệ thể hiện dữ liệu dưới góc độ logic  Mô hình này bao gồm:

 Các khái niệm nhằm mô tả dữ liệu dưới dạng dòng và cột như quan hệ, bộ, thuộc tính, khóa chính, khoá ngoại, ...

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ (The Relational Database Model)

 Các phép toán thao tác với dữ liệu_ Đại số quan hệ  Ràng buộc toàn vẹn quan hệ

 Các Hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS) được xây

dựng dựa trên lý thuyết mô hình quan hệ.

Quan hệ

Các khái niệm

 Dữ liệu lưu trữ trong CSDL Quan hệ được tổ

chức thành các Quan hệ (relation)

 Quan hệ (relation) thể hiện ra như là bảng

(table)

 Một quan hệ có :

 Quan hệ / bảng  Thuộc tính  Bộ  Lược đồ quan hệ  Khóa

 Một tên  Tập hợp các thuộc tính (attribute), có tên và kiểu dữ

liệu

 Tập hợp các bộ (tuple), có thể thay đổi theo thời gian

Quan hệ và bảng

Thuộc tính

Thuật ngữ tương đương : • Quan hệ, bộ, thuộc tính (Relation, tuple, attribute) • Bảng, dòng, cột (Table, row, column)

 Tên phân biệt  Giúp diễn giải ý nghĩa thuộc tính (thuộc tính của thực thể,

Một thuộc tính bao gồm :  Tên thuộc tính

 Số nguyên, số thực, văn bản, logic,…

 Miền giá trị xác định

 Có thể bị áp đặt bởi qui tắc nghiệp vụ, hay ràng buộc dữ

MASV MAMH MAKHOA DIEMTHI hay mối kết hợp)  Kiểu dữ liệu thuộc tính 99001 CSDL CNTT 3.0

 Có thể NULL

99002 99001 99005 CSDL THVP THVP CNTT CNTT AV 8.0 6.0 5.0 liệu

Bộ và quan hệ

Lược đồ Quan hệ

 Lược đồ quan hệ - relation schema

 Mỗi bộ (dòng) là một tổ hợp các giá trị tương ứng với

 Mô tả cấu trúc của quan hệ

 mô tả về một thực thể , hay một mối kết hợp có trong thế

giới thực

 Các thuộc tính và Mối liên hệ giữa các thuộc tính  Mỗi lược đồ quan hệ luôn kèm một tân từ để diễn tả

 Một tập các bộ xác định tại một thời điểm, gọi là một thể hiện của lược đồ quan hệ (hay quan hệ)

ý nghĩa của nó. Vd, tân từ: Mỗi Sinh viên thuộc một khoa, học một môn học thì có kết quả thi môn học đó.

 Ký hiệu: r(Ketqua)  Không có 2 bộ trùng nhau trong một quan hệ

 Ký hiệu:



khóa

Ketqua( MASV, MAMH, MAKHOA, DIEMTHI)



 Lược đồ CSDL

Trật tự của các bộ (và các thuộc tính) là không quan trọng đối với DBMS.

 Tập hợp các lược đồ quan hệ trong cùng một

CSDL

các thuộc tính của quan hệ

Khóa _ ví dụ 1

 Monhoc(Mamon, Tenmon, Sotiet) rMonhoc

Khóa (Key hay candidate key)  Gọi S là một tập các thuộc tính của lược đồ quan hệ R  S được gọi là một siêu khóa (superkey) của lược đồ quan hệ R, nếu với hai bộ bất kỳ trong R thì giá trị của các thuộc tính trong S là khác nhau

 Siêu khoá có ít thuộc tính nhất được gọi là khóa (key) hay

Mamon Tenmon THVP LTC Tin hoc văn phòng Lập trình C Sotiet 30 60

khóa dự tuyển (candidate key)  Một lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa (khóa dự tuyển)  Một khóa được chọn để cài đặt gọi là khóa chính (primary

key)  Không chứa giá trị NULL

 khóa ngoại (foreign key) là thuộc tính của LĐQH này nhưng

lại là khóa chính của LĐQH khác

 Khóa phức (composite key) là khóa có nhiều hơn một thuộc

CSDL1 Co so du lieu CSDL2 Co so du lieu 45 45

tính

 Thuộc tính khóa và thuộc tính không khóa

Siêu khóa : {Mamon}, {Mamon, Tenmon}, {Mamon, Sotiet}, {Mamon, Tenmon, Sotiet} Khóa (khóa dự tuyển, khóa chính) : {Mamon}

Khóa _ ví dụ 2

Khóa _ ví dụ 3

 Ketqua(MaSV, MaMH, Makhoa, Diemthi) rKQ

 Sinhvien(MaSV, Hoten, Phai, soCMND) rSV MaSV Hoten

Phai

soCMND

99001 Nguyen van anh Nam 01245012

99002 Tran Le Tuan

Nam 02209875

99003 Nguyen Thi Hong Nu

04563711

MAMH MAKHOA DIEMTHI MASV

99004 Do van Thuan

Nam

99001 99002 99001 99005 CSDL CSDL THVP THVP CNTT CNTT CNTT AV 3.0 8.0 6.0 5.0

Siêu khóa: {MaSV, MaMH}, {MaSV,MaMH,MaKhoa},… Siêu khóa : {MaSV} , {MaSV, Hoten}, … , {soCMND} , {soCMND, Hoten},… Khóa (khóa dự tuyển, khóa chính , khóa phức): {MaSV, MaMH} Khóa (khóa dự tuyển): {MaSV} , {soCMND} Khóa ngoại : {Makhoa} Khóa chính : {MaSV}

Đại số quan hệ

Giới thiệu

 Đại số quan hệ (và phép tính quan hệ) được

định nghĩa bởi Codd 1971  được xem như là nền tảng của các ngôn ngữ

 Khái niệm  Các phép toán đại số quan hệ  Ví dụ

quan hệ khác như SQL  Là ngôn ngữ thủ tục bậc cao

 Được dùng để chỉ ra cách xây dựng một quan hệ mới

 Bao gồm tập các phép toán thao tác trên các

quan hệ

từ một hay nhiều quan hệ trong DB

Các phép toán (operation)

Ký hiệu

 5 phép toán cơ bản

 Quan hệ r là một thể hiện của lược đồ quan

hệ R(A1, A2, …, Am)

 Điều kiện F là 1 biểu thức luận lý có giá trị

true/false. F bao gồm:

 Các toán hạng là hằng hoặc tên thuộc tính

 Phép chọn (selection)  Phép chiếu (projection)  Phép hợp (union)  Phép trừ (set difference)  Phép tích Descartes (Cartesian product)

 3 phép toán suy dẫn*

 Các phép toán so sánh =, , <, ≤, >, 

 Các phép toán luận lý not (), and (), or ()

 Phép kết (Join)  Phép giao (Intersection)  Phép chia (Division) (*Có thể được biểu diễn dưới dạng các phép toán cơ bản)

PhPhéép chp chọọn (selection)

n (selection) –– vvíí ddụụ 11

n (selection) PhPhéép chp chọọn (selection)

Relation r A B C D

  1 7

r(A=B)

 Phép chọn trên quan hệ r(R) theo điều kiện F, ký hiệu là r(F) hay r:F , cho kết quả là 1 quan hệ bao gồm các bộ của r thỏa mãn điều kiện F

r(F) = r:F = { t |t r và F(t) = true }

A B C D   12 3   1 7   23 10   5 7   12 3 A B C D

r(A=B ^ D>5)

* Phép chọn và phép chiếu là phép toán một toán hạng

  23 10   1 7   23 10

PhPhéép chi

u (Projection) p chiếếu (Projection)

PhPhéép chi

p chiếếu (Projection)

u (Projection) –– vvíí ddụụ 11

 Relation r

r[A,C]

A B C

A C

 Cho quan hệ r trên R(A1, A2,..,Am) và tập con các thuộc tính X={Aj1, Aj2, …, Ajn} với j1, j2,.., jn là các số nguyên phân biệt nằm trong khoảng từ 1 đến m



 Phép chiếu r trên tập thuộc tính X cho kết





quả là 1 quan hệ



r[X] = r.X = {t |  u r sao cho t = u[X]}



 Phép chiếu loại bỏ những bộ trùng nhau

Phép hiệu (Set Difference)

p (union) PhPhéép hp hợợp (union)

 Phép hợp của 2 quan hệ r và s

 Phép hiệu của 2 quan hệ r và s

r + s = r  s = { t | t  r  t  s}

r - s = { t | t  r  t  s }

trong đó: r và s là hai quan hệ khả hợp

r + s

r - s

Bài tập

Phép giao (Intersection)  Phép giao của 2 quan hệ r và s r * s = r  s = {t | t  r  t  s}

 Cho 2 quan hệ định nghĩa trên 2 lược đồ Quan hệ : Customer( Cuscode, cusName, cusPhone, City) Supplier ( SupCode, SupName, SupPhone, City)

r * s

 Hiển thị danh sách các thành phố có khách hàng và

đồng thời có nhà cung cấp?

 Hiển thị danh sách các thành phố có khách hàng và

không có nhà cung cấp?

trong đó: r và s là hai quan hệ khả hợp

Hai quan hệ r và s là khả hợp ( union-compatible) khi :

•Có cùng số thuộc tính •Các thuộc tính tương ứng có cùng miền giá trị

PhPhéép tp tíích Descartes

ch Descartes –– vvíí ddụụ 11

ch Descartes PhPhéép tp tíích Descartes

 Relations r, s:

r x s

MASV MAMH

DIEM

MAMH

TENMH

99001

CSDL

5.0 CSDL

COSO DULIEU

Cho quan hệ r trên lược đồ R(A1, A2,..,Am) và s trên lược đồ S(B1,B2,…,Bn) Nếu R và S có các thuộc tính trùng tên, thì phải đổi tên.

99002

FOX

2.0 FOX

FOXPRO

99003

MANG 8.0

MASV MAMH

DIEM

MAMH

TENMH

 Phép tích Descartes của r và s là 1 quan hệ trên lược đồ T(A1, A2,.., Am, B1, B2, ….,Bn)

99001

CSDL

5.0 CSDL

COSO DULIEU

r x s ={ t |  tr  r và ts  s

99001

CSDL

5.0 FOX

FOXPRO

99002

FOX

2.0 CSDL

COSO DULIEU

99002

FOX

2.0 FOX

FOXPRO

với t[A1, A2,.., Am] = tr và t[B1, B2, ….,Bn] = ts }

99003

MANG 8.0

CSDL

COSO DULIEU

99003

MANG 8.0

FOX

FOXPRO

Phép kết (join)

ch Descartes PhPhéép tp tíích Descartes

 ứng dụng :

 thay thế phép (r x s) (F)

phép tích Descartes là một phép tính vô nghĩa

với F là biểu thức điều kiện có dạng r.A  s.Bs.B

nếu đứng riêng. Tuy nhiên, nếu kết hợp sau phép toán này một phép chọn phù hợp , kết quả sẽ có nghĩa : kết hợp các bộ có liên quan từ hai quan hệ.

 Bao gồm :

Vd : Hiển thị bảng điểm của các sinh viên. Bao

gồm MaSV, MaMH, Diem, TenMH => Viết biểu thức đại số quan hệ ?

(r x s) ( r.MaMH = s.MaMH)

 Theta join (--joinjoin)  Equijoin  Natural join  Outer join

Phép kết  - Theta join

 Ví dụ : Hiển thị ứng với mã mỗi môn học và

Phép kết  - Theta join  Cho r và s là hai quan hệ tương ứng trên các lược đồ R(A1, A2,..,Am) và S(B1,B2,…,Bn)

các môn học tiếp sau nó ?

MONHOC ( MaMon, TenMon, SoTC, Hocky)

 Gọi Q(A1, A2,.., Am, B1, B2, ….,Bn)   là 1 phép so sánh  Ai  R và Bj  S là 2 thuộc tính có thể so sánh

với nhau bởi phép 

MaMon TenMon SoTC Aaaa A Bbbb B

3 4

Hocky 1 1

 Phép kết  của r và s trên 2 thuộc tính Ai và Bj

s Ai  Bj

C D

Cccc Dddd

3 2

2 3

ký hiệu , cho kết quả là 1 quan hệ q trên lược đồ quan hệ Q, bao gồm các bộ t

Chú ý : Sử dụng phép gán để tạo ra một biến quan hệ tạm:

q(Q) = {t |  tr  r và ts  s với t[R] = tr và t[S] = ts và t[Ai]  t[Bj] }

s  r [MaMon, Hocky] , với r  MONHOC

nhiên PhPhéép kp kếết bt bằằng vng vàà kkếết tt tựự nhiên

 Phép kết Theta với  là phép so sánh bằng ,

Phép kết  - Theta join r s MaMon Hocky r.Hocky < s.Hocky A B

1 1 MaMon Hocky A B 1 1

C D 2 3 C D 2 3

thì được gọi là phép kết bằng _ Equijoin  Phép kết Theta với  là phép so sánh bằng được thực hiện trên các thuộc tính chung (cùng tên) của R và S , thì được gọi là phép kết tự nhiên – Natural join. Ký hiệu  Quan hệ kết quả q không lặp lại các thuộc tính

chung của R và S

MaMon A MaMonsau C

VD: Hiển thị danh sách các khách hàng và nhà cung cấp ở cùng một thành phố 32 Customer( Cuscode, cusName, cusPhone, City) Supplier ( SupCode, SupName, SupPhone, City)

A B B C D C D D

Phân biệt các phép join

PhPhéép kp kếết ngo

Outer join t ngoàài i -- Outer join

Phép so sánh

Áp dụng trên

Tập kết quả

Theta join

Tất cả

Trên 2 thuộc tính cùng kiểu dữ liệu

Equijoin

phép bằng

 Bao gồm : Left/Right Outer Join, Full Outer Join  Phép kết Left Outer Join giữa r và s, cho phép các bộ của r không kết được với các bộ của s cũng được xuất hiện trong quan hệ kết quả  Những giá trị tương ứng với các bộ trong quan hệ

bị thiếu sẽ được gán trị Null

Trên 2 thuộc tính cùng kiểu dữ liệu