Đang tải... (xem toàn văn)
Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu
Chơng 3: chuẩn hoá3.1. Giới thiệu Theo các lý do đ đã ợc nêu trong chơng 2, trong mô hình quan hệ, chỉ cho phép các quan hệ đ đã ợc chuẩn hoá Trong phần 2.3, thông qua ví dụ chúng ta đ biết một quan hệ chã a chuẩn hoá chuyển thành một quan hệ chuẩn hoá tơng đơng nh thế nào Đặc biệt, chúng ta sẽ biết một quan hệ đ cho, mặc dù nếu đ đã ã ợc chuẩn hoá vẫn có thể có những thuộc tính không mong muốn nào đó và chúng ta sẽ biết cách chuyển quan hệ nh vậy thành dạng tốt hơn==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200484 ==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200485Các quan hệ tổng quát (đ chuẩn hoá và chưa chuẩn hoá)ãCác quan hệ 1NF (các quan hệ đ chuẩn hoá)ãCác quan hệ 2NFCác quan hệ 3NF, BCNFCác quan hệ 4NF Hình 3.1. Các mức của chuẩn hoá Codd là ngời đầu tiên đ định nghĩa ba mức chuẩn hoá mà ông gọi làã dạng chuẩn thứ nhất, thứ hai và thứ ba Tóm lại: Tất cả các quan hệ đ đã ợc chuẩn hoá đều ở dạng chuẩn thứ nhất (1NF: First Normal Form) Một số quan hệ 1NF cũng ở dạng chuẩn thứ hai (2NF: Second Normal Form) một số quan hệ 2NF cũng ở dạng chuẩn thứ ba (3NF: Third Normal Form) Sau đó, Fagin đ định nghĩa dạng chuẩn thứ bốn (4NF: Fourth Normalã Form) với tính chất một số quan hệ 3NF cũng ở dạng chuẩn thứ bốn==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200486 Hình 3.1 cho ta thấy, "dạng chuẩn mong muốn hơn" mà đ đã ợc lu ý đến trong chơng trớc là dạng chuẩn thứ bốn Nh vậy, mục đích của chơng này là: minh hoạ các u điểm của dạng chuẩn thứ ba, BCNFcho biết làm thế nào để chuyển một quan hệ cha ở dạng chuẩn thứ ba, BCNF thành một tập hợp các quan hệ tơng đơng ở dạng chuẩn 3NF, BCNF3.2. Phụ thuộc hàm Phụ thuộc hàm (Funtional dependency - FD) trong một quan hệ là khái niệm rất quan trọng, đặc biệt đối với ngời quản trị hệ thống khi thiết kế mô hình dữ liệu==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200487 Định nghĩa: Cho trớc một quan hệ R, chúng ta nói rằng, thuộc tính Y của R là phụ thuộc hàm vào thuộc tính X của R nếu và chỉ nếu mỗi giá trị của X trong R đợc kết hợp với đúng một giá trị của Y trong R tại bất kỳ thời điểm nào Lu ý là, một giá trị của X có thể xuất hiện trong nhiều bộ khác nhau của R nhng nếu Y là phụ thuộc hàm vào X thì định nghĩa trên nói với chúng ta là các bộ khác nhau đó phải chứa cùng một giá trị của Y Ví dụ: Trong quan hệ S của mô hình dữ liệu h ng-cung-cấp-và-mặt-ãhàng có các thuộc tính SNAME, STATUS và CITY đều là phụ thuộc hàm vào thuộc tính S# vì:==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200488 nếu cho trớc một giá trị của S# thì sẽ có đúng một giá trị tơng ứng của từng thuộc tính SNAME, STATUS và CITY Chúng ta có thể biểu thị các phụ thuộc hàm này bằng sơ đồ nh trên hình 3.2.Hình 3.2. Các phụ thuộc hàm trong quan hệ S==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200489SNAMESTATUSS#CITY Sự nhận biết các phụ thuộc hàm là một phần rất quan trọng để hiểu ý nghĩa hoặc ngữ nghĩa của dữ liệu Ví dụ: CITY là phụ thuộc hàm vào S# có nghĩa là mỗi một h ng cungã cấp chỉ đặt địa chỉ ở đúng một thành phố Nói một cách khác, chúng ta áp đặt lên thực tế điều kiện là CSDL biểu thị: mỗi h ng cung cấp chỉ đặt trụ sở ở đúng một thành phốã Vì đây là một phần ngữ nghĩa của tình huống này nên sự áp đặt này cần phải đợc thể hiện trong mô hình dữ liệu==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200490 Cách thức để đảm bảo điều này đợc thể hiện là chỉ định điều kiện áp đặt này trong định nghĩa mô hình dữ liệu (nghĩa là, trong lợc đồ khái niệm) sao cho hệ quản trị CSDL có thể thi hành nó Cách thức để chỉ định điều kiện áp đặt trong lợc đồ khái niệm là khai báo sự phụ thuộc hàm Sau này chúng ta sẽ thấy các khái niệm về chuẩn hoá sẽ cho ta các cách khai báo đơn giản các phụ thuộc hàm nh vậy. Sự phụ thuộc hàm có thể mở rộng để bao trùm cả trờng hợp mà X hoặc Y hoặc cả hai là các thuộc tính ghép (composit attributes)==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200491 Ví dụ: Trong quan hệ SP của mô hình dữ liệu h ng-cung-cấp-và-mặt-ãhàng, thuộc tính QTY là phụ thuộc hàm vào thuộc tính ghép (S#, P#) Chúng ta có thể biểu diễn tình huống này nh trong hình 3.3.Hình 3.3. Phụ thuộc hàm trong quan hệ SP==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200492S#P#QTY Theo lý thuyết quan hệ, ta có thể định nghĩa phụ thuộc hàm nh sau: Cho R(U) là một lợc đồ quan hệ với U = {A1, ., An} là tập thuộc tính. X và Y là tập con của U.Nói rằng X Y (đọc là X xác định hàm Y hoặc Y phụ thuộc hàm vào X) nếu r là một quan hệ xác định trên R(U) sao cho đối với bất kỳ hai bộ t1, t2 r màt1[X] = t2[X] thì t1[Y] = t2[Y]==============================================================================="Cơ sở dữ liệu". PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200493 [...]... thuộc hàm đều là phụ thuộc hàm vào khóa chính nh vậy phải ít nhất là ở dạng chuẩn thứ ba, mặc dầu không nhất thiết là ở dạng chuẩn thứ bốn ã Nhng nh sau này chúng ta sẽ thấy, không phải tất cả các quan hệ đ ởà dạng chuẩn thứ ba đều tuân theo mẫu chuẩn đơn giản này =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng.... =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/2004 118 chuẩn tốt nhất (3NF chẳng hạn) nếu nh cha nhận đầy đủ thông tin về các phụ thuộc dữ liệu tơng ứng ã Đối với 3NF và BCNF khi thông báo cho HQTCSDL về các phụ thuộc dữ liệu thì cũng chính là đ chỉ rõ các thuộc tính tạo nên khoá chínhà Sau đó,... nữa =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/2004 121 trong quan hƯ FIRST cã thĨ xt hiƯn nhiỊu lÇn Sự d thừa dữ liệu này gây nên các vấn ®Ị trong phÐp to¸n thay ®ỉi VÝ dơ: ♦NÕu h ng cung cÊp S1 chun tõ London ®Õn· Amsterdam, chóng ta sẽ hoặc gặp phải bàI toán tìm kiếm hoặc dữ liệu không nhất quán SECOND SP =============================================================================== " ;Cơ. .. SP =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/2004 92 S# P# QTY S(S#, SNAME, STATUS, CITY) Các giả thiết: a. STATUS và CITY là độc lập với nhau b. SNAME là khoá ứng cử Hình 3.10 là sơ đồ phụ thuộc hàm Hình 3.10. Các phụ thuộc hàm trong quan hệ S nếu =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS.... =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. §HBK-HN. 11/2004 113 CSCITYSTATUSC Athens30A L ondon20o Paris10P SCS#CITYS S1LondonS S2 ParisP S3ParisS S4Lond ono S5AthensS 3.3. Các dạng chuẩn thứ nhất, thứ hai và thứ ba ã Để thuận tiện, mục này sẽ làm việc với ba dạng chuẩn đầu tiên, còn dạng chuẩn BCNF sẽ đợc nghiên cứu sâu hơn trong mục... niệm về mục đích nghiên cứu các dạng chuẩn, mục này sẽ đa ra định nghĩa về dạng chuẩn thứ bốn một cách theo cảm giác cho dễ hiểu ã Sau đó, mục này và các mục sau sẽ nghiên cứu quá trình chuyển một quan hệ bất kỳ thành một tập tơng đơng các quan hệ ở dạng chuẩn thứ BCNF =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng.... CS =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/2004 115 CITYS# STATUS CITY CSCITYSTATUSC Athens30A L ondon20o Paris10P SCS#CITYS S1LondonS S2 ParisP S3ParisS S4Lond ono S5AthensS đổi cấu trúc là hạn chế đợc sự phụ thuộc bắc cầu của STATUS vào S# ã Quan hệ R đợc gọi là ở dạng chuẩn thứ ba (3NF) nếu và chỉ nếu nó ở dạng chuẩn thứ hai và mọi thuộc tính... hoặc dữ liệu không nhất quán SECOND SP =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/2004 105 STATUS CITY S# S# P# QTY i. Chèn (Insert): Chúng ta không thể đa thêm dữ liệu về địa chỉ thành phố của một h ng cung cấp nào đó vào quan hệ FIRST cho đến khi h ng· · nµy thùc sù cung cÊp Ýt nhất... Cấu trúc mới có thể chứa thông tin (nh thông tin là S5 có địa chỉ =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/2004 111 Hình 3.7. Bảng dữ liệu mẫu của các quan hệ SECOND và SP ã Cấu trúc đ đà ợc sửa lại trên hình 3.7 này đ giải quyết đà ợc tất cả các vấn đề về các phép tóan lu trữ liên quan... kỳ một mặt hàng nào, =============================================================================== " ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/2004 108 ã Cách thức để đảm bảo điều này đợc thể hiện là chỉ định điều kiện áp đặt này trong định nghĩa mô hình dữ liệu (nghĩa là, trong lợc đồ khái niệm) sao cho hệ quản trị CSDL có thể thi hành nó ã Cách thức để chỉ định . 11/200484 ===============================================================================" ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn Việt Hơng. Khoa ĐT-VT. ĐHBK-HN. 11/200485Các quan hệ tổng quát (đ chuẩn hoá và chưa chuẩn hoá)ãCác. thống khi thiết kế mô hình dữ liệu= ==============================================================================" ;Cơ sở dữ liệu& quot;. PGS.TS. Nguyễn
