MÔ HÌnh quan hệ nguyên nhân ra đỜi của mô HÌnh quan hệ

Giáo trình CƠ SỞ DỮ LIỆU Trang

1. 
   .
   

1. 
   NGUYÊN NHÂN RA ĐỜI CỦA MÔ HÌNH QUAN HỆ (RELATIONAL MODEL)
   

• 
  Có sự liên kết chặt chẽ giữa cấu trúc luận lý và cấu trúc vật lý của các tập tin và chương trình ứng dụng khai thác chúng. Điều này khiến việc tạo nên các ứng dụng này rất khó khăn, tốn nhiều thời gian và do vậy mà tốn kém trong bảo trì hệ thống.
  
• 
  Có sự dư thừa dữ liệu rất lớn qua việc trùng lắp các tập tin trong các ứng dụng khác nhau. Điều này tạo ra những vấn đề như: dữ liệu thiếu nhất quán, không gian đĩa bị lãng phí, thời gian bảo trì và lưu phòng hờ các tập tin gia tăng, vấn đề về quản trị như không chú trọng bảo mật và tổ chức dữ liệu thiếu thống nhất. Một ví dụ điển hình về sự trùng lắp dữ liệu là:
  

1. 
   Hệ lương, hệ này duy trì ngày công và lương cho tất cả nhân viên.
   
2. 
   Hệ nhân sự, hệ này duy trì lý lịch cá nhân, dữ liệu về tổ chức, công việc đào tạo và vị trí thăng tiến.
   
3. 
   Hệ hưu, hệ này quản trị các qui tắc liên quan đến nghỉ hưu, loại nghỉ hưu. Chi tiết về hưu của từng nhân viên.
   

• 
  Người sử dụng có ít khả năng khai thác trực tiếp dữ liệu.
  

2. 
   CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU (DATABASE AND DATABASE MANAGEMENT SYSTEM)
   

1. 
   CSDL là gì?
   

Ngày nay CSDL tồn tại trong mỗi ứng dụng thông dụng, ví dụ:

• 
  Hệ kho và kiểm kê.
  
• 
  Hệ đặt chỗ máy bay
  
• 
  Hệ nguồn nhân lực.
  
• 
  hệ dịch vụ công cộng như cấp nước, điện, khí đốt
  
• 
  Điều khiển quá trình chế tạo và sản xuất
  

2. 
   Hệ quản trị CSDL
   

• 
  một tập các phần mềm quản lý CSDL và cung cấp các dịch vụ xử lý CSDL cho các những người phát triển ứng dụng và người dùng cuối.
  
• 
  HQTCSDL cung cấp một giao diện giữa người sử dụng và dữ liệu.
  
• 
  HQTCSDL biến đổi CSDL vật lý thành CSDL logic.
  

Dựa vào cách tổ chức dữ liệu, HQTCSDL được chia thành năm loại:

• 
  loại phân cấp như hệ IMS của IBM
  
• 
  loại mạng như IDMS của Cullinet Software
  
• 
  Loại tập tin đảo như ADABAS của Software AG
  
• 
  Loại quan hệ như như ORACLE của Oracle, DB2 của IBM, ACCESS của Microsoft Access
  
• 
  Loại đối tượng là một tiếp cận khá mới trong thiết kế HQTCSDL và việc sử dụng loại này sớm trở nên phổ biến
  

3. 
   Người dùng (User)
   

• 
  Người quản trị CSDL, hàng ngày, chịu trách nhiệm quản lý và bảo trì CSDL như:
  

• 
  sự chính xác và toàn vẹn của dữ liệu và ứng dụng trong CSDL, sự bảo mật của CSDL
  
• 
  lưu phòng hờ và phục hồi CSDL
  
• 
  giữ liên lạc với người phát triển ứng dụng, người lập trình và người dùng cuối.
  
• 
  bảo đàm sự hoạt động trôi chảy và hiệu quả của CSDL và HQTCSDL
  

• 
  Người phát triển và lập trình ứng dụng là những người chuyên nghiệp về máy tính có trách nhiệm thiết kế, tạo dựng và bảo trì hệ thông tin cho người dùng cuối.
  
• 
  Người dùng cuối là những người không chuyên về máy tính nhưng họ là các chuyên gia trong các lãnh vực khác có trách nhiệm cụ thể trong tổ chức. Họ khai thác CSDL thông qua hệ được phát triển bởi người phát triển ứng dụng hay các công cụ truy vấn của HQTCSDL.
  

4. 
   CSDLQH và Hệ tập tin theo lối cũ
   

1. 
   Vấn đề 1: cấu trúc logic và cấu trúc vật lý
   

Kiến trúc bên trong HQTCSDL quan hệ tách biệt rõ ràng giữa:

• 
  cấu trúc luận lý của tất cả tập tin và chương trình ứng dụng khai thác tập tin này và
  
• 
  cấu trúc vật lý của csdl và phần lưu trữ các tập tin.
  

2. 
   Vấn đề 2: dư thừa dữ liệu
   

3. 
   Vấn đề 3: Sự khai thác dữ liệu của người sử dụng
   

3. 
   MÔ HÌNH QUAN HỆ (RELATIONAL MODEL)
   
   1. 
      Mô hình quan hệ là gì ?
      

• 
  Một hệ thống các ký hiệu để mô tả dữ liệu dưới dạng dòng và cột như quan hệ, bộ, thuộc tính, khóa chính, khoá ngoại, ...
  
• 
  Một tập hợp các phép toán thao tác trên dữ liệu như phép toán tập hợp, phép toán quan hệ.
  
• 
  ràng buộc toàn vẹn quan hệ.
  

Mục đích của môn học này giúp cho sinh viên nắm được kiến trúc tổng quát về mô hình quan hệ và áp dụng nó để lập mô hình dữ liệu quan hệ có hiệu quả trong lưu trữ và khai thác.

Chẳng hạn với bài toán quản lý điểm thi của sinh viên; nếu lưu trữ dữ liệu theo dạng bảng với các cột MASV, HOTEN, MONHOC,TENKHOA, DIEMTHI thì các gía trị của các cột HOTEN, MONHOC, TENKHOA sẽ bị trùng lắp. Sự trùng lắp này gây nên một số vấn đề:

• 
  Ta không thể lưu trữ một sinh viên mới khi sinh viên này chưa có điểm thi
  
• 
  Khi cần sửa đổi họ tên sinh viên thì ta phải sửa tất cả các dòng có liên quan đến sinh viên này. Điều này dễ gây ra tình trạng dữ liệu thiếu nhất quán.
  
• 
  Khi có nhu cầu xóa điểm thi của một sinh viên kéo theo khả năng xóa luôn họ tên sinh viên đó.
  

2. 
   Các khái niệm cơ bản của mô hình quan hệ
   
   1. 
      Thuộc tính (Attribute, Arity)
      

Các thuộc tính được phân biệt qua tên gọi và phải thuộc vào một kiểu dữ liệu nhất định (số, chuỗi, ngày tháng, logic, hình ảnh,…). Kiểu dữ liệu ở đây là kiểu đơn. Trong cùng một đối tượng không được có hai thuộc tính cùng tên.

Thông thường mỗi thuộc tính chỉ chọn lấy giá trị trong một tập con của kiểu dữ liệu và tập hợp con đó gọi là miền giá trị của thuộc tính đó. Thuộc tính ngày trong tháng thì có kiểu dữ liệu là số nguyên, miền giá trị của nó là 1 đến (tối đa là) 31. Hoặc điểm thi của sinh viên chỉ là các số nguyên từ 0 đến 10.

Thường người ta dùng các chữ cái hoa A,B,C,… để biểu diễn các thuộc tính, hoặc A₁,A₂,…., A_n để biểu diễn một số lượng lớn các thuộc tính.

2. 
   Lược Đồ Quan Hệ (Relation Schema)
   

Sv(MASV, HOSV,TENSV,NU, NGAYSINH, MALOP, HOCBONG, TINH)

Thường khi thành lập một lược đồ, người thiết kế luôn gắn cho nó một ý nghĩa nhất định, ý nghĩa đó gọi là tân từ của lược đồ quan hệ đó. Dựa vào tân từ người ta xác định được tập thuộc tính khóa của lược đồ quan hệ (khái niệm khoá sẽ được trình bày ở phần sau).

Khi phát biểu tân từ cho một lược đồ quan hệ, người thiết kế cần phải mô tả đầy đủ ý nghĩa để người khác tránh hiểu nhầm. Chẳng hạn tân từ của lược đồ quan hệ trên là:”mỗi sinh viên có một mã sinh viên (MASV) duy nhất, mỗi mã sinh viên xác định tất cả các thuộc tính của sinh viên đó như họ tên (HOTEN), nữ (NU) ,ngày sinh (NGAYSINH), lớp theo học (MALOP), học bổng (HOCBONG), tỉnh cư trú (TINH).

Ví dụ lược đồ cơ sở dữ liệu để quản lý điểm sinh viên có thể gồm các lược đồ quan hệ sau:

Sv(MASV, HOSV,TENSV, NU, NGAYSINH, MALOP, TINH, HOCBONG)

Lop(MALOP,TENLOP,SISO,MAKHOA)

Kh(MAKHOA,TENKHOA, SOCBGD)

Mh(MAMH, TENMH, SOTIET)

Kq(MASV, MAMH, DIEMTHI)

Phần giải thích các thuộc tính:

3. 
   Quan Hệ (Relation)
   

4. 
   Bộ (Tuple)
   

Chẳng hạn quan hệ sau có 2 bộ.

Về trực quan thì mỗi quan hệ xem như một bảng, trong đó mỗi cột là thông tin về một thuộc tính, mỗi dòng là thông tin về một bộ. Chẳng hạn sau đây là các thể hiện của các quan hệ định nghĩa trên lược đồ cơ sở dữ liệu quản lý sinh viên ở trên: