Giới thiệu về Cơ sở Dữ liệu: Kiến thức và Ứng dụng

Khám phá cơ sở dữ liệu giáo trình, nơi cung cấp thông tin chi tiết về các tài liệu học tập và nguồn tài nguyên giáo dục phong phú.

• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Cơ Sở Dữ Liệu
• Đề tài: Giới Thiệu Về Cơ Sở Dữ Liệu: Kiến Thức Và Ứng Dụng
• Loại tài liệu: bài viết
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
• 1.1. Khái niệm
• 1.2. Hệ cơ sở dữ liệu
• 1.3. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
• 1.4. Các loại mô hình dữ liệu
• 1.5. Bài tập chương 1
• 2. Chương 2: Mô hình dữ liệu quan hệ
• 2.1. Các khái niệm cơ bản
• 2.2. Ngôn ngữ đại số quan hệ
• 2.3. Bài tập chương 2
• 3. Chương 3: Ngôn ngữ hỏi có cấu trúc - SQL
• 3.1. Truy vấn dữ liệu với lệnh Select
• 3.2. Các lệnh định nghĩa dữ liệu
• 3.3. Bài tập chương 3
• 4. Chương 4: Ràng buộc toàn vẹn
• 4.1. Các yếu tố của ràng buộc toàn vẹn
• 4.2. Phân loại ràng buộc toàn vẹn
• 4.3. Bài tập chương 4
• 5. Chương 5: Lý thuyết thiết kế CSDL
• 5.1. Phụ thuộc hàm và khóa
• 5.1.1. Phụ thuộc hàm
• 5.1.2. Hệ tiên đề Armstrong
• 5.1.3. Bao đóng của phụ thuộc hàm
• 5.1.4. Bao đóng của tập thuộc tính
• 5.1.5. Phụ thuộc hàm và khóa
• 5.2. Chuẩn hóa lược đồ CSDL
• 5.2.1. Mục tiêu
• 5.2.2. Các dạng chuẩn
• 5.2.3. Chuẩn hóa bằng phương pháp phân rã
• 5.3. Bài tập chương 5
• 6. Chương 6: Tối ưu hóa câu hỏi
• 6.1. Nguyên tắc tổng quát
• 6.2. Kỹ thuật tối ưu với ngôn ngữ đại số quan hệ
• 6.3. Bài tập chương 6

Tóm tắt

I. Khám Phá Cơ Sở Dữ Liệu Nền Tảng Lưu Trữ Thông Tin

Cơ sở dữ liệu (CSDL) là một tập hợp dữ liệu có tổ chức, được lưu trữ và truy cập điện tử từ một hệ thống máy tính. Theo định nghĩa trong "Giáo trình cơ sở dữ liệu" của tác giả Cao Tùng Anh, CSDL là "một tập hợp dữ liệu được tổ chức một cách chọn lọc, ghi trên các thiết bị trữ tin, nhằm phục vụ đồng thời cho nhiều người, với nhiều mục đích khác nhau". Đây không phải là một tập hợp ngẫu nhiên, mà là một hệ thống được thiết kế, xây dựng và lưu giữ với mục đích xác định. Cốt lõi của mọi hệ thống thông tin hiện đại, từ website thương mại điện tử đến ứng dụng quản lý doanh nghiệp, đều dựa trên một cơ sở dữ liệu vững chắc. Nhiệm vụ chính của nó là đảm bảo việc lưu trữ dữ liệu một cách an toàn, nhất quán và hiệu quả. Để quản lý và tương tác với CSDL, người ta sử dụng một phần mềm chuyên dụng gọi là Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS - Database Management System). DBMS hoạt động như một lớp trung gian giữa người dùng và CSDL vật lý, cung cấp các công cụ để định nghĩa, xây dựng, và thao tác dữ liệu. Các hoạt động này bao gồm việc tạo ra cấu trúc bảng (table), định nghĩa các mối quan hệ, và thực hiện các thao tác truy vấn dữ liệu. Một hệ thống CSDL hoàn chỉnh bao gồm CSDL và DBMS. Sự kết hợp này mang lại khả năng quản lý dữ liệu tập trung, giảm thiểu trùng lặp và đảm bảo tính toàn vẹn thông tin. Các CSDL có thể khác nhau về kích thước và độ phức tạp, từ một danh bạ điện thoại đơn giản đến các kho dữ liệu (data warehouse) khổng lồ của các tập đoàn đa quốc gia.

1.1. Định nghĩa cơ bản về Dữ liệu và Cơ sở dữ liệu

Dữ liệu (Data) là các sự kiện, số liệu rời rạc, chưa được xử lý, ví dụ như tên, địa chỉ, hoặc số điện thoại của một khách hàng. Khi những dữ liệu này được tập hợp và tổ chức lại một cách có cấu trúc để phục vụ một mục đích cụ thể, chúng tạo thành một Cơ sở dữ liệu (Database). Một CSDL không chỉ đơn thuần là việc sưu tập dữ liệu; nó biểu diễn cho một phần của thế giới thực. Bất kỳ thay đổi nào trong thế giới thực đó, ví dụ như một khách hàng thay đổi địa chỉ, đều phải được phản ánh một cách chính xác và kịp thời trong CSDL. Mục tiêu của CSDL là tạo ra một nguồn thông tin trung tâm, đáng tin cậy, có thể được chia sẻ và khai thác bởi nhiều ứng dụng và người dùng khác nhau.

1.2. Vai trò của Hệ quản trị cơ sở dữ liệu DBMS

Một Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) là một tập hợp các chương trình phần mềm cho phép người dùng tạo, duy trì, và kiểm soát việc truy cập vào CSDL. Theo giáo trình, DBMS là một phần mềm hệ thống cho phép "định nghĩa, xây dựng và xử lý dữ liệu". Cụ thể, nó cung cấp một Ngôn ngữ Định nghĩa Dữ liệu (DDL) để khai báo cấu trúc lưu trữ và một Ngôn ngữ Thao tác Dữ liệu (DML) để thực hiện các thao tác cập nhật (thêm, sửa, xóa) và khai thác thông tin. Các DBMS phổ biến hiện nay bao gồm MySQL, Microsoft SQL Server, PostgreSQL, và MongoDB. Chúng đảm bảo an toàn dữ liệu, kiểm soát truy cập và duy trì tính nhất quán, giúp đơn giản hóa quá trình phát triển ứng dụng.

II. Thách Thức Lưu Trữ Dữ Liệu Kiểu Cũ và Sự Cần Thiết

Trước khi các hệ thống CSDL hiện đại ra đời, dữ liệu thường được lưu trữ trong các tệp tin riêng lẻ (file system). Phương pháp này bộc lộ nhiều yếu điểm nghiêm trọng, gây cản trở cho việc phát triển và bảo trì hệ thống. Vấn đề lớn nhất là sự dư thừa dữ liệu (data redundancy). Như ví dụ trong "Giáo trình cơ sở dữ liệu", một tổ chức có thể có hệ thống tính lương, hệ thống nhân sự và hệ thống hưu trí, tất cả đều lưu trữ thông tin nhân viên một cách riêng biệt. Điều này không chỉ gây lãng phí không gian lưu trữ dữ liệu mà còn dẫn đến tính thiếu nhất quán (data inconsistency). Khi thông tin của một nhân viên thay đổi, việc cập nhật đồng bộ trên tất cả các tệp là cực kỳ khó khăn và dễ xảy ra sai sót. Một thách thức khác là sự phụ thuộc chặt chẽ giữa dữ liệu và chương trình ứng dụng. Cấu trúc logic và vật lý của tệp tin bị "gắn cứng" vào mã nguồn của chương trình. Bất kỳ thay đổi nào trong cấu trúc tệp, dù là nhỏ nhất, đều đòi hỏi phải sửa đổi và biên dịch lại toàn bộ chương trình ứng dụng. Điều này khiến việc bảo trì hệ thống trở nên tốn kém, mất thời gian và rủi ro cao. Sự ra đời của Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) đã giải quyết triệt để những vấn đề này bằng cách cung cấp tính độc lập dữ liệu, cho phép cấu trúc CSDL có thể thay đổi mà không ảnh hưởng đến các ứng dụng hiện có.

2.1. Phân tích sự trùng lặp và thiếu nhất quán dữ liệu

Sự trùng lặp dữ liệu xảy ra khi cùng một mẩu thông tin được lưu trữ ở nhiều nơi khác nhau. Điều này trực tiếp dẫn đến sự thiếu nhất quán. Ví dụ, địa chỉ của một nhân viên có thể được cập nhật trong hệ thống nhân sự nhưng lại bị bỏ quên trong hệ thống tính lương. Kết quả là hệ thống tồn tại hai phiên bản thông tin khác nhau cho cùng một đối tượng, gây ra sự không chắc chắn và quyết định sai lầm. Vấn đề này làm suy giảm nghiêm trọng độ tin cậy của toàn bộ hệ thống thông tin, một trong những thách thức cốt lõi mà việc quản lý dữ liệu bằng CSDL hiện đại hướng tới giải quyết.

2.2. Vấn đề về tính độc lập giữa dữ liệu và chương trình

Tính độc lập dữ liệu là một đặc tính quan trọng của môi trường CSDL. Nó được chia thành hai mức: độc lập vật lý và độc lập logic. Độc lập vật lý cho phép thay đổi cách tổ chức lưu trữ vật lý (ví dụ: thay đổi ổ đĩa, cấu trúc tệp) mà không cần viết lại chương trình. Độc lập logic cho phép thay đổi lược đồ quan niệm của CSDL (ví dụ: thêm một thuộc tính mới vào một bảng (table)) mà không yêu cầu sửa đổi các ứng dụng không sử dụng thuộc tính đó. Hệ thống tệp tin kiểu cũ hoàn toàn thiếu đi đặc tính này, tạo ra một rào cản lớn cho sự phát triển và mở rộng của phần mềm.

III. Phương Pháp Tổ Chức Dữ Liệu Với Mô Hình Dữ Liệu Quan Hệ

Để giải quyết các thách thức lưu trữ, mô hình dữ liệu quan hệ, do E.F. Codd đề xuất vào năm 1970, đã trở thành một chuẩn mực trong ngành. Mô hình này biểu diễn dữ liệu dưới dạng các bảng hai chiều, gọi là các quan hệ (relations). Mỗi bảng (table) bao gồm các hàng (bộ/tuple) và các cột (thuộc tính/attribute). Cách tiếp cận này có ưu điểm vượt trội về tính đơn giản và chặt chẽ, dễ hiểu đối với cả người dùng kỹ thuật và phi kỹ thuật. Nền tảng của cơ sở dữ liệu quan hệ là các khái niệm toán học vững chắc, cho phép thực hiện các thao tác truy vấn dữ liệu một cách chính xác. Cấu trúc của một CSDL quan hệ được định nghĩa thông qua các lược đồ, trong đó mỗi bảng (table) được xác định bởi một tên và một tập hợp các thuộc tính. Để đảm bảo tính duy nhất của mỗi hàng trong bảng, người ta sử dụng khóa chính (primary key). Khóa chính là một hoặc nhiều thuộc tính mà giá trị của nó xác định duy nhất một bộ dữ liệu. Mối quan hệ giữa các bảng được thiết lập thông qua khóa ngoại (foreign key). Một khóa ngoại trong một bảng là một khóa chính trong một bảng khác, tạo ra một liên kết logic giữa chúng. Các Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) quan hệ phổ biến như MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server đều được xây dựng dựa trên mô hình này, cung cấp một môi trường mạnh mẽ và đáng tin cậy cho việc quản lý dữ liệu có cấu trúc.

3.1. Các khái niệm cốt lõi Bảng Khóa chính Khóa ngoại

Trong cơ sở dữ liệu quan hệ, bảng (table) là đơn vị lưu trữ cơ bản, tương ứng với một loại thực thể trong thế giới thực như SinhVien hay MonHoc. Khóa chính (primary key) là một ràng buộc toàn vẹn, đảm bảo không có hai hàng nào trong bảng có cùng giá trị khóa, ví dụ MSSV trong bảng SinhVien. Khóa ngoại (foreign key) là công cụ để thực thi mối quan hệ tham chiếu. Ví dụ, cột MSLop trong bảng SinhVien sẽ là một khóa ngoại tham chiếu đến khóa chính MSLop của bảng Lop, đảm bảo rằng mỗi sinh viên phải thuộc về một lớp học thực sự tồn tại.

3.2. So sánh các hệ quản trị CSDL quan hệ hàng đầu

MySQL là hệ quản trị CSDL mã nguồn mở phổ biến nhất, đặc biệt trong các ứng dụng web. PostgreSQL cũng là mã nguồn mở nhưng nổi tiếng với sự tuân thủ chuẩn SQL nghiêm ngặt và các tính năng nâng cao, phù hợp cho các hệ thống phức tạp và kho dữ liệu (data warehouse). Microsoft SQL Server là một sản phẩm thương mại mạnh mẽ từ Microsoft, được tích hợp sâu trong hệ sinh thái Windows và được ưa chuộng trong môi trường doanh nghiệp. Việc lựa chọn DBMS phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu về hiệu năng, quy mô, ngân sách và hệ sinh thái công nghệ của dự án.

IV. Hướng Dẫn Truy Vấn Dữ Liệu Hiệu Quả Với Ngôn Ngữ SQL

Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL - Structured Query Language) là ngôn ngữ tiêu chuẩn để giao tiếp với các cơ sở dữ liệu quan hệ. Được IBM phát triển vào những năm 1970, SQL đã trở thành chuẩn quốc tế của ANSI/ISO và được cài đặt trong hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) quan hệ. SQL cung cấp một cú pháp thống nhất và mạnh mẽ để thực hiện tất cả các tác vụ quản lý dữ liệu. Các lệnh SQL được chia thành hai nhóm chính: Ngôn ngữ Định nghĩa Dữ liệu (DDL) và Ngôn ngữ Thao tác Dữ liệu (DML). DDL bao gồm các lệnh như CREATE TABLE, ALTER TABLE, DROP TABLE, dùng để tạo và quản lý cấu trúc của các đối tượng CSDL. DML bao gồm các lệnh để thao tác trên dữ liệu chứa trong các bảng, quan trọng nhất là SELECT để truy vấn dữ liệu, INSERT để thêm dữ liệu mới, UPDATE để sửa đổi dữ liệu hiện có, và DELETE để xóa dữ liệu. Câu lệnh SELECT là công cụ mạnh mẽ nhất của SQL, cho phép người dùng trích xuất thông tin cụ thể từ một hoặc nhiều bảng, lọc dữ liệu theo điều kiện (mệnh đề WHERE), sắp xếp kết quả (mệnh đề ORDER BY), và tổng hợp dữ liệu (mệnh đề GROUP BY). Việc nắm vững SQL là kỹ năng cơ bản và thiết yếu cho bất kỳ ai làm việc với dữ liệu, từ lập trình viên, nhà phân tích dữ liệu đến quản trị viên CSDL.

4.1. Giới thiệu về Ngôn ngữ Định nghĩa và Thao tác Dữ liệu

Ngôn ngữ Định nghĩa Dữ liệu (DDL) chịu trách nhiệm về "bộ khung" của cơ sở dữ liệu. Lệnh CREATE TABLE định nghĩa một bảng mới với các cột và kiểu dữ liệu tương ứng, đồng thời thiết lập các ràng buộc như khóa chính (primary key). Ngược lại, Ngôn ngữ Thao tác Dữ liệu (DML) làm việc với "nội dung" bên trong các bảng đó. DML cho phép thực hiện các hoạt động CRUD (Create, Read, Update, Delete) trên các bộ dữ liệu, là trung tâm của mọi tương tác ứng dụng với CSDL.

4.2. Cấu trúc và ví dụ về một câu lệnh truy vấn SQL cơ bản

Một câu lệnh truy vấn dữ liệu cơ bản bằng SQL thường có cấu trúc SELECT <danh_sách_cột> FROM <tên_bảng> WHERE <điều_kiện>. Ví dụ, để lấy tên và ngày sinh của các sinh viên nam từ bảng SinhVien, câu lệnh sẽ là: SELECT HoTen, NgaySinh FROM SinhVien WHERE Phai = 'Nam'. Câu lệnh này thể hiện rõ sức mạnh của SQL: chỉ định rõ ràng cái gì cần lấy (tên, ngày sinh), từ đâu (bảng SinhVien), và với điều kiện nào (phái là Nam) mà không cần quan tâm đến cách thức dữ liệu được lưu trữ hay truy xuất vật lý.

V. Top Ứng Dụng Thực Tiễn và Các Mô Hình Dữ Liệu Mới

Cơ sở dữ liệu là xương sống của hầu hết các ứng dụng công nghệ trong thế giới hiện đại. Trong lĩnh vực thương mại điện tử, CSDL quản lý mọi thứ từ thông tin sản phẩm, giỏ hàng, đơn đặt hàng đến hồ sơ khách hàng. Trong ngành tài chính, chúng xử lý hàng tỷ giao dịch mỗi ngày, đảm bảo tính chính xác và an toàn dữ liệu. Các hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) cũng dựa vào một CSDL trung tâm để tích hợp thông tin từ các phòng ban như kế toán, nhân sự, và sản xuất. Tuy nhiên, sự bùng nổ của Big Data - dữ liệu với khối lượng cực lớn, tốc độ tạo ra nhanh và đa dạng về định dạng - đã đặt ra những thách thức mới. Dữ liệu từ mạng xã hội, thiết bị IoT, và các nguồn phi cấu trúc khác không dễ dàng phù hợp với mô hình dữ liệu quan hệ cứng nhắc. Để giải quyết vấn đề này, một loại CSDL mới đã ra đời: cơ sở dữ liệu phi quan hệ, hay NoSQL. Các hệ thống như MongoDB (CSDL tài liệu), Redis (CSDL key-value) cung cấp tính linh hoạt cao hơn về lược đồ và khả năng mở rộng theo chiều ngang vượt trội, rất phù hợp cho các ứng dụng Big Data. Bên cạnh đó, các kho dữ liệu (data warehouse) được xây dựng để tổng hợp và phân tích dữ liệu lịch sử từ nhiều nguồn khác nhau, phục vụ cho mục đích báo cáo và hỗ trợ ra quyết định kinh doanh.

5.1. Vai trò của CSDL trong kinh doanh và quản lý hiện đại

Trong môi trường kinh doanh, CSDL không chỉ là một công cụ lưu trữ dữ liệu. Nó là một tài sản chiến lược. Bằng cách phân tích dữ liệu khách hàng, doanh nghiệp có thể cá nhân hóa trải nghiệm mua sắm và tối ưu hóa các chiến dịch marketing. Bằng cách phân tích dữ liệu vận hành, họ có thể cải thiện hiệu quả chuỗi cung ứng và giảm chi phí. Việc quản lý dữ liệu hiệu quả thông qua một CSDL được thiết kế tốt là yếu tố then chốt để duy trì lợi thế cạnh tranh trong nền kinh tế số.

5.2. Giới thiệu về Big Data và sự ra đời của NoSQL

Big Data đề cập đến các tập dữ liệu quá lớn hoặc phức tạp để có thể xử lý hiệu quả bằng các công cụ xử lý dữ liệu truyền thống. Để đối phó, các hệ thống cơ sở dữ liệu phi quan hệ (NoSQL) đã được phát triển. Khác với SQL, NoSQL không yêu cầu một lược đồ cố định, cho phép lưu trữ nhiều loại dữ liệu đa dạng. MongoDB, một DBMS NoSQL hàng đầu, lưu trữ dữ liệu dưới dạng các tài liệu JSON, giúp việc phát triển ứng dụng trở nên linh hoạt và nhanh chóng hơn, đặc biệt với các dữ liệu có cấu trúc thay đổi liên tục.

VI. Tương Lai Của Quản Lý Dữ Liệu Xu Hướng Và Triển Vọng

Tương lai của quản lý dữ liệu sẽ được định hình bởi sự hội tụ giữa các công nghệ truyền thống và hiện đại. Cơ sở dữ liệu quan hệ với ngôn ngữ SQL sẽ tiếp tục là nền tảng không thể thiếu cho các ứng dụng đòi hỏi tính toàn vẹn và giao dịch cao (OLTP), như hệ thống ngân hàng và thương mại. Sức mạnh của mô hình dữ liệu quan hệ trong việc đảm bảo tính nhất quán vẫn là vô song. Tuy nhiên, cơ sở dữ liệu phi quan hệ (NoSQL) sẽ ngày càng chiếm ưu thế trong các lĩnh vực liên quan đến Big Data, phân tích thời gian thực và các ứng dụng web quy mô lớn, nơi tính linh hoạt và khả năng mở rộng là ưu tiên hàng đầu. Một xu hướng nổi bật là sự phát triển của các CSDL đa mô hình (multi-model databases), có khả năng hỗ trợ cả mô hình quan hệ và phi quan hệ trong cùng một hệ thống, mang lại sự linh hoạt tối đa cho các nhà phát triển. Điện toán đám mây cũng đang thay đổi cách các CSDL được triển khai và quản lý, với các dịch vụ Database-as-a-Service (DBaaS) giúp giảm bớt gánh nặng quản trị và cung cấp khả năng co giãn theo yêu cầu. Cuối cùng, an toàn dữ liệu và quyền riêng tư sẽ trở thành mối quan tâm hàng đầu, đòi hỏi các DBMS phải tích hợp các cơ chế bảo mật, mã hóa và kiểm soát truy cập ngày càng tinh vi để bảo vệ tài sản dữ liệu quý giá.

6.1. Sự kết hợp giữa CSDL SQL và NoSQL trong hệ thống

Các kiến trúc hiện đại thường áp dụng phương pháp tiếp cận đa CSDL (polyglot persistence), trong đó các loại dữ liệu khác nhau được lưu trữ trong các hệ thống CSDL phù hợp nhất. Ví dụ, thông tin người dùng và giao dịch có thể được lưu trong một CSDL SQL như PostgreSQL để đảm bảo tính nhất quán, trong khi nhật ký hoạt động hoặc dữ liệu sản phẩm có thể được lưu trong một CSDL NoSQL như MongoDB để tận dụng tốc độ ghi và tính linh hoạt của lược đồ. Cách tiếp cận này cho phép tối ưu hóa từng phần của hệ thống.

6.2. Các thách thức về an toàn dữ liệu và bảo mật trong tương lai

Khi khối lượng dữ liệu tăng lên, rủi ro về vi phạm an ninh cũng tăng theo. Các thách thức trong tương lai không chỉ dừng lại ở việc ngăn chặn truy cập trái phép mà còn bao gồm việc tuân thủ các quy định về quyền riêng tư dữ liệu như GDPR. An toàn dữ liệu sẽ đòi hỏi một cách tiếp cận đa lớp, từ mã hóa dữ liệu khi lưu trữ và truyền tải, quản lý danh tính và quyền truy cập chặt chẽ, đến việc giám sát và phát hiện các mối đe dọa một cách chủ động. Đây là một lĩnh vực quan trọng trong việc quản lý dữ liệu có trách nhiệm.

Nội dung chính

BÁO CÁO THƯ MỤC VÀ PHÂN TÍCH NỘI DUNG GIÁO TRÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Cơ sở Dữ liệu do giảng viên Cao Tùng Anh biên soạn cho Trường Đại học Dân lập Kỹ thuật Công nghệ TP.HCM (ĐHDL-KTCN) là tài liệu giảng dạy chuyên ngành dành cho khối đào tạo đại học. Trong khung chương trình đào tạo ngành Công nghệ Thông tin, môn học Cơ sở Dữ liệu có khối lượng 4 đơn vị học trình, tương ứng với cấu trúc 45 tiết lý thuyết trên giảng đường và 30 tiết thực hành trực tiếp tại phòng máy tính. Về mặt vị trí phân bổ, môn học được thiết kế cho sinh viên năm thứ 3 sau khi đã hoàn thành các khối kiến thức cơ sở về lập trình và cấu trúc dữ liệu.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ: cung cấp cho người học hệ thống kiến thức nền tảng về cơ sở dữ liệu, nguyên lý quản lý thông tin có cấu trúc, đồng thời rèn luyện khả năng áp dụng các mô hình dữ liệu vào thực tiễn khảo sát, phân tích và thiết kế hệ thống thông tin. Về mặt thực hành, tài liệu định hướng sinh viên thao tác và triển khai trên các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến bao gồm Microsoft Access, Microsoft SQL Server và Oracle.

Cấu trúc giáo trình bao gồm 6 chương lý thuyết đi kèm các phân mục bài tập ứng dụng cụ thể:

• Chương 1: Tổng quan về Cơ sở Dữ liệu (từ trang 3 đến trang 14).
• Chương 2: Mô hình Dữ liệu Quan hệ (từ trang 15 đến trang 25).
• Chương 3: Ngôn ngữ hỏi có cấu trúc - SQL (từ trang 26 đến trang 36).
• Chương 4: Ràng buộc Toàn vẹn (từ trang 37 đến trang 44).
• Chương 5: Lý thuyết Thiết kế CSDL (từ trang 45 đến trang 63).
• Chương 6: Tối ưu hóa Câu hỏi (từ trang 64 đến trang 71).

Cách tiếp cận của giáo trình đi tuần tự từ mức độ khái niệm tổng quan, mô hình hóa dữ liệu trừu tượng (mô hình Thực thể - Kết hợp ERD của Peter Chen, mô hình mạng, mô hình phân cấp), chuyển giao sang mô hình dữ liệu quan hệ toán học của E. F. Codd, hiện thực hóa bằng ngôn ngữ chuẩn SQL, kiểm soát ngữ nghĩa dữ liệu thông qua ràng buộc toàn vẹn, hoàn thiện thiết kế bằng lý thuyết phụ thuộc hàm và các dạng chuẩn hóa, cuối cùng là kỹ thuật tối ưu hóa câu truy vấn. Điểm đặc thù của tài liệu là tính chặt chẽ trong việc liên kết giữa đại số quan hệ hình thức và cú pháp truy vấn cơ sở dữ liệu thực nghiệm.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung 6 chương của giáo trình phản ánh tiến trình thiết kế và khai thác cơ sở dữ liệu:

1. Chương 1 - Tổng quan về Cơ sở Dữ liệu: Khảo sát sự chuyển dịch từ lưu trữ tập tin truyền thống (xử lý bằng COBOL, FORTRAN, PASCAL, BASIC với nhược điểm phụ thuộc cấu trúc, dư thừa dữ liệu và thiếu nhất quán) sang hệ CSDL. Giới thiệu kiến trúc 3 mức theo tiêu chuẩn ANSI/X3/SPARC (Mức lược đồ ngoài, Mức quan niệm, Mức lược đồ vật lý) cùng tính độc lập dữ liệu (vật lý và logic). Phân tích cấu trúc hệ quản trị CSDL (DBMS) gồm Ngôn ngữ Định nghĩa Dữ liệu (DDL), Ngôn ngữ Thao tác Dữ liệu (DML) và Từ điển Dữ liệu (Data Dictionary). Trình bày 4 mô hình dữ liệu: Mô hình Thực thể - Kết hợp (ERD - Peter Chen, 1978 với thực thể, thuộc tính, bản số min-max), Mô hình Mạng, Mô hình Phân cấp và Mô hình Quan hệ kèm thuật toán chuyển đổi giữa các mô hình.
2. Chương 2 - Mô hình Dữ liệu Quan hệ: Phân tích mô hình do E. F. Codd đề xuất năm 1970. Định nghĩa các khái niệm: Thuộc tính (Attribute), Miền giá trị ($Dom$), Giá trị Rỗng ($NULL$), Lược đồ quan hệ $Q(A_1, \dots, A_n)$, Tân từ $||Q||$, Bộ ($Tuple$), Thể hiện quan hệ $T_Q$, Siêu khóa ($Super\text{ }Key$), Khóa chỉ định ($Candidate\text{ }Key$) và Khóa chính ($Primary\text{ }Key$). Trình bày 5 phép toán tập hợp (Hội $\cup$, Giao $\cap$, Hiệu $-$, Tích Descartes $\times$, Bù) và 4 phép toán quan hệ cốt lõi: Phép chiếu ($\Pi$), Phép chọn ($\sigma$), Phép kết ($\bowtie$ gồm $\theta$-kết, kết bằng, kết tự nhiên) và Phép chia ($\div$).
3. Chương 3 - Ngôn ngữ Hỏi có Cấu trúc (SQL): Tóm lược tiến trình chuẩn hóa SQL (SEQUEL trên System R năm 1978, SQL-86, SQL-89, SQL-92, SQL-99). Chi tiết cú pháp và thứ tự thực thi câu lệnh truy vấn dữ liệu SELECT: $$\text{FROM} \longrightarrow \text{WHERE} \longrightarrow \text{GROUP BY} \longrightarrow \text{HAVING} \longrightarrow \text{SELECT} \longrightarrow \text{ORDER BY}$$ Khai thác các toán tử so sánh, toán tử logic, toán tử mẫu (LIKE), khoảng (BETWEEN), tập hợp (IN, NOT EXISTS, ALL, ANY/SOME) và các hàm tổng hợp (SUM, MAX, MIN, AVG, COUNT). Hướng dẫn nhóm lệnh DDL (CREATE TABLE, ALTER TABLE, DROP TABLE cùng các ràng buộc PRIMARY KEY, FOREIGN KEY, UNIQUE, CHECK) và DML (INSERT INTO, DELETE, UPDATE, UNION).
4. Chương 4 - Ràng buộc Toàn vẹn (RBTV): Phân tích 3 yếu tố của một RBTV gồm: Bối cảnh, Điều kiện và Tầm ảnh hưởng (trên các thao tác Thêm, Xóa, Sửa). Phân loại RBTV theo phạm vi:
   • Bối cảnh một quan hệ: RBTV miền giá trị, RBTV liên thuộc tính, RBTV liên bộ (tính duy nhất của khóa).
   • Bối cảnh nhiều quan hệ: RBTV phụ thuộc tồn tại (khóa ngoại), RBTV liên bộ - liên quan hệ, RBTV liên thuộc tính - liên quan hệ.
   • RBTV do chu trình trong đồ thị Lược đồ CSDL: Trùng lắp, con đường phụ thuộc, chu trình giả. Xây dựng ma trận Bảng mô tả tầm ảnh hưởng của lược đồ CSDL.
5. Chương 5 - Lý thuyết Thiết kế CSDL: Khảo sát công cụ Phụ thuộc hàm ($X \to Y$), PTH hiển nhiên, PTH nguyên tố và đồ thị phụ thuộc hàm. Trình bày Hệ tiên đề Armstrong (Phản xạ, Thêm vào, Bắc cầu) và các luật dẫn suy diễn (Phân rã, Hội, Bắc cầu giả). Định nghĩa bao đóng tập phụ thuộc hàm $F^+$, phủ tối tiểu, bao đóng của tập thuộc tính $X^+_F$ và thuật toán tìm $X^+$. Thuật toán xác định khóa của lược đồ quan hệ. Phân tích mục tiêu chuẩn hóa, các dạng chuẩn 1NF, 2NF, 3NF, Dạng chuẩn Boyce-Codd (BCNF) và phương pháp phân rã bảo toàn thông tin/phụ thuộc hàm.
6. Chương 6 - Tối ưu hóa Câu hỏi: Trình bày nguyên tắc tổng quát trong tối ưu hóa truy vấn và các kỹ thuật tối ưu hóa cây biểu thức đại số quan hệ (đẩy phép chọn $\sigma$ và phép chiếu $\Pi$ xuống trước phép tích $\times$ hoặc phép kết $\bowtie$).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống lý thuyết dựa trên 3 trụ cột toán học và khoa học máy tính:

• Lý thuyết tập hợp và đại số quan hệ: Định nghĩa cấu trúc bảng dữ liệu 2 chiều dưới dạng quan hệ toán học $R \subseteq Dom(A_1) \times \dots \times Dom(A_n)$ và các phép biến đổi toán tử hình thức.
• Logic toán và hệ tiên đề: Vận dụng hệ tiên đề Armstrong để chứng minh tính tương đương của các phụ thuộc hàm, thiết lập thuật toán xác định bao đóng và tìm tập khóa tối tiểu.
• Lý thuyết đồ thị: Sử dụng đồ thị vô hướng để phát hiện chu trình ràng buộc dữ liệu trong lược đồ CSDL và đồ thị có hướng để biểu diễn mạng phụ thuộc hàm.

Kỹ năng phát triển

Người học tiếp thu giáo trình sẽ hoàn thiện các nhóm kỹ năng:

• Kỹ năng phân tích và mô hình hóa: Chuyển đổi yêu cầu nghiệp vụ quản lý thực tế (như bài toán quản lý mượn sách thư viện, quản lý bán hàng siêu thị, quản lý giải đấu câu lạc bộ) thành mô hình ERD, chuẩn hóa bản số $(min, max)$, sau đó chuyển dịch sang lược đồ quan hệ.
• Kỹ năng thao tác và truy vấn dữ liệu: Viết biểu thức đại số quan hệ và chuyển đổi tương đương sang câu lệnh SQL chuẩn; sử dụng thành thạo các câu truy vấn con lồng nhau (subqueries) và hàm thống kê gom nhóm.
• Kỹ năng thẩm định và chuẩn hóa lược đồ: Phát hiện các dị thường thao tác (thêm, xóa, sửa), tính toán bao đóng tập thuộc tính $X^+$, xác định các dạng chuẩn (1NF, 2NF, 3NF, BCNF) và thực hiện phân rã lược đồ để loại bỏ dư thừa dữ liệu.
• Kỹ năng kiểm soát toàn vẹn: Xây dựng bảng tầm ảnh hưởng để xác định chính xác các điểm cần kích hoạt kiểm tra tính hợp lệ dữ liệu trong các giao tác CSDL.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo cấu trúc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết hình thức và bài tập thực hành ứng dụng, tương ứng với tỷ lệ phân bổ 45 tiết lý thuyết và 30 tiết thực hành.

Phương pháp sư phạm và cấu trúc bài tập

Mỗi chương học trong giáo trình đều tuân thủ tiến trình sư phạm 4 bước:

1. Dẫn nhập vấn đề: Nêu rõ sự cần thiết của khái niệm từ bài toán quản lý thực tiễn (ví dụ: giải thích lý do cần mô hình CSDL thông qua sự trùng lắp thông tin giữa hệ thống tiền lương, nhân sự và hưu trí).
2. Định nghĩa hình thức: Sử dụng các công thức toán học, ký hiệu logic, tân từ $||Q||$ để chuẩn hóa khái niệm.
3. Minh họa cụ thể: Trình bày bảng dữ liệu mẫu và các bước thực thi mẫu (ví dụ: minh họa phép Theta-kết trên quan hệ $Q_1(ABC)$ và $Q_2(DE)$, từng bước lặp của thuật toán tính bao đóng $X^+$).
4. Hệ thống bài tập cuối chương: Cung cấp các đề bài tình huống nghiệp vụ toàn diện để sinh viên tự rèn luyện.

Nghiệp vụ và case studies tiêu biểu trong tài liệu

Tài liệu cung cấp các bài toán mẫu và bài tập tình huống thực tế:

• Hệ thống Quản lý Bán hàng / Đơn đặt hàng: Khảo sát lược đồ gồm HH(MSHH, TenHH, DVT, SoTon, DG), KH(MSKH, TenKH, DC, DT, Fax), DDH(SoDDH, NgayLap, MSKH), CTDDH(SoDDH, MSHH, SL, Dg, GiamGia) để minh họa các phép chiếu, chọn, kết, truy vấn SQL và các loại ràng buộc toàn vẹn khóa ngoại/liên bộ.
• Hệ thống Quản lý Mượn sách Thư viện: Khảo sát các quan hệ Sach, The_DG, Muon, Le_Phi với các quy tắc ràng buộc bản số và giới hạn số lượng sách được mượn.
• Hệ thống Quản lý Điểm Sinh viên: Khảo sát quan hệ SinhVien, Lop, MonHoc, KQHT để minh họa mô hình phân cấp, mô hình mạng và chuyển dịch sang mô hình quan hệ.
• Hệ thống CSDL Địa lý Việt Nam: Lược đồ gồm Tinh_TP, Mien, BG, Lang_Gieng phục vụ giải các bài toán truy vấn SQL phức tạp sử dụng phép kết lồng, toán tử ALL, INNER JOIN và gom nhóm.
• Hệ thống Quản lý Thi đấu Thể thao: Lược đồ 8 quan hệ (CLB, DOI, TRANDAU, DOI_TD, PHONG, LUA_TUOI, VDV, DANGKY_THIDAU) với hệ thống tân từ phức tạp phục vụ rèn luyện viết truy vấn SQL nâng cao.

Hướng dẫn tự học và đánh giá

• Sinh viên cần thực hiện tính toán thủ công các phép toán đại số quan hệ và thuật toán tìm bao đóng trên giấy trước khi cài đặt câu lệnh trên máy tính.
• Các bài tập thiết kế cần được kiểm chứng thông qua việc dựng bảng, nhập dữ liệu mẫu và chạy thử nghiệm trên các phần mềm hệ quản trị CSDL như MS Access, SQL Server hoặc Oracle.

---

Điểm nổi bật và cập nhật của giáo trình

Giáo trình của tác giả Cao Tùng Anh mang các đặc điểm học thuật và cập nhật kỹ thuật:

• Bám sát các tiêu chuẩn quốc tế: Tài liệu tích hợp các quy chuẩn nền tảng của ngành khoa học dữ liệu, bao gồm mô hình phân rã 3 mức của ủy ban tiêu chuẩn ANSI/X3/SPARC, lý thuyết mô hình thực thể liên kết (ERD) do Peter Chen đề xuất năm 1978, và mô hình dữ liệu quan hệ của E. F. Codd (1970).
• Hệ thống hóa tiến trình chuẩn hóa SQL: Tài liệu cập nhật lịch sử phát triển của ngôn ngữ SQL từ bản cài đặt đầu tiên SEQUEL trên hệ thống System R (IBM DB/2 năm 1978), qua chuẩn SQL-86, SQL-89, SQL-92 cho đến các bổ sung của SQL-99.
• Tính thực chứng và sư phạm cao: Thay vì chỉ trình bày cú pháp lý thuyết trừu tượng, giáo trình đưa ra các bài giải đề nghị chi tiết cho các bài toán truy vấn phức tạp (như bài toán tìm tỉnh có diện tích lớn hơn tất cả các tỉnh láng giềng bằng cả 2 cách: dùng truy vấn gom nhóm phụ GROUP BY kết hợp INNER JOIN và dùng toán tử logic >= ALL).
• Liên hệ chặt chẽ giữa đại số quan hệ và SQL: Giáo trình chỉ ra sự tương ứng trực tiếp giữa các toán tử đại số quan hệ ($\Pi, \sigma, \bowtie, \cup, -, \div$) với các mệnh đề trong câu lệnh SQL (SELECT, WHERE, JOIN, UNION, EXISTS/NOT EXISTS), giúp người học hiểu rõ bản chất toán học của các lệnh truy vấn.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng và điều kiện tiên quyết:

Nhóm đối tượng	Mục đích và phương thức sử dụng
Sinh viên năm 3 ngành Công nghệ Thông tin	Sử dụng làm tài liệu học tập chính quy cho học phần Cơ sở Dữ liệu (4 ĐVHT); hoàn thành 45 tiết học lý thuyết và 30 tiết thực hành trên phòng máy.
Sinh viên các ngành Kỹ thuật / Hệ thống thông tin	Sử dụng làm tài liệu tham khảo để nắm vững nguyên lý tổ chức dữ liệu, cách thức mô hình hóa ERD và kỹ năng viết mã lệnh SQL.
Giảng viên chuyên ngành	Sử dụng làm đề cương bài giảng, khai thác ngân hàng bài tập tình huống (Quản lý siêu thị, Thư viện, Giải thi đấu CLB) để xây dựng bài kiểm tra và đề thi.
Lập trình viên và người tự học	Sử dụng làm tài liệu tra cứu các thuật toán cốt lõi: thuật toán tìm bao đóng thuộc tính $X^+$, thuật toán tìm khóa tối tiểu và kỹ thuật tối ưu hóa biểu thức đại số quan hệ.

Yêu cầu kiến thức tiên quyết: Người học cần trang bị trước kiến thức về:

1. Nhập môn Tin học và Kỹ thuật lập trình (nắm vững các kiểu dữ liệu cơ bản, cấu trúc điều khiển).
2. Cấu trúc dữ liệu và giải thuật (hiểu về danh sách, mảng, cây, đồ thị và con trỏ).
3. Toán rời rạc (nắm vững lý thuyết tập hợp, quan hệ, logic mệnh đề và logic vị từ).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được thiết kế chuẩn mực cho sinh viên đại học năm thứ 3 chuyên ngành Công nghệ Thông tin hoặc các ngành kỹ thuật liên quan, cần học phần nền tảng về tổ chức, quản lý và khai thác dữ liệu.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần có kiến thức cơ sở về lập trình máy tính, cấu trúc dữ liệu - giải thuật và toán rời rạc (đặc biệt là lý thuyết tập hợp, ánh xạ và logic toán) để tiếp thu các nội dung đại số quan hệ, hệ tiên đề Armstrong và phụ thuộc hàm.

3. Điểm khác biệt về mặt cấu trúc của giáo trình này là gì?

Giáo trình dành hẳn một chương chuyên biệt (Chương 4) để đi sâu vào lý thuyết và bảng tầm ảnh hưởng của Ràng buộc Toàn vẹn (RBTV), phân tích chi tiết các ràng buộc do chu trình trong đồ thị lược đồ CSDL tạo ra (trùng lắp, con đường phụ thuộc, chu trình giả) – nội dung thường bị giản lược trong các tài liệu tổng quan.

4. Làm sao để tự học và nắm vững kiến thức trong giáo trình hiệu quả?

Người học nên kết hợp học lý thuyết theo cặp nội dung:

• Học phép toán đại số quan hệ (Chương 2) song song với cú pháp SQL tương ứng (Chương 3).
• Học lý thuyết phụ thuộc hàm (Chương 5A) đi liền với giải thuật chuẩn hóa lược đồ dữ liệu (Chương 5B).
• Tự giải toàn bộ các bài tập phân tích ERD và viết truy vấn mẫu trên giấy, sau đó cài đặt thực tế trên DBMS (MS Access, SQL Server hoặc Oracle) để kiểm chứng kết quả.

5. Giáo trình giới thiệu và kế thừa từ những tài liệu tham khảo nào?

Giáo trình được xây dựng dựa trên danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành uy tín được liệt kê tại trang 2:

1. Nhập môn cơ sở dữ liệu – Đồng Thị Bích Thủy, Nguyễn An Tế.
2. Cơ sở dữ liệu – Lý thuyết và thực hành – Nguyễn Bá Tường.
3. Cơ sở dữ liệu – Đỗ Trung Tuấn.
4. Lý thuyết thiết kế cơ sở dữ liệu – Jeffrey D. Ullman.
5. Bài tập Cơ sở dữ liệu – Nguyễn Xuân Huy, Lê Hoài Bắc.

---

Kết luận

Giáo trình Cơ sở Dữ liệu của tác giả Cao Tùng Anh là tài liệu học thuật hoàn chỉnh, chuẩn hóa toàn bộ khối kiến thức nền tảng về cơ sở dữ liệu quan hệ cho bậc đào tạo đại học. Lộ trình tài liệu dẫn dắt người học từ việc phân tích thế giới thực (ERD), hình thức hóa toán học (Đại số quan hệ), hiện thực hóa ngôn ngữ (SQL), bảo đảm an toàn dữ liệu (Ràng buộc toàn vẹn), thiết kế tối ưu (Phụ thuộc hàm và Chuẩn hóa 1NF - BCNF) cho đến xử lý nâng cao (Tối ưu hóa câu hỏi). Sự kết hợp giữa lý thuyết chứng minh chặt chẽ và hệ thống bài tập tình huống thực tế giúp người học phát triển năng lực thiết kế và xây dựng các hệ thống phần mềm quản lý dữ liệu trong thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1: Bài 1: Thiết lập mô hình quan niệm dùng quản lý việc cho mượn sách tại một thư viện (Xem tại chỗ hoặc mang về nhà) với các quy tắc quản lý như sau: - Sách gồm mã sách, tên, nguyên tác (tiếng Việt hoặc nước ngoài), tác giả. Sách được phân chia theo thể loại gồm MaTL và tên thể loại. - Đọc giả muốn mượn sách phải lập thẻ Đọc giả. Thẻ ghi nhận các thông tin gồm: MaDG, Ten DG, địa chỉ, ngày cấp, thông tin các sách đã mượn, ngày mượn, ngày trả.

Hàng năm, Đọc giả phải đóng lệ phí để gia han thẻ mới được mượn sách, trên sổ có ghi thêm thông tin: Năm, Ngày nộp, Số tiền. Bài giai mau : Bước † : Xây dựng mô hình thực thể kết hợp (ERD) : — (11) THUỘ [| sách e MSSH đen C (1,n) Thể Loại s MSTL le Tên TL e TênSH e Nguyên Tác Mượn Thé DG (1,n) son, VO) se Tác Giả Nam NgMượn_Ì (o,n|ls MSDG 0) EPH le Nam aan” J » TenDG + DiaChi NgàyNộp Số Tiền e Ngày GV.Cao Tùng Anh Giao trình cơ sở dự liệu Trang 14 Dước 2 : Xây dựng mô hình phân cấp (hoặc mô hình mạng): Thể Loại tin Sach | | Thé BG N Bước 3 Xây dựng mô hình quan hệ: 1 nl| Thể Loại Sách » MSTL » MSSH e TênTL e TênSH s Nguyên Tác || Í n ThẻÐ@ |1 "| Lạ Phí © Tac Gia se MSDG MSDG s MSTL 11. TenDG Nam e DiaChi NgàyNộp e Ngày Bố Tiền Bài2 : Hãy lập mô hình thực thể kết hợp và mô hình quan hệ cho bài toán quản lý siêu thị với các quy tắc như sau: a) Siêu thị chia thành nhiều khu vực, mỗi khu vực được đánh 1 mã số và có 1 tên, chuyên bán 1 loại mặt hàng nào đó,có 1 người quản lý và nhiều nhân viên làm việc trong khu vực đó. b) Mỗi mặt hàng trong siêu thị có thể cung cấp bởi nhiều nhà cung ứng.

Mỗi nhà cung ứng cần lưu tên công ty, địa chỉ, số phone, số fax và các mặt hàng mà nhà cung ứng đó cung cấp. c) Mỗi khách hàng mua hàng thì chọn lựa hàng và sau đó đến quầy tính tiền. Ở quầy tính tiền sẽ in ra 1 bill gồm số hóa đơn, ngày lập hóa đơn, tên khách mua, và danh sách các mặt hàng mua kèm theo đơn giá bán. d) Đối với khách hàng mua sỉ thì phải lưu trữ lại họ tên khách, địa chỉ, số phone, số fax.

e) Các nhân viên làm việc được lưu trữ các thành phần: Msnv, họ tên, ngày sinh, địa chỉ, ngày vào làm việc, và khu vực mà nhân viên đó trực thuộc.Cao Tùng Anh Giao trình cơ sở dự liệu Trang 15 Chương 2 MÔ HÌNH DỮ LIỆU QUAN HỆ Giới thiệu : Mô hình dữ liệu quan hệ (được gọi tắt là Mô Hình Quan Hệ (MHQH) do E. Codd đề xuất vào năm 1970. Ưu điểm của MHQH nhờ vào các đặc tính : «Tính Đơn giản: nhờ vào việc biểu diễn dữ liệu dưới dạng bảng, rất tự nhiên đối với người sử dụng không phải là cán bộ tin học, thuận lợi trong việc mô tả và thiết kế lược đồ quan niệm dữ liệu. e Tinh chặt chẽ của khái niệm: cho phép dùng các công cụ toán học và công cụ thuật toán biễu diễn các-thao tác truy xuất dữ liệu và các ràng buộc dữ liệu.

Các Khái Niệm Cơ Bản: †- Thuộc tính (Attribute): Là các đặc tính riêng biệt của mỗi đối tượng được quản lý. Thuộc tính được xác đỉnh bởi: a) Tên gọi: Thuờng được đặt một cách gợi nhớ, không nên đặt trùng tên 2 thuộc tính của 2 loại đối tượng khác nhau. Ví dụ: Loại đối tượng SinhVien, và GiangVien đều có thuộc tính tên thì đặt là : TenSV, TenGV. Qui ước: Trong lý thuyết, Dùng các chữ in hoa đầu tiên đại diện cho tên các thuộc tính.

b) Kiểu dữ liệu: Vô hướng:Số, văn bản, Boolean; Có cấu trúc: Date/Time. c) Mién gia tri (Domain): Ky hiệu Dom(A) Ví dụ: Điểm có miền giá trị 0.10 , Dom(Ngày_ Sinh) c [1,31]x[1,12]x[1900,2023J Qui ước: Miền giá trị còn chứa thêm gia tri R6ng (NULL) đặt trưng cho 1 trong 2 ngữ nghiã : Chưa xác định tại thời điểm đang xét hay Không thể xác định. Vi du: TinhTrangGiaDinh: chia gia tri rỗng khi chưa xác định Ví dụ: Quan hệ Nhân viên, Quân Lý Bởi: Mỗi nhân viên sẽ báo cáo kết quả thực hiện cho 1 người tổ trưởng. 2- Lược đồ quan hé:(Relation Schema) GV.Cao Tùng Anh Giao trình cơ sở dự liệu Trang 16 Một lược đồ quan hệ là một sự biểu diễn các đối tượng có chung các thuộc tính.

Ví dụ: Loại đối tượng tồn tại khách quan: Sinh viên, giảng viên, đơn đặt hàng. Loại đối tượng trưù tượng: Thời khóa biểu, công nợ khách hàng. Một LĐQH gồm có: a) Một tên gọi. Qui ước: Trong Lý thuyết, Dùng ký tự in hoa như: Q, H.

b) Một tập hợp hữu hạn các thuộc tính A1 ,; A2,.,An} se _ Số thuộc tính của 1 LĐQH là gọi là số ngôi của LDQH, ký hiệu: Card(Q'). e LDQH Q với tập thuộc tính A1,., An được ký hiệu: Q(A1,.,An) c) Một Tân từ, Ký hiệu:IIQII, dùng mô tả ý nghiã của LĐQH, các quy tắc, qui định giá trị và sự liên hệ của các thuộc tính. Ví dụ: LĐQH KetQuaHT(MSSV, MSMon, HocKy, DiemL1,DiemL2) Tân từ: Mỗi môn học (MSMon) trong mét hoc ky (HocKy) sinh viên được thi tối đa 2 lần. Ví dụ:LĐQH KhachHang(MSKH, TenKH,DiaChi, SoDT) Tân từ: Mỗi khách hàng có một mã số (MSKH) để phân biệt với các khách hàng khác, phải có tên (TENKH), dia chi (DiaChi), xác định và có thể có hay không có điện thoại (SoDT).

3- Bộ (Tuple / Record /Row) Một bộ của một LĐQH Q là tập giá trị thuộc tính của một đối tượng thỏa mãn tân từ IIQII.xDom(An) và IIQ(q)lI=TRUE Ví dụ: q=(DHKHTN, Đại học Khoa Học Tự nhiên, 8124321) 4- Quan hệ (Relation) Một quan hệ của một lược đồ quan hệ Q, ký hiệu To, là một tình trạng, một thể hiện của lược đồ quan hệ Q ở một thời điểm nào đó. Khi đó quan hệ Tạ chứa các bộ q có giá trị cụ thể thỏa mãn tân từ của lược đồ quan hệ Q: Ta = { q= (a1,a2,., an) / ai Dom(A¡), IIQ(q)ll = TRUE } GV.Cao Tùng Anh Gíao trình cơ sở dự liệu Trang 17 5- Lược đồ cơ sở dữ liệu: Một lược đồ cơ sở dữ liệu Cla 1 tập hợp các lược đồ quan hệ , Ký hiệu: C={Qi]h-: 6- Tình trạng của LÐ CSDL: Là tập hợp các quan hệ TGi của các lược đồ quan he Qi trong lược đồ cơ sở dữ liệu € ={ Qi }ey Ky hiéu: TC= { TQi}‘4 7- Siêu khóa và khóa của một quan hệ: Cho một lược đồ quan hệ Q(A1, A2,.,An) a) Siêu khóa (Super Key): Tập thuéc tinh S, S Q*, gọi là Siêu khóa (Super Key) của lược đồ quan hệ Q nếu S có thể dùng làm cơ sở để phân biệt 2 bộ khác nhau tùy ý.S thì q1 = q2 Qui định: s _ Một lược đồ quan hệ Q luôn luôn có ít nhất 1 siêu khóa và có thể có nhiều siêu khóa. e Thuộc tính tham gia vào siêu khóa không được chứa giá trị rỗng Vi du: KhachHang(MSKH, TenKH, DIACHI, SoDT) có các siêu khóa: S1={MSKH), S2={MSKH, TenKH), S3 = (MSKH,DiaChi); S4 = {MSKH, TenkH, DiaChi} b) Khóa chỉ định (Candidate Key) hay khéa néi: Là một siêu khóa tối tiểu không chứa bất kỳ một siêu khóa nào. Vi du: S1={MSKH} Nếu có nhiều khóa chỉ định, khi cài đặt nên chọn một khóa chỉ định làm khóa chính (Primary key) cho việc truy xuất đến các bộ.

Các khóa chỉ định còn lại được xem là các khóa phụ (Secondary key) hay khóa tương đương. c) Thuộc tính khóa: Các thuộc tính tham gia vào khóa gọi là thuộc tính khóa d) thuộc tính không khóa: Các thuộc tính không tham gia vào khóa gọi là các thuộc tính không khóa.Cao Tùng Anh Gíao trình cơ sở dự liệu Trang 18 lI- Ngôn Ngữ Đại số Quan hệ: Để truy xuất, khai thác lược đồ CSDL. Codd định nghiã các toán tử chính để thao tác trên các quan hệ: -_ 5 toán tử tương ứng với 5 toán tử truyền thống trên tập hợp: Hội, Giao, Hiệu, Tích, Bù. - 4 toán tử đặt thù cho các thao tác trên các quan hệ: Chiếu, chọn, kết, chia.

A- Các Phép Toán Tập Hợp: 1- Phép Hội: (Union) a- Định nghiã: Giả sử Q1 và Q2 là 2 lược đồ quan hệ có cùng tập thuộc tính {A1,A2,.,An} Hội 2 lược đồ quan hệ Q1, Q2 hình thành 1 lược đồ quan hệ mới có cùng tập thuộc tính {A1,A2,.,An} và chứa tất cả các bộ của 2 quan hệ Q1 và Q2.,An} - TQ3=TQ1UTQ2={q/ qe TQ1 Hodc qe TQ2} Ví dụ: Hội 2 Quan hệ Sinh Viên. Tsinhvien-1 : MaSV | TenSV Phai SV03_ | Nguyễn Hòa Nam 3V04_ | Phạm Bằng Nam SV05 Ng Thị Hoa Nu Tsinhvien-2 : MaSV | TenSV Phai SV07 Ng Văn Minh Nam SV08_ | Phạm Bằng Nam Tsinhvien-1 U Tsinhvien-2 = MaSV_| TenSV Phai SV03_ | Nguyễn Hòa Nam S3V04_ | Phạm Bằng. Nam SV05 Ng Thi Hoa Nu SV07 | Ng Văn Minh Nam SV08_ | Phạm Bằng Nam - QV.Cao Tùng Anh Giao trình cơ sở dự liệu | Trang 19 2- Phép Giao:(Intersection) Định nghiã: Giả sử Q1 và Q2 là 2 lược đồ quan hệ có cùng tập thuộc tính {A1,A2,.,An} Giao của 2 lược đồ quan hệ Q1, Q2 hình thành 1 lược đồ quan hệ Q3 có cùng tập thuộc tính {A1,A2,.,An} và chứa các bộ vừa thuộc Q1 vừa thuộc Q2. Kýhiệu: Q3=Q1nQ2 Qa†= {A1,A2,.,An} T@Q3= TQ1¬TQ2 =(q/ qe TQ1 và qe TQ2) Ví dụ: Giao 2 quan hệ sinh viên Tsinhvien-1 ; MaSV |TenSV „ Phai SV03_ | Nguyễn Hòa Nam SV04_ | Phạm Bằng Nam SV05 Ng Thi Hoa Nu Tsinhvien-2 : MaSV _ | TenSV Phai SV04_ | Phạm Bằng Nam 3V08 |Phạm Bằng |Nam Tsinhvien-1 ¬ Tsinhvien-2 = MaSV |TenSV Phai SV04_ | Phạm Bằng Nam 3- Phép Hiệu: (Minus) Định nghiã: Giả sử Q1 và Q2 là 2 lược đồ quan hệ có cùng tập thuộc tính {A1,A2,.,An} Hiệu của 2 lược đồ quan hệ Q1, Q2 hình thành 1 lược đồ quan hệ mới có cùng tập thuộc tính {A1,A2,.,An} và chứa các bộ thuộc Q1 nhưng không thuộc Q2 Ký hiệu: Q3=Q1-Q2 Q3”= {A1,A2,.,An} TQ3= TQ1- TQ2={q/qc TQ1 và q $¿ TQ2) Ví dụ: Hiệu 2 quan hệ Sinh viên.Cao Tùng Anh Giao trình cơ sở dự liệu Trang 20 Tsinhvien-1 : © MaSV | TenSV ° Phai S3V03 | Nguyễn Hòa | Nam SV04_ | Phạm Bằng Nam SV05 Ng Thi Hoa Nu Tsinhvien-2 : MaSV_ | TenSV Phai 3V04_ | Phạm Bằng | Nam SV08_ | Phạm Bằng Nam Tsinhvien-1 - Tsinhvien-2 = MaSV_ |TenSV Phai SV03_ | Nguyễn Hòa Nam SV05_ | Ng Thị Hoa Nu 4- Phép Tich Descartes: (Cartesian Product) Định nghiã: Giả sử Q1 có tập thuộc tính {A1,A2,.,An} Q2 có tập thuộc tính {B1,B2,.