Luận văn thạc sĩ về lý thuyết trong mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnu uet nghiên cứu một số khía cạnh lý thuyết trong mô hình csdl quan hệ luận văn ths công nghệ, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Vũ Chí Quang
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Lý Thuyết Trong Mô Hình Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT KẾT NỐI VÀ NỬA KẾT NỐI. ỨNG DỤNG TRONG TỐI ƢU HOÁ CÂU HỎI
• 3. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ BÀI TOÁN NP-C TRONG MÔ HÌNH QUAN HỆ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên cứu lý thuyết trong mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

Nghiên cứu lý thuyết trong mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ thông tin. Mô hình này được phát triển từ những năm 60 và đã trở thành nền tảng cho nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu hiện đại. Việc hiểu rõ các khái niệm cơ bản và nguyên lý hoạt động của mô hình này giúp nâng cao khả năng thiết kế và quản lý dữ liệu hiệu quả.

1.1. Khái niệm cơ bản về mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ sử dụng các bảng để tổ chức dữ liệu. Mỗi bảng bao gồm các hàng và cột, trong đó mỗi cột đại diện cho một thuộc tính và mỗi hàng là một bản ghi. Các thuộc tính phải tuân thủ các quy tắc nhất định để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

1.2. Lịch sử phát triển của mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ được giới thiệu bởi Edgar F. Codd vào năm 1970. Từ đó, nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu như Oracle, MySQL đã được phát triển dựa trên mô hình này, mang lại nhiều lợi ích cho việc quản lý và truy xuất dữ liệu.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu lý thuyết cơ sở dữ liệu quan hệ

Mặc dù mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ đã được áp dụng rộng rãi, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc tối ưu hóa và quản lý dữ liệu. Các vấn đề như phụ thuộc hàm, chuẩn hóa và tối ưu hóa truy vấn là những khía cạnh cần được nghiên cứu sâu hơn.

2.1. Phụ thuộc hàm và ảnh hưởng đến thiết kế cơ sở dữ liệu

Phụ thuộc hàm là một khái niệm quan trọng trong thiết kế cơ sở dữ liệu. Nó xác định mối quan hệ giữa các thuộc tính và ảnh hưởng đến việc chuẩn hóa dữ liệu. Việc hiểu rõ phụ thuộc hàm giúp giảm thiểu sự dư thừa và cải thiện tính toàn vẹn của dữ liệu.

2.2. Thách thức trong tối ưu hóa truy vấn

Tối ưu hóa truy vấn là một trong những thách thức lớn nhất trong cơ sở dữ liệu quan hệ. Các truy vấn phức tạp có thể dẫn đến hiệu suất kém. Nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa giúp cải thiện tốc độ truy xuất và xử lý dữ liệu.

III. Phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ hiệu quả

Có hai phương pháp chính trong thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ: phương pháp Bottom-Up và Top-Down. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng.

3.1. Phương pháp Bottom Up trong thiết kế cơ sở dữ liệu

Phương pháp Bottom-Up bắt đầu từ các chi tiết cụ thể và dần dần xây dựng lên mô hình tổng thể. Phương pháp này giúp đảm bảo rằng các yêu cầu cụ thể được đáp ứng và dữ liệu được tổ chức một cách hợp lý.

3.2. Phương pháp Top Down trong thiết kế cơ sở dữ liệu

Phương pháp Top-Down bắt đầu từ cái nhìn tổng thể và sau đó phân tích thành các phần nhỏ hơn. Phương pháp này giúp dễ dàng hình dung cấu trúc tổng thể của cơ sở dữ liệu và đảm bảo rằng tất cả các yếu tố cần thiết được xem xét.

IV. Ứng dụng thực tiễn của lý thuyết cơ sở dữ liệu quan hệ

Lý thuyết cơ sở dữ liệu quan hệ đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ quản lý doanh nghiệp đến nghiên cứu khoa học. Việc áp dụng lý thuyết này giúp cải thiện khả năng quản lý và truy xuất dữ liệu.

4.1. Ứng dụng trong quản lý doanh nghiệp

Trong quản lý doanh nghiệp, cơ sở dữ liệu quan hệ giúp tổ chức và quản lý thông tin khách hàng, sản phẩm và giao dịch một cách hiệu quả. Điều này giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác.

4.2. Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

Trong nghiên cứu khoa học, cơ sở dữ liệu quan hệ được sử dụng để lưu trữ và phân tích dữ liệu thí nghiệm. Việc sử dụng mô hình này giúp các nhà nghiên cứu dễ dàng truy xuất và xử lý dữ liệu, từ đó rút ra các kết luận chính xác.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu lý thuyết cơ sở dữ liệu quan hệ

Nghiên cứu lý thuyết trong mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của các hệ thống cơ sở dữ liệu.

5.1. Tương lai của mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ sẽ tiếp tục phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy có thể được tích hợp để cải thiện khả năng xử lý dữ liệu.

5.2. Nghiên cứu các mô hình cơ sở dữ liệu mới

Ngoài mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ, các mô hình mới như cơ sở dữ liệu phân tán và cơ sở dữ liệu NoSQL cũng đang được nghiên cứu. Việc kết hợp các mô hình này có thể mang lại nhiều lợi ích cho việc quản lý dữ liệu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cơ sở dữ liệu quan hệ (CSDL quan hệ) là một trong những lĩnh vực trọng yếu của công nghệ thông tin, được phát triển mạnh mẽ từ những năm 1960 và hiện nay vẫn giữ vai trò trung tâm trong quản trị dữ liệu. Theo báo cáo của ngành, các hệ quản trị CSDL quan hệ như ORACLE, MS SQL, DBASE vẫn được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực như kinh tế, khoa học kỹ thuật và đời sống xã hội. Tuy nhiên, với sự phát triển của các hệ thống phân tán và nhu cầu xử lý dữ liệu ngày càng phức tạp, việc nghiên cứu các khía cạnh lý thuyết trong mô hình CSDL quan hệ trở nên cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế, tối ưu hóa truy vấn và đánh giá độ phức tạp thuật toán.

Luận văn tập trung nghiên cứu ba nội dung chính: (1) Lý thuyết thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ, bao gồm các phương pháp Bottom-Up và Top-Down, các khái niệm về phụ thuộc hàm và chuẩn hóa; (2) Lý thuyết kết nối và nửa kết nối, đặc biệt ứng dụng trong tối ưu hóa câu hỏi phân tán; (3) Đánh giá độ phức tạp thuật toán trong mô hình quan hệ, với trọng tâm là các bài toán NP-C. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các mô hình dữ liệu quan hệ, các thuật toán tối ưu hóa truy vấn và các bài toán phức tạp trong CSDL phân tán, được khảo sát và phân tích trên cơ sở lý thuyết và ví dụ minh họa thực tế.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả thiết kế và vận hành các hệ quản trị CSDL quan hệ, đặc biệt trong môi trường phân tán, góp phần giảm chi phí truyền tải dữ liệu, tăng tốc độ xử lý và đảm bảo tính toàn vẹn thông tin. Các kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ phát triển các mô hình cơ sở dữ liệu mới như CSDL phân tán và CSDL suy diễn, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của các hệ thống thông tin hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên nền tảng lý thuyết thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ, tập trung vào hai phương pháp thiết kế chính: Bottom-Up và Top-Down. Phương pháp Bottom-Up bắt đầu từ việc xác định các thuộc tính và phụ thuộc hàm trong thực tế, sau đó chuẩn hóa các lược đồ quan hệ qua các dạng chuẩn như 1NF, 2NF, 3NF, BCNF nhằm tránh dư thừa dữ liệu và dị thường cập nhật. Phương pháp Top-Down sử dụng mô hình thực thể liên kết (ER) để mô hình hóa các đối tượng và mối quan hệ, sau đó ánh xạ sang mô hình quan hệ theo các nguyên tắc chuẩn.

Lý thuyết kết nối và nửa kết nối được áp dụng để phân tích tính toàn vẹn và hiệu quả của các phép nối trong truy vấn dữ liệu, đặc biệt trong môi trường CSDL phân tán. Các khái niệm như kết nối không mất thông tin, kết nối mất thông tin, và đồ thị biểu diễn lược đồ quan hệ được sử dụng để đánh giá tính hợp lệ và tối ưu của các phép nối.

Ngoài ra, luận văn nghiên cứu độ phức tạp thuật toán trong mô hình quan hệ, tập trung vào các bài toán NP-C như bài toán siêu khóa và bài toán quyết định thuộc tính khóa, nhằm đánh giá khả năng xử lý và giới hạn tính toán trong các hệ CSDL.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính của nghiên cứu là các tài liệu học thuật, sách chuyên khảo về cơ sở dữ liệu quan hệ, lý thuyết thuật toán và các bài báo khoa học liên quan đến tối ưu hóa truy vấn và độ phức tạp thuật toán. Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích lý thuyết: Trình bày và chứng minh các định nghĩa, định lý, thuật toán liên quan đến thiết kế CSDL, lý thuyết kết nối, nửa kết nối và phân loại bài toán NP-C.
• Mô phỏng và ví dụ minh họa: Sử dụng các ví dụ thực tế như mô hình quản lý công ty, các phép toán đại số quan hệ để minh họa các khái niệm và thuật toán.
• So sánh và đánh giá: Đánh giá hiệu quả của các phương pháp thiết kế và tối ưu hóa truy vấn dựa trên các tiêu chí như giảm kích thước quan hệ, chi phí truyền tải dữ liệu, và độ phức tạp tính toán.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2006 đến 2007, tập trung vào môi trường học thuật tại Đại học Quốc gia Hà Nội, Trường Đại học Công nghệ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ:

   • Phương pháp Bottom-Up và Top-Down đều có ưu điểm riêng, trong đó Bottom-Up giúp chuẩn hóa dữ liệu qua các dạng chuẩn (1NF đến BCNF) nhằm tránh dư thừa và dị thường cập nhật, còn Top-Down giúp mô hình hóa hệ thống một cách trực quan qua mô hình ER.
   • Ví dụ minh họa với mô hình quản lý công ty cho thấy việc áp dụng các nguyên tắc ánh xạ ER sang mô hình quan hệ giúp xây dựng các lược đồ quan hệ phù hợp, đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu.

2. Lý thuyết kết nối và nửa kết nối:

   • Kết nối không mất thông tin được xác định khi tồn tại phụ thuộc hàm giữa phần giao của hai lược đồ quan hệ và một trong hai lược đồ đó.
   • Đồ thị biểu diễn lược đồ quan hệ giúp phát hiện các trường hợp kết nối mất thông tin thông qua các miền liên thông mạnh và đồ thị con bị cấm.
   • Phép nửa kết nối được chứng minh là công cụ hiệu quả để giảm kích thước quan hệ trước khi thực hiện phép nối, từ đó giảm chi phí truyền tải và tăng tốc độ xử lý trong môi trường phân tán.
   • Ví dụ thực tế cho thấy phép nửa kết nối có thể giảm đáng kể số lượng bộ dữ liệu cần truyền, ví dụ từ quan hệ r có 6 bộ xuống còn 3 bộ sau khi áp dụng nửa kết nối với quan hệ s.

3. Độ phức tạp thuật toán và bài toán NP-C trong mô hình quan hệ:

   • Một số bài toán trong CSDL như xác định siêu khóa có lực lượng không quá m, hay quyết định một thuộc tính có phải khóa hay không, thuộc lớp NP-C, cho thấy giới hạn tính toán trong việc xử lý các truy vấn phức tạp.
   • Độ phức tạp của thuật toán kiểm tra kết nối mất thông tin không tầm thường được xác định là O(n^4), trong đó n là kích thước không gian lưu trữ các lược đồ quan hệ và phụ thuộc hàm.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các lý thuyết chuẩn hóa và thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ giúp giảm thiểu dư thừa và tăng tính toàn vẹn dữ liệu, phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế. So sánh với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã mở rộng và làm rõ hơn về các thuật toán kiểm tra kết nối không mất thông tin và nửa kết nối, đặc biệt trong bối cảnh CSDL phân tán.

Việc sử dụng phép nửa kết nối trong tối ưu hóa câu hỏi phân tán là một đóng góp quan trọng, giúp giảm chi phí truyền tải dữ liệu trên mạng, điều này rất phù hợp với thực tế mạng máy tính hiện nay có tốc độ truyền còn hạn chế và chi phí cao. Tuy nhiên, việc áp dụng phép nửa kết nối cũng làm tăng độ phức tạp thuật toán, đòi hỏi các giải pháp cân bằng giữa chi phí tính toán và lợi ích giảm tải truyền dữ liệu.

Ngoài ra, việc nhận diện các bài toán NP-C trong mô hình quan hệ cảnh báo về giới hạn khả năng xử lý các truy vấn phức tạp, từ đó thúc đẩy nghiên cứu các thuật toán xấp xỉ hoặc heuristics để giải quyết trong thực tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ như: biểu đồ E-R mô hình công ty, đồ thị biểu diễn lược đồ quan hệ, bảng so sánh kích thước quan hệ trước và sau khi áp dụng nửa kết nối, biểu đồ độ phức tạp thuật toán theo kích thước dữ liệu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp thiết kế kết hợp Bottom-Up và Top-Down

   • Mục tiêu: Tối ưu hóa thiết kế cơ sở dữ liệu, đảm bảo tính toàn vẹn và hiệu quả truy vấn.
   • Thời gian: Triển khai trong vòng 6 tháng đầu dự án phát triển hệ thống.
   • Chủ thể thực hiện: Các nhà phát triển hệ thống và chuyên gia thiết kế CSDL.

2. Sử dụng phép nửa kết nối trong tối ưu hóa truy vấn phân tán

   • Mục tiêu: Giảm kích thước dữ liệu truyền tải, tăng tốc độ xử lý truy vấn.
   • Thời gian: Áp dụng trong giai đoạn tối ưu hóa hệ thống phân tán, từ 3-6 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Kỹ sư phát triển hệ thống phân tán và quản trị mạng.

3. Phát triển thuật toán kiểm tra kết nối không mất thông tin hiệu quả

   • Mục tiêu: Giảm độ phức tạp tính toán từ O(n^4) xuống mức khả thi hơn cho hệ thống lớn.
   • Thời gian: Nghiên cứu và thử nghiệm trong 12 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Nhà nghiên cứu và nhóm phát triển thuật toán.

4. Nghiên cứu và áp dụng các thuật toán xấp xỉ cho bài toán NP-C trong CSDL

   • Mục tiêu: Giải quyết các bài toán phức tạp trong thời gian hợp lý, đảm bảo hiệu quả thực tế.
   • Thời gian: 12-18 tháng nghiên cứu và triển khai.
   • Chủ thể thực hiện: Các nhà khoa học máy tính và chuyên gia CSDL.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ Thông tin, đặc biệt chuyên ngành Cơ sở dữ liệu

   • Lợi ích: Hiểu sâu về lý thuyết thiết kế CSDL quan hệ, các thuật toán tối ưu hóa truy vấn và độ phức tạp thuật toán.
   • Use case: Tham khảo để xây dựng luận văn, đề tài nghiên cứu hoặc phát triển phần mềm quản trị CSDL.

2. Chuyên gia và kỹ sư phát triển hệ thống CSDL phân tán

   • Lợi ích: Áp dụng các lý thuyết kết nối và nửa kết nối để tối ưu hóa truy vấn, giảm chi phí truyền tải dữ liệu.
   • Use case: Thiết kế và triển khai hệ thống CSDL phân tán hiệu quả, nâng cao hiệu suất xử lý.

3. Nhà nghiên cứu về thuật toán và độ phức tạp tính toán trong CSDL

   • Lợi ích: Nắm bắt các bài toán NP-C trong mô hình quan hệ, phát triển thuật toán mới hoặc cải tiến thuật toán hiện có.
   • Use case: Phát triển các giải pháp thuật toán cho các bài toán phức tạp trong CSDL.

4. Quản trị viên hệ thống và nhà quản lý dự án CNTT

   • Lợi ích: Hiểu rõ các nguyên tắc thiết kế và tối ưu hóa CSDL để đưa ra quyết định đầu tư và triển khai phù hợp.
   • Use case: Lập kế hoạch phát triển hệ thống CSDL, đánh giá hiệu quả và chi phí vận hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp Bottom-Up và Top-Down khác nhau như thế nào trong thiết kế CSDL?
   Phương pháp Bottom-Up bắt đầu từ việc xác định các thuộc tính và phụ thuộc hàm trong thực tế, sau đó chuẩn hóa lược đồ quan hệ. Trong khi đó, Top-Down bắt đầu từ mô hình thực thể liên kết (ER) để mô hình hóa hệ thống rồi ánh xạ sang mô hình quan hệ. Ví dụ, Top-Down giúp trực quan hóa các đối tượng và mối quan hệ, còn Bottom-Up tập trung vào tính toàn vẹn dữ liệu.

2. Kết nối không mất thông tin là gì và tại sao quan trọng?
   Kết nối không mất thông tin đảm bảo rằng khi kết nối các quan hệ con, không có dữ liệu bị mất hoặc sai lệch. Điều này quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu khi phân tách và kết nối các lược đồ quan hệ, tránh các kết quả ngoại lai trong truy vấn.

3. Phép nửa kết nối giúp gì trong tối ưu hóa truy vấn phân tán?
   Phép nửa kết nối giúp giảm kích thước quan hệ tham gia phép nối bằng cách chỉ giữ lại các bộ dữ liệu thực sự cần thiết, từ đó giảm chi phí truyền tải dữ liệu qua mạng và tăng tốc độ xử lý truy vấn. Ví dụ, trong một mạng có băng thông hạn chế, việc giảm số lượng bộ dữ liệu truyền đi giúp tiết kiệm tài nguyên.

4. Các bài toán NP-C trong CSDL có ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất hệ thống?
   Các bài toán NP-C như xác định siêu khóa có thể có độ phức tạp tính toán rất cao, làm chậm quá trình xử lý truy vấn hoặc thiết kế CSDL. Do đó, cần áp dụng các thuật toán xấp xỉ hoặc heuristics để đảm bảo hiệu suất trong thực tế.

5. Làm thế nào để kiểm tra một phân tách có kết nối không mất thông tin?
   Có thể sử dụng thuật toán kiểm tra dựa trên ma trận biểu diễn các thuộc tính và phụ thuộc hàm. Thuật toán này kiểm tra xem phần giao của các lược đồ quan hệ có phụ thuộc hàm đủ để tái tạo lại toàn bộ dữ liệu hay không. Độ phức tạp của thuật toán này là O(n^2.p), với n là số thuộc tính và p là số phụ thuộc hàm.

Kết luận

• Luận văn đã trình bày chi tiết các phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ, bao gồm Bottom-Up và Top-Down, cùng các khái niệm chuẩn hóa và phụ thuộc hàm.
• Nghiên cứu lý thuyết kết nối và nửa kết nối cung cấp cơ sở cho tối ưu hóa truy vấn, đặc biệt trong môi trường cơ sở dữ liệu phân tán, giúp giảm chi phí truyền tải và tăng hiệu suất xử lý.
• Đánh giá độ phức tạp thuật toán trong mô hình quan hệ, nhận diện các bài toán NP-C, cảnh báo giới hạn tính toán và thúc đẩy nghiên cứu các giải pháp thuật toán mới.
• Đề xuất các giải pháp thiết kế và tối ưu hóa cụ thể, có thể áp dụng trong thực tế với timeline rõ ràng và chủ thể thực hiện cụ thể.
• Các kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển cho các mô hình cơ sở dữ liệu mới và nâng cao hiệu quả quản trị dữ liệu trong các hệ thống hiện đại.

Next steps: Triển khai các giải pháp đề xuất trong các dự án thực tế, tiếp tục nghiên cứu cải tiến thuật toán kiểm tra kết nối và phát triển các thuật toán xấp xỉ cho bài toán NP-C.

Các nhà nghiên cứu và kỹ sư phát triển hệ thống cơ sở dữ liệu được khuyến khích áp dụng và mở rộng các kết quả nghiên cứu này để nâng cao hiệu quả quản trị và xử lý dữ liệu trong môi trường phân tán và phức tạp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I - LÝ THUYẾT THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ Trong lý thuyết thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ có hai cách tiếp cận, cách thứ nhất thiết kế theo phương pháp Bottom – Up (dưới - lên), cách thứ hai thiết kế theo phương pháp Top – Down (trên – xuống). Theo phương pháp Bottom – Up: Mục đích của việc thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ là đưa ra một tập các lược đồ quan hệ để lưu trữ các thông tin của một tổ chức xí nghiệp, ngân hàng, đại học,. một cách không dư thừa đồng thời cũng cho phép cập nhật, truy vấn dễ dàng. Để đạt được mục đích đó khi nghiên cứu và khảo sát bài toán quản lý trong thực tiễn; ta phải xác định các thuộc tính cần quản lý, mối quan hệ giữa các thuộc tính (các phụ thuộc hàm); tiếp theo là chuẩn hoá các lược đồ quan hệ, thực chất là thực hiện các phép tách để có được các lược đồ theo các dạng chuẩn (1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF, 5NF); tuy nhiên các phép tách phải đảm bảo các điều kiện như: bảo toàn thuộc tính, bảo toàn phụ thuộc hàm, không mất mát thông tin.

Theo phương pháp Top – Down: Khi nghiên cứu và khảo sát bài toán quản lý trong thực tiễn; ta phải xác định các đối tượng của cơ sở dữ liệu và mối liên hệ giữa các đối tượng; tiếp theo là mô hình hoá thành các kiểu thực thể, kiểu liên kết, xây dựng lược đồ thực thể liên kết ER; cuối cùng là áp dụng các nguyên tắc chuyển từ mô hình thực thể liên kết ER sang mô hình quan hệ. Phương pháp thiết kế Bottom – Up 1. Các khái niệm cơ bản: - Thuộc tính: Thuộc tính của một quan hệ là cột của bảng quan hệ. Trong mô hình quan hệ không cho phép thuộc tính phức hợp, đa trị.

Chỉ được là thuộc tính đơn, đơn trị. - Miền giá trị: Là giới hạn dữ liệu của thuộc tính ký hiệu DOM(A) trong đó A là một thuộc tính. Ví du: Với thuộc tính Lương miền giá trị là: 0 – 1000000 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 - Lược đồ quan hệ: Mô tả cấu trúc của một quan hệ, được ký hiệu là R(A1, A2, ., An) trong đó R là tên quan hệ và Ai (i=1.n) là các thuộc tính. Ví dụ: Lược đồ quan hệ NHANVIEN( HOTEN, MSBHXH, DIACHI, LUONG, GIOITINH, NGAYSINH ) - Quan hệ: Là một tập con của tích Descartes của danh sách các miền giá trị, được ký hiệu là: r={t1, t2,.

Trong đó: + ti = <vi1, vi2, ., vin> + vij  DOM(Aj) (i=1.n) Chú ý: + Một quan hệ chính là một bảng hai chiều: + Số các thuộc tính của quan hệ là số ngôi của quan hệ. + Thứ tự các dòng, các cột trong bảng quan hệ không quan trọng. + Các giá trị trong bảng phải đơn trị và phù hợp với kiểu dữ liệu của thuộc tính (ký tự, số, Logic, Ngày). + Dữ liệu của quan hệ có thể thay đổi theo thời gian do thường xuyên phải cập nhật dữ liệu.

+ Quan hệ Nhân viên là quan hệ 6 ngôi. - Lược đồ CSDL: Là một tập các lược đồ quan hệ ký hiệu là: S = {R1, R2, ., Rm}, trong đó Ri (i=1.m) là một lược đồ quan hệ. - CSDL Quan hệ: Là một tập các quan hệ ký hiệu là: DB = {r1, r2,. , rm}, trong đó ri (i=1.m) là quan hệ (thể hiện của Ri).

Trong đó: + SK: là một hoặc nhiều cột (thuộc tính) trong bảng. + t1, t2 là các bộ giá trị của mỗi hàng trong bảng. + t1[SK], t2[SK] theo thứ tự là các bộ giá trị của SK tương ứng với các bộ t1, t2. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

- Khoá chính (PK): Là một trong các khoá dự tuyển. - Khoá ngoài (FK): Một nhóm các thuộc tính gọi là khoá ngoài (FK) của một quan hệ r1 tham chiếu đến quan hệ r2 nếu miền giá trị FK của r1 phải giống miền giá trị PK của r2. - Ràng buộc: + Ràng buộc miền: vi  DOM(Ai) + Ràng buộc Khoá: Giá trị của khoá phải duy nhất. + Ràng buộc toàn vẹn thực thể: Giá trị của khoá chính (PK) phải xác định (không có giá trị null).

+ Ràng buộc toàn tham chiếu:  Nếu Khoá ngoài của R1 tham chiếu đến khoá chính của R2 thì phải có cùng miền giá trị với khoá chính của R2.  Mỗi giá trị của Khoá ngoài của R1 hoặc là phải có mặt trong khoá chính của R2 hoặc là nhận giá trị Null (với ngữ nghĩa là một giá trị tồn tại nhưng không biết). Các phép toán trong mô hình quan hệ.1 Phép toán cập nhật. - Phép chèn (INSERT): Là phép thêm một bộ (bản ghi) vào quan hệ r.

- Phép loại bỏ (DELETE): Là phép loại bỏ một bộ ra khỏi quan hệ r. - Phép cập nhật (UPDATE): Là phép thay đổi giá trị của các thuộc tính trong một hoặc một số bộ nào đó.2 Đại số quan hệ. - Các phép toán tập hợp: Các quan hệ tham gia một phép toán tập hợp (hợp, giao, trừ) phải có cùng cấu trúc. + Phép hợp r  s: Thực chất của phép hợp là xây dựng một tập các bộ thuộc quan hệ r hoặc quan hệ s hoặc cả 2 quan hệ.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 Phép hợp được ký hiệu và định nghĩa là: r  s = { t  t  r hoặc t  s } + Phép giao r  s: Thực chất của phép giao là xây dựng một tập các bộ thuộc cả 2 quan hệ r và s. Phép giao được ký hiệu và định nghĩa là: r  s = { t  t  r và t  s } + Phép trừ r \ s: Thực chất của phép trừ là xây dựng một tập các bộ thuộc quan hệ r nhưng không thuộc quan hệ s. Phép trừ được ký hiệu và định nghĩa là: r \ s = { t  t  r và t  s } + Tích Descartes r x s: Tích Descartes của hai quan hệ chỉ xét trên các lược đồ rời nhau (nếu hai lược đồ có thuộc tính cùng tên thì ta có thể đổi tên thuộc tính cùng tên của một trong hai lược đồ, để hai lược đồ rời nhau). Cho hai lược đồ R={A1, A2, …, An} và S={B1, B2, …, Bm}, r và s là hai quan hệ trên R và S tương ứng.

Tích Descartes của hai quan hệ r và s là một quan hệ q. Mỗi bộ trong quan hệ q ký hiệu tq là ghép một bộ tr r với một bộ ts s; trong đó tr = (a1, a2, …, an), ts = (b1, b2, …, bm), tq = (a1, a2, …, an, b1, b2, …, bm). Tích Descartes được ký hiệu và định nghĩa là: r x s = {tt=(a1, a2,., bm)s} Như vậy nếu r có x bộ, s có y bộ thì q có x * y bộ. + Phép chia r s: Cho lược đồ R ={A1, A2, …, An}, S  R, r và s là hai quan hệ trên R và S tương ứng.

Phép chia của quan hệ r cho s được một quan hệ q trên lược đồ R-S sao cho mỗi bộ t  q ghép với mọi bộ u  s ta được một bộ < t, u >  r. Phép chia được ký hiệu và định nghĩa là: r  s = {t mọi u  s , < t, u >  r } LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 - Phép chiếu X(r): Thực chất của phép chiếu là loại bỏ đi một số thuộc tính và giữ lại những thuộc tính còn lại của quan hệ (các thuộc tính trong tập X, X  R). Phép chiếu được ký hiệu và định nghĩa là: X(r) = {t[X]  t r } - Phép chọn <Điều kiên>(r): Thực chất của phép chọn là xây dựng một tập con của quan hệ thoả mãn điều kiện xác định. <Điều kiện> chính là một biểu thức logic; ta có thể sử dụng các phép toán so sánh: =, >, >=, <, <=, <> và các phép toán logic như: and (), or (), not () để tạo các biểu thức điều kiện thoả mãn các yêu cầu của người sử dụng.

Phép chọn được ký hiệu và định nghĩa là: <Điều kiện>(r) = {t t r, <Điều kiện>( t ) = true } - Phép nối r<Điều kiện>s: Thực chất của phép nối là phép chọn của quan hệ (r x s) theo điều kiện xác định. Trong đó: r x s là tích Descartes; <Điều kiện> là một biểu thức logic xác định điều kiện nối giữa hai quan hệ r và s theo , ( là một trong các phép toán so sánh =, >, >=, <, <=,<>) được ký hiệu là: Ai  Bj (Ai  r , Bj  s, Ai và Bj phải có cùng miền giá trị). Phép nối được ký hiệu và định nghĩa là: r <Điều kiện> s = <Điều kiện>(r x s) - Phép nối tự nhiên: Khi các quan hệ r và s có chung một số thuộc tính (cùng tên và có cùng giá trị thuộc một miền nào đó) thì phép kết nối r và s theo điều kiện các thuộc tính đó bằng nhau và một trong hai thuộc tính giống nhau được loại bỏ trong quan hệ kết quả thì phép kết nối này được gọi là phép kết nối tự nhiên và được ký hiệu là r s. - Phép nửa nối r s : Thực chất của phép nửa nối là phép chiếu lên R của r <Điều kiện> s.

Kết quả của phép nửa nối một quan hệ r với một quan hệ s theo điều kiện nào đó là một quan hệ gồm tất cả các bộ thuộc r có tính chất kết nối được theo điều kiện với một bộ nào đó trong quan hệ s. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 Phép nửa nối được ký hiệu và định nghĩa là: r s = R(r <Điều kiện> s) 1. Phụ thuộc hàm.1 Khái niệm phụ thuộc hàm: Phụ thuộc hàm trên một lược đồ quan hệ là một khái niệm có tầm quan trọng hết sức lớn đối với việc thiết kế cơ sở dữ liệu. Một phụ thuộc hàm là một phát biểu ký hiệu : X  Y, trong đó  là tên của phụ thuộc hàm, X và Y là các tập thuộc tính.

Xét phụ thuộc hàm : X  Y trong lược đồ quan hệ R, với R={A1, A2,. An} là tập các thuộc tính, X và Y là tập con của R, X  Y = . Khi đó ta nói X xác định hàm Y hay Y phụ thuộc hàm vào X nếu t1, t2 là các cặp bộ xác định trên quan hệ r mà t1[X] = t2[X] thì t1[Y] = t2[Y].2 Hệ tiên đề Armstrong.