Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À N Ộ I KHOA C Ô N G N GH Ệ ĐỔNG VĂN HOAN MÔ HỈNH THỰC THỂ LIÊN KẾT Mỏ RỘNG VÀ CÀI ĐẶT BẰNG UML • ■ CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN MÃ SỐ : 01 01.10 LUẬN VĂN THẠC s ĩ ề ■ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN TUỆ HÀ NỘI - 2003 Mục lục LỜI GIỚI TI-IIỆU CHNG MƠ HÌNH HỐ DỮLIỆU SỬDỤNG MƠ HÌNH THỤC THE LIÊN KẾT VÀ MƠ HÌNH THỤC THE 1.1 l i ê n k ế t m r ộ n g Giới thiệu / /./ Giới thiệu chung ỉ 1.2 Sử dụng mỏ hình khái niệm mức cao cho thiết kế sở liệu 1.2 Khái niệm Mơ hình thực thể liên kết mổ hình quan h ệ ỉ 2.1 Thực thể thuộc tính 1.2.2 Kiểu thực thể V’ổ khoá 1.2.3 Kiểu liên kết, tên vai trò ràng buộc 11 ỉ 2.4 Mơ hình quan hệ 13 1.3 Mô hình thực thể liên kết mở rộ n g 15 1.3 ỉ Giới thiệu 15 ì 3.2 Lớp - Lớp thừa k ế 16 ỉ 3.3 Chuyên hiệt hoá - T'ổng quát hoá 17 Ị 3.4 Ràng buộc tính chất chuyên biệt hoá vá tổng quát hoa /9 / 3.5 Kiểu hợp sử dụng categories 22 CHNG 2 ! MƠ HÌNH HỐ SỬDỤNG UM L 25 Giới thiệu U M L .25 ỉ ỉ Giới thiệu U M L 25 ỉ Mô hình mức khái niệm U M L 26 2.1.3 Kiến trúc hệ thống 30 ỉ Rational Rose ỉà g ì? 30 2.Ỉ.5 Khả sử dụng U M L 31 ỉ Nguyên tắc quẩn lý độ phức lạp 31 2.2 Mơ hình hố sử dụng U M L 32 2.2 ỉ Mị hỉnh hố trường hợp sử dụng (Use Case - U C ) 33 2.2.2 Mơ hình h tương (ác đổi tuợng 37 2.2.3 Sơ đồ lớp gói 41 2.2.4 Biểu dô trạng thái biển đồ hoạt dộng 50 T r a n g : 2.3 So sánh EER với biểu đồ lớp UML 53 2.4 Một số Thuật toán chuyển mơ hình 55 2.4.1 Thuật tốn chuyển mơ hình ER sang quan h ệ 55 2.4.2 Thiiát tốn chuyển từ mơ hình EER sang quan 56 2.4.3 Xây dựng thuật tốn chuyểnbiểu đồ lớp UML sang mơ hình quan h ệ 57 2.4.4 Chuyển hành vi đối tượng 59 CHƯƠNG 3.1 ÁP DỤNG 62 Bài toán 62 3.1 ỉ Mục đích yên cẩu 62 3.ỉ Nhiệm vụ hệ thống 62 3.2 Mơ hình hố toán sử dụng EER 63 3.2.1 Các lớp trên, lớp 63 3.2.2 Các lớp kh c 65 3.2.3 Các môĩ liên k ế t 66 3.2.4 Mỏ hình thực thể liên k ế t 66 3.2.5 3.3 Bổ sung thuộc tính 67 Cài dặt U M L 72 3.3.1 Các tiến trình tác nghiệp hệ thống 72 3.3.2 Một s ố biểu đồ hệ thống 73 3.4 Kết q áp dụng thuật tốn chuyển mơ hình 86 KẾT LUẬN 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 T r a n g : LÒI GIỚI TH IỆU Phát triển phần mềm ngày trờ !ên phức tạp, phát triển thay đổi kỹ thuật cỏng nghệ như: Kiến trúc hệ thống đa tầng, sở liệu (CSDL) phân tán, internet làm tãng độ phức tạp hệ thống phần mềm Để giải quyết, có nhiều phương pháp kỹ thuật tiếp cận khác nhau: tiếp cận bướng cấu trúc, tiệm cận hướng logic, tiếp cận hướng đối tượng tiếp cận hướng tác tử Một số năm gần đây, kỹ thuật tiếp cận hướng đối tượng sử dụng nhiều với lý do: quan điểm hướng đối tượng hình thành sở hướng hệ thống, coi hệ thống thực thể tổ chức từ thành phần mà xác định thừa nhận có quan hộ với thành phần khác, việc tách nhập thực nhờ tập phong phú chế tích hợp khả thống cao mà tách để xây dụng thực thể phức tạp từ thực thể đơn giản Tiếp cận hướng đối tượng cho ta chất lượng cao khắc phục nhiều nhược điểm cách tiếp cận truyền thống Việc tiếp cận toán theo phương pháp mơ hình hố liệu ln khâu quan trọng q trình thiết kế liệu Nó dùng cho ứng dụng mà yêu cầu liệu quan hệ chúng phức tạp Việc mơ hình hố liệu cấu trúc, tính chất đối tượng phát mối quan hệ đối tượng giới thực {như mơ hình E R Entity Relationship modeling/EER- Enhanced Entity Relationship Modeling) Tuy nhiên việc mơ hình hố lại xem liệu độc lập với xử lý chuyển boấ liệu, ta cần phải có kỹ thuật bổ sung cho chức đặc biệt, tạo nén cơng cụ hồn thiện Để phân tích thiết kế hệ thống cách tổng thể đầy đủ hệ thống có thực gới thực khả người nhiều hạn chế việc khảo sát vấn đề phức tạp Thông qua mô hình hố hệ thống ta giới hạn vấn đề cách tập trung vào khía cạnh thời điểm, quan điểm chia để Irị mà Edsger Dijkstra phát biểu: 'Tấn công vào vấn dề khó cách chia thành dãv vấn đề nhỏ mà ta giải được" Mơ hình hố hệ thơng cho ta làm việc mức trừu tượng cao Việc chọn mổ hình ảnh hưởng đến cách giải vấn đề, ảnh hưởns đến mức độ xác khác hệ thống T r a n g : Trong thực tẽ ihì khơng có mơ hình đầy đủ mội mơ hình tốt phái mơ hình phù hợp với giới thực Có nhiều phương pháp kỹ thuật đề xuất ứng dụng năm qua đạt nhiều kết quan trọng Đến năm 1995 xuất ngồn ngữ mơ hình hố ƯML (Unified Modeling Language) ]à ngơn ngữ mơ hình hố thống cho cộng đồng hướng đối tượng Nó khắc phục nhiều nhược điểm mơ hình hoá khác cho phép xét việc xử lý chuyển hoá liệu biểu diễn phức tạp đối tượng liệu có tính chất thời gian thực hay đối tượng có độ phức tạp đa chiều tạo bước đột phá nhiều ngưòi dùng phổ biến Đổng hành với phát triển kỹ thuật ngòn ngữ mỏ hình hố, có nhiều hệ sở liệu như: CSDL hướng đối tượng cho nhiều ứng dụng lớn, hệ quản trị CSDL đối tượng có lợi chuyển đổi đối tượng thành bảng ngược lại Tuy nhiên hệ quản trị CSDL đối tượng chưa đạt đến độ chín muồi, chưa chạy trơn tru hệ quản trị CSDL quan hộ Ngược lại, công nghệ CSDL quan hộ kiểm nghiệm, có nhiều công cụ hỗ trợ phát triển quản trị ứng dụng CSDL quan hệ lớn phức tạp Chính vậy, việc nghiên cứu mó hình EER có trọ' giúp UML theo hướng phát triển hướng đối lượng sở liệu quan hộ mở rộng mục tiêu Luận văn Trong phạm vi luận văn cao học, tơi trình bày vé mơ hình liệu sử dụng mơ hình thực thể liên kết mở rộng cài đặt UML Nội dung luận vãn gồm: ■ Chương I Giới (hiệu chung mơ hình liệu quan hệ mở rộng Nội dung chương nhằm: Giới thiệu chung mơ hình hố liệu, mơ hình khái niệm mức cao cho thiết kế CSDL, khái niệm mơ hình thực thể liên kết, mơ hình thực thể ỉiên kết mở rộng ■ Chương Mô hình hố hướng đối tượng sử dụng UML Chương trinh bày nội dung sau: khái niệm việc mơ hình hố hướng đối tượng sử dụng UML, biểu đổ UML so sánh biểu đồ lớp UML mơ hình EER, trình bày số thuật tốn chuyến mơ hình Xây dựng thuật tốn chuyển số biểu đồ UML sang mơ hình quan hệ ■ Chương Áp dụng T r a n g : Nội dung chương gồm: mơ hình hóa sử dụng EER phân tích thiết kế hệ thống quản lý can pham Irong nhà tạm giam, tạm giữ Cài đặt mơ hình UML Áp đụng thuật tốn chuyển đổi mơ hình EER, biểu đổ UML sang mơ hình quan hệ sinh mã cài dặt Cuối cùng, em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Tuệ - Khoa Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội Em xin cảm ơn thầy, cồ Khoa Công nghệ- Đại học Quốc gia - Hà Nội, cảm ơn tập thể cán Phòng tin học nghiệp vụ - Cục C27 - Bộ Còng an, cảm ơn bạn ỉớp 7KT - Khoa Cống Nghệ tạo diều kiện giúp đỡ em q trình hồn thành khoá luận Hà Nội, ngày 30 tháng 03 năm 2003 Học viên Đồng Văn Hoan T r a n g CHƯƠNG MỎ HÌNH HỐ DỮ LIỆU s DỰNG MƠ HÌNH THỰC THỂ LIÊN KẾT VÀ MƠ HÌNH THựC THỂ LIÊN KẾT MỞ RỘNG 1.1 G IỚ I TH IỆU 1.1.1 Giói thiệu chung Trước hết ta xem xét mơ hình hóa liệu Mơ hình liệu tập khái niệm luật tạo thành khái niệm cho phép mô tả liệu Việc dùng mơ hình liệu ià để ĨĨ1Ơ tả đối tượng phức tạp, hay có cấu trúc phức tạp Với mơ hình liệu người ta nhìn nhận theo mức khác Đa số cho cách nhìn nhận mơ hình theo ba mức mức trong, mức khái niệm mức hợp lý cả: ■ Mức liên quan đến giao diện ngưdi/máy, đến người sử dụng sơ sở liệu ■ Mức quan niệm cho phép tạo ý nghĩa thông tin môtả phương pháp xử !ý với hỗ trợ tốn logic hỗ trợ hình thức ■ Mức liên quan đến thiết bị vật lý Mơ hình thực thể liên kết (ER-Entừy relationship model) xem mô hình liệu dùng phổ biến để thiết kế khái niệm sở liệu Mơ hình Peter Chen giới thiệu năm 1976 Năm 1988 ASNĩ đâ chọn mơ hình chuẩn cho hệ thống từ điển nguồn thống tin IRDS Ban đầu mơ hình thực thể liên kết' gồm kiểu thực thể, kiểu liên kết thuộc tính Sau này, khái niệm khác thuộc tính gộp, thuộc tính phân cấp, lớp trên, lớp dưới, thừa kế đa thừa kế, liên kết tổng quát hoá chuyên biệt hố đưa vào mơ hình gọi mơ hình thực thể liên kết nâng cao (E E R - Enhanced Entity relationship model) [RB94Ị Các khái niện mơ hình trình bầy chi tiết phần sau 1Thuật naữ thực the liên kết dùng lớp dối tương, dôi dùng kiêu Ihực thể, kiểu quan hệ T r a n g : 1.1.2 Sử d ụ n g m ỏ h ìn h khái niệm mức cao cho thiết k ế sư d ữ liệu Hình 1.1 cho thấy mơ tả đơn giản trình thiết kế liệu Bước ta phải phân tích tập hợp yêu cầu Trong bước người thiết kế dừ liệu sê vấn người dùng liệu tương lai để hiểu rõ thiết lập tài liệu yêu cầu đó, kết gọi tài liệu yêu cầu người sử dụng Việc đặc tả chi tiết hoàn thành yêu cầu tiến hành song song với q trình chi tiết hố u cầu chức ứng dụng, bao gồm phép toán, thao tác người dùng định nghĩa {hoặc giao dịch ) dược thiết kế liệu việc trích chọn sửa đổi dử liệu Trong thiết kế phần mềm thường sử dụng lược đổ như: lược đồ [uổng liệu, lược đồ tuần tự, kịch kỹ thuật khác cho việc đặc tả yèu cầu chức Ta không nghiên cứu sâu kỹ thuật phần cơng nghệ phần mém, ta sâu nghiên cứu kỹ thuật mơ hình hố liệu dụng Hình 1.1 Một lược đổ dơn gián cho pha thiết kếCSDL Bước ta tạo lược đổ khái niệm cho liệu sử dụng mỏ hình liệu khái niệm mức cao Bước gọi thiết kê khái niệm Lược đổ T r a n g : khái niệm mó tả yêu cầu liệu người sử dụns bao gồm mô tả cho tiết kiểu Ihực thể, kiểu liên kết ràng buộc liệu Các vấn để làm rõ bàng sử dụng khái niệm cho mỏ hình liệu mức cao Các khái niệm khơng hàm ý chi tiết thi hành mà mó tả dẽ hiểu sử dụng để trao đổi với người dùng không làm kỹ thuật Bước thiết kế liệu thể (implementation) liệu cách sử dụng hệ quản trị CSDL liệu thương mại Rất nhiều hệ quản trị liệu cho phép thực mô hình liệu mơ hình quan hệ mỏ hình hướng đối tượng Các lược đổ khái niệm chuyển đổi từ mơ hình liệu mức cao vào mơ hình liệu thể bước đượcgọi thiết kế logic chuyển mị hình đữ liệu {data model mapping) Kết thê mơ hình liệu hệ quản trị sở liệu Bước cuối pha thiết kế vật lý, phần cấu trúc lưu trữ liệu, đường dẫn truy cập file liệu dạng vật lý đặc tả 1.2 KH Á I NIỆM C O BẢN CỦA M Ơ HÌN H T H ự C TH Ể LIÊN K Ế T VÀ MƠ HÌNH QUAN HỆ 1.2.1 Thực thé thuộc tính Thực thể Thực thể “cái đó” tồn độc lập giới thực Nó đối tượng tồn dạng vật chất, người cụ thể, ó tơ đối tượng trừu tượng công ty, công việc Định nghĩa: Các thực thể thể đối tượng giới thực Thuộc tính Mỗi thực thể có thuộc tính tính chất mơ tả, đậc trưng cho thực thể, ví dụ tên, tu ổ i đặc trưng cho người Định nghĩa: Các thuộc tính thể rinh chất thực thể liên kết Thuộc tính có kiểu sau: ■ Thuộc tính đơn trị: thời điểm nhận giá trị nhấl ■ Thuộc tính đa trị: nhận nhiều giá trị thời điểm T r a n g : ■ Thuộc tính đơn (ơtomic- ngun tử): khơng phân chia tiếp • Thuộc tính ghép: thuộc tính có giá trị tổ hợp từ nhiều giá trị, phân rã tiếp * Thuộc tính dẫn xuất được: có ihể tính nhờ giá trị thuộc tính khác ■ Ngồi cịn có khái niệm giá trị N ull cho thuộc tính: có nghĩa thuộc tính khơng có giá trị có khơng chác chắn Hình 1.2 ỉà ví dụ thực thể thuộc tính nghép Thực thể người A đặc trưng thuộc tính tên, tuổi, địa điện thoại Trong đó, tuổi Ihuộc tính ngun tử, địa thuộc tính ghép, điện thoại thuộc tính có giá trị Nl Giá trị địa ghép từ giá ưị địa chì phố phường, quận huyộn thành phố Địaohi Người A Điện thoại= 04.8573769 a) Tên= Lê A Tuổi= 55 Địa chi= 17 - Phương Mai, Hà Nội b) Số nhà Số ngơ Phổ Hình ì Ví dụ thực thể thuộc tích ghép Mỗi thuộc tính liên quan đến miền giá trị cụ thể miền định nghĩa sau: Định nghĩa: Miền tập giá trị hợp lệ đơi với thuộc tính Các mô tà miền tương tự mô tả loại ngón ngữ lập trình, thuộc tính đơn xác định miền Lấy ví dụ tuổi cùa Đối tượng phạm tội bị giam giữ giới hạn từ 18 đến 60 1.2.2 Kiêu thực khoá Kiểu thực thể Một sở liêu thường bao hàm nhiều nhóm thực thể có chung thuộc tính Thơng thường đổ mơ hình hố đôi tượng liệu người ta thường T r a n g : ... thực thể kiểu A liên kết thực thể kiểu B • Dạng 1-n: thực thể kiểu A liên kết với nhiều thực thể kiểu B, thực thể kiểu B liên kết với thực thể kiểu A • Dạng n-m: Nhiều thực thể kiểu A liên kết. .. nhiều thực thể kiểu B ngược lại b) Lực lượng tham gia rõ số thực thể tham gia vào liên kết Ta định nghĩa hai số (p,q) p số thực thể tham gia vào liên kết, q số nhiều thực thể tham gia vào liên kết. .. kiểu thực thể thành loại như: • Thực thể bình Thường: Là thực thể có thuộc tính khố riêng T r a n g : • Thực thể phụ thuộc: Là thực thể tồn phụ thuộc vào tồn thực thể khác • Thực thể yếu: Là thực