Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ
CHƯƠNG THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ “Làm để có sở liệu tốt?” Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Quá trình thiết kế CSDL Thế giới thực Tập hợp yêu cầu phân tích Các yêu cầu CSDL Thiết kế khái niệm Không phụ thuộc DBMS Lược đồ logic (trong mô hình liệu bậc cao) Ánh xạ mơ hình liệu DBMS cụ thể Lược đồ khái niệm (trong mô hình liệu DBMS cụ thể ) Thiết kế vật lý Hồ Cẩm Lược đồ Hà- ĐHSP HN (đối với DBMS cụ thể đó) Cần loại bỏ dư thừa liệu Khi dư thừa liệu dẫn đến khó khăn cập nhật liệu Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Phụ thuộc hàm Dạng dư thừa liệu thường gặp Có X→Y R(U): ∀r(R) ∀ t1, t2 ∈ r, t1[X] = t2[X] ⇒ t1[Y]=t2[Y] Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Hệ qui tắc suy diễn Amstrong A1 Phản xạ (Reflexivity) Nếu Y ⊆ X X→Y A2 Tăng trưởng (Augmentation) Nếu X→Y Z⊆U, XZ→YZ A3 Bắc cầu (Transitivity) Nếu X→Y Y→Z X→Z Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Hệ tiên đề Armstrong đủ Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Các qui tắc suy diễn bổ sung Quy tắc hợp (the union rule) Nếu {X→Y, X→Z} X→YZ Quy tắc giả bắc cầu (the pseudotransitivity rule) {X→Y, WY→Z} WX→Z Quy tắc tách (the decomposition rule) Nếu (X→Y) Z⊆Y X→Z Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Tập phụ thuộc hàm tối tiểu F G tương đương F+=G+, ký hiệu F~G Có thể kiểm tra F G, tập phủ tập chúng có tương đương hay khơng (tính X+) Định lí 7.9: Cho tập phụ thuộc hàm F ln tìm phủ tối tiểu F Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Tập phụ thuộc hàm tối tiểu Tập PTH F tối tiểu nếu: Vế phải phụ thuộc F gồm thuộc tính Khơng thể bỏ phụ thuộc F mà thu tập phụ thuộc tương đương với Khơng thể bỏ thuộc tính vế trái phụ thuộc F mà thu tập phụ thuộc tương đương với Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Tập phụ thuộc hàm tối tiểu Cho F = {A→B, B→A, A→C, C→A, B→C} Có thể tìm hai tập phụ thuộc tối tiểu tương đương với F F1 = {A→B, B→C, C→A} F2 = {A→B, B→A, A→C, C→A} Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN 1NF Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN 2NF Cho lược đồ quan hệ R = 〈U, F〉 với khoá K R gọi thuộc dạng chuẩn thứ hai (2NF) thuộc dạng chuẩn thứ thuộc tính A∉K phụ thuộc đầy đủ vào K Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN 3NF Lược đồ quan hệ R = 〈U, F〉 gọi thuộc dạng chuẩn thứ ba (3 NF) thuộc tính khơng khóa phụ thuộc bắc cầu vào khóa Nghĩa là: khơng tồn khố X, tập thuộc tính Y⊆U thuộc tính A∉XY làm cho điều kiện sau thoả mãn: (X→Y), (Y→A), khơng có (Y→X) Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN BCNF Lược đồ quan hệ R = 〈U, F〉 gọi thuộc dạng chuẩn Boyce-Codd (BCNF) từ (X→A) R A∉X kéo theo X siêu khoá Định lý 7.12 Nếu lược đồ quan hệ R = 〈U, F〉 thuộc dạng chuẩn Boyce-Codd (BCNF) thuộc dạng chuẩn thứ ba Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Chuẩn hoá lược đồ quan hệ Bổ đề 7.7: Giả sử R = 〈U, F〉 lược đồ quan hệ ρ = (R1, R2,… Ri, Rk) phép tách R, ∀i, Ri = 〈Ui, Fi〉 Giả sử ρ kết nối không thất Khi đó, thay lược đồ Ri ρ S1, S2,…, Sm, với σ = (S1, S2,…, Sm) phép tách kết nối khơng thất Ri phép tách τ = (R1, R2,…, Ri-1, S1, S2,…, Sm, Ri+1,…, Rk) thu kết nối khơng thất Giả sử ρ kết nối khơng thất thoát Nếu bổ sung vào ρ số lược đồ quan hệ U (Rk+1,…,Rn) phép tách τ = (R1, R2,…, Rk, Rk+1,…,Rn) thu kết nối khơng thất Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Chuẩn hố lược đồ quan hệ Ví dụ Tách để đưa lược đồ chuẩn BCNF (trang 33) Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Ví dụ U = CTHRSG F = {C→T, HR→C, TH→R, CS→G, HS→R} Khãa HS U1 = CSG F1 = {CS→G} Kho¸ CS V1 = CTHRS FV1 = {C→T, TH→R, HR→C, HS→R} Khãa HS U2 = CT F2 = {C→T} Kho¸ C V2 = CHRS FV2 = {CH→R, HR→C, HS→R} Kho¸ HS U3 = CHR F3 = {CH→R, HR→C} Khãa CH hc HR Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN U4 = CHS F4 = {HS→C} Khãa HS Phép tách bảo tồn phụ thuộc thành 3NF Nếu có thuộc tính không xuất phụ thuộc hàm F, vế trái lẫn vế phải ta xác định lược đồ quan hệ gồm thuộc tính xố chúng khỏi U Nếu phụ thuộc hàm F chứa toàn thể thuộc tính U phép tách cần tìm gồm R Trường hợp cịn lại, phép tách kết gồm lược đồ ứng với tập thuộc tính có dạng XA, phụ thuộc hàm X→A thuộc F Tuy vậy, xảy tình X→A1, X→A2,…, X→Ak thuộc F thay cho lược đồ với tập thuộc tính dạng XAi, ta sử dụng lược đồ ứng với tập thuộc tính XA1A2…Ak rõ ràng thay cho kết gọn Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Tách vừa l LJ va bo ton ph thuc Định lý 7.14 Cho R(U) lợc đồ quan hệ, tËp thuéc tÝnh U = {A1, A2, ,An} vµ F tập phụ thuộc hàm xác định R Không giảm tổng quát, giả sử F phủ tèi tiĨu cã d¹ng: F = {Yj → Aij ⏐j=1, 2, , m} Gọi X khoá lợc ®å R(U, F) Khi ®ã phÐp t¸ch: ρ = (Y1Ai1, Y2Ai2, , YmAim , X) phép tách R, tháa m·n ba tÝnh chÊt sau: ρ lµ mét phép tách bảo toàn thông tin; phép tách bảo toàn tập F; Các lợc đồ ρ ®Ịu ë 3NF Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Phụ thuộc đa trị Cho R(U); X vµ Y lµ hai tËp cña U, Z = U \ XY X→→Y Khi mäi quan hƯ r ∈ R(U) víi hai bé bÊt kú t1, t2 ∈ r: t1[X] = t2[X] ⇒ ∃ t3 ∈ r cho t3[X] = t1[X], (v× t1, t2 bình đẳng nên t4 cho t4[X] = t1[X], t3[Y] = t1[Y] vµ t3[Z] = t2[Z] t4[Y] = t2[Y] vµ t4[Z] = t1[Z] ) Chóng ta cã thĨ kÝ hiƯu X →→ Y | Z Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Phụ thuộc đa trị NÕu X → Y thoả r X Y thoả r Do mi phụ thuộc hàm phụ thuộc đa trị H Cm H- HSP HN 4NF Lợc đồ quan hệ R đợc gọi thuộc dạng chuẩn thứ bốn (4NF) có phụ thuộc đa trị không tầm thờng X Y R X siêu khóa Nói cách khác, R 4NF có phụ thuộc đa trị X Y R , Y , Y X XY không chứa tất thuộc tính R X siêu khoá* R Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Phụ thuộc đa trị 4NF Ví dụ 7.20 Xét lại lợc đồ quan hệ TBK(CTHRSG) cho ë vÝ dơ 7.17 cïng víi tËp D phụ thuộc hàm phụ thuộc đa trị nh sau: CT Mỗi lớp học phần giảng viên chịu trách nhiệm HRC Tại phòng học, học có lớp học phần HTR Tại học, giảng viên dạy đợc phòng học CSG Đối với lớp học phần, sinh viên có điểm đánh giá HSR Tại học, sinh viên có mặt phòng học CHR Tập cặp phòng-giờ học đợc xác định theo học phần mà không lệ thuộc vào thuộc tính kh¸c Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN VÝ dơ t¸ch LJ ®−a vỊ 4NF XÐt thÊy C →→ HR vi ph¹m 4NF, tách TBK thành (CHR) (CTSG) Lợc đồ (CHR) có khóa HR đà dạng chuẩn bốn Lợc đồ (CTSG) có khóa CS cha dạng chuẩn bốn có C T ( suy tõ C → T) vi ph¹m chuÈn Tách (CTSG) thành hai lợc đồ dạng chuẩn bốn (CT) (CSG) Phép tách = {CHR, CT, CSG} phép tách - kết nối không tổn thất lợc đồ d¹ng chuÈn Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN ...Quá trình thiết kế CSDL Thế giới thực Tập hợp yêu cầu phân tích Các yêu cầu CSDL Thiết kế khái niệm Không phụ thuộc DBMS Lược đồ logic (trong mơ hình liệu bậc cao) Ánh xạ mơ hình liệu DBMS cụ... niệm (trong mơ hình liệu DBMS cụ thể ) Thiết kế vật lý Hồ Cẩm Lược đồ Hà- ĐHSP HN (đối với DBMS cụ thể đó) Cần loại bỏ dư thừa liệu Khi dư thừa liệu dẫn đến khó khăn cập nhật liệu Hồ Cẩm Hà- ĐHSP... hình chiếu quan hệ r lên tập thuộc tính Ui mρ(r) = r1 * r2 *… * rk kết phép kết nối tự nhiên hình chiếu r lên tập thuộc tính phép tách ρ Hồ Cẩm Hà- ĐHSP HN Phép tách lược đồ quan hệ Phép tách