Bài 1. Tổng quan về cơ sở dữ liệu

- Bài 1.Tổng quan về cơ sở dữ liệu 1Nội dung1.
- Các khái niệm cơ bản của cơ sở dữ liệu2.
- Kiến trúc của hệ cơ sở dữ liệu3.
- Các mô hình dữ liệu4.
- Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ 2Vì sao cần cơ sở dữ liệu?•Công an muốn quản lý thông tin của các công dân•Một trung tâm đào tạo muốn quản lý hoạt động đào tạo của mình gồm thông tin sinh viên, giáo viên, môn học,…•Một website bán sách trực tuyến cần lưu trữ thông tin về sách, khách hàng, đơn đặt hàng.
- Các khái niệm cơ bản của CSDLDữ liệuCơ sở dữ liệuHệ quản trị cơ sở dữ liệu 4 Dữ liệuDữ liệu (data)◦ Là các thông tin của đối tượng (người, vật, một khái niệm, sự việc…) được lưu trữ trên máy tính.◦ Có thể truy nhập vào dữ liệu để trích xuất thông tin.Dữ liệu được mô tả dưới nhiều dạng khác nhau (các kýtự, ký số, hình ảnh, ký hiệu, âm thanh.
- 5Cơ sở dữ liệu (Database)Cơ sở dữ liệu (CSDL.
- Tập hợp dữ liệu được tổ chức có cấu trúcliên quan với nhau và được lưu trữ trong máy tính.CSDL được thiết kế, xây dựng cho phép người dùng lưu trữ dữliệu, truy xuất thông tin hoặc cập nhật dữ liệu Lưu trữ thông tin Người dùng Cơ sở dữ liệu Truy xuất thông tin và cập nhật dữ liệu 6Yêu cầu đối với CSDLCần giải quyết được các yêu cầu:◦ Tính chủ quyền dữ liệu.◦ Tính bảo mật và quyền khai thác thông tin của người sử dụng◦ Tranh chấp dữ liệu◦ Đảm bảo dữ liệu khi có sự cố 7Hệ quản trị cơ sở dữ liệuHệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS – DataBaseManagement System) là hệ thống các phần mềm hỗtrợ tích cực cho các nhà phân tích, thiết kế và khaithác CSDL.Các DBMS thông dụng: Visual FoxPro, MicrosoftAccess, SQL Server, DB2, Oracle, My SQL … hầuhết các DBMS hiện nay đều dựa trên mô hình quanhệ.
- 8 Hệ quản trị cơ sở dữ liệuMột DBMS phải có.
- Ngôn ngữ giao tiếp giữa người sử dụng và CSDL ◦ Từ điển dữ liệu (Data Dictionary.
- Có biện pháp bảo mật khi có yêu cầu ◦ Cơ chế giải quyết tranh chấp dữ liệu ◦ Có cơ chế sao lưu (backup), phục hồi (restore.
- Đảm bảo tính độc lập giữa dữ liệu và chương trình 9 2.
- Kiến trúc của hệ cơ sở dữ liệu NSD1 Môi trường thực thế giới Cấu Cấu trúc trúc thực ngoài 1 NSD2 Mức Cấu Cấu trúc trúc quan Mức vật lý – ngoài 2 niệm Cấu trúc vật lý hoặc Cấu Cấu trúc trúc mức ngoài ngoài nn logicChương trình CSDL ứng dụng n 10Tính độc lập dữ liệuMột CSDL là độc lập dữ liệu nếu nó có hoặc có thể có khảnăng phát triển mà không ảnh hưởng tới các hệ ứngdụngCó hai mức độc lập dữ liệu:◦ Độc lập dữ liệu vật lý: các thay đổi của lược đồ vật lý không làm thay đổi lược đồ quan niệm◦ Độc lập dữ liệu logic: các thay đổi của lược đồ quan niệm không làm ảnh hưởng đến lược đồ ngoài hay phải viết lại chương trình ứng dụngTính độc lập dữ liệu là mục tiêu chủ yếu của các hệ CSDL 113.
- Các mô hình dữ liệu“Một mô hình dữ liệu là một bản kế hoạch để xâydựng cơ sở dữ liệu”Mô hình dữ liệu gồm [Codd, 1980]◦ Một tập hợp các cấu trúc của dữ liệu◦ Một tập các phép toán để thao tác với các dữ liệu◦ Một tập các ràng buộc về dữ liệu 12Một số mô hình cơ bản [Gồm các Bảng – Quan hệ [Gồm các thực thể và Cột – thuộc tính quan hệ giữa chúng] Dòng – bộ ] Mô hình thực thể liên kếtMô hình quan hệ [Gồm các bản ghi có quan hệ cha con.
- Một cha có nhiều con, [Lưu trữ dữ liệu cùng với môt con có nhiều cha] phương thức xử lý] Mô hình mạngMô hình hướng đối tượng [Gồm các bản ghi có quan hệ cha con.
- Một cha có nhiều [Tất cả thông tin đặt trong con, một con có một cha] một file trên một bảng] Mô hình phân cấpMô hình flat file 13 Mô hình flat fileDữ liệu được lưu trong các tập tin văn bản thường không chứacấu trúc.Không có khả năng truy xuất dữ liệu hiệu quả và việc tích hợp dữliệu không thể thực hiện khi không có bất kỳ mô hình hay cấu trúcxung quanh.
- 14Mô hình dữ liệu phân cấp(Hierarchical data model)Sự ra đời◦ Khoảng năm 60-65Biểu diễn: bằng cây◦ Quan hệ cha / con◦ Mỗi nút có một cha duy nhất◦ 1 CSDL = tập các câyCác khái niệm cơ bản◦ Bản ghi◦ Móc nối◦ Các phép toán:GET, GET UNIQUE, GET NEXT, GET NEXT WITHIN PARENT.
- 15Ví dụ mô hình phân cấp Giáo viên Môn học Lớp Sinh viên Kết quả học 16 Nhận xétƯu điểm◦ Dễ xây dựng và thao tác◦ Tương thích với cáclĩnh vực tổ chức phân cấp(vd: tổ chức nhân sự trong các đơn vị.
- thành viên (member): theo hướng của móc nối ◦ Kiểu móc nối: 1-1, 1-n, đệ quyCác phép toán ◦ Duyệt: FIND, FIND member, FIND owner, FIND NEXT ◦ Thủ tục: GET 18Ví dụ mô hình mạng Giáo viênSinh viên Lớp Môn học Kết quả học 19 Nhận xétƯu điểm◦ Đơn giản◦ Có thể biểu diễn các ngữ nghĩa đa dạng với kiểu bản ghi và kiểu móc nối◦ Truy vấn thông qua phép duyệt đồ thị (navigation)Nhược điểm◦ Số lượng các con trỏ lớn◦ Hạn chế trong biểu diễn ngữ nghĩa của các móc nối giữa các bản ghi 20Mô hình dữ liệu quan hệ(Relational data model)Sự ra đời◦ vào năm1970 [Codd, 1970]Biểu diễn: dưới dạng bảngCác khái niệm cơ bản◦ Thuộc tính: một tính chất riêng biệt của một đối tượng ◦ Tên ◦ Kiểu, miền giá trị◦ Quan hệ: được định nghĩa trên một tập các thuộc tính◦ Bộ giá trị: thông tin của một đối tượng thuộc quan hệ◦ Khoá:Các phép toán: hợp, giao, tích đề-các, chọn, chiếu, kết nối.
- 21 Ví dụ mô hình quan hệGIÁO VIÊN LỚP MÔN HỌC Mã gv Tên GV Lương Tên lớp Ngày TL Mã gv Mã MH Tên MH 1 Hùng 1000 CN SQL 2 Trung 2000 CN Java SINH VIÊN KẾT QUẢ HỌC Mã SV Họ Tên Ng Sinh Tên lớp Mã SV Mã MH Điểm 345 Bùi Lan 2/3/95 CN Vũ Nam 1/2/94 CN Trần Minh 10/5/94 CN Nhận xétƯu điểm◦ Dựa trên lý thuyết tập hợp◦ Khả năng tối ưu hoá các xử lý phong phúNhược điểm◦ Hạn chế trong biểu diễn ngữ nghĩa◦ Cấu trúc dữ liệu không linh hoạt 23 Mô hình dữ liệu thực thể - liên kết (Entity-Relational data model)Sự ra đời◦ Xuất phát từ nhu cầu mô hình hoá ngữ nghĩa dữ liệu và phát triển phần mềm◦ đề xuất 1975 [Chen, 1976] [Chen, 2002]Biểu diễn: bằng sơ đồ thực thể- liên kếtCác khái niệm cơ bản◦ Thực thể: một đối tượng trong thế giới thực◦ Thuộc tính: một đặc tính của một tập thực thể◦ Định danh (Khóa): xác định sự duy nhất của 1 thực thể◦ Liên kết: mối liên hệ có nghĩa giữa nhiều thực thể ◦ Mỗi liên kết có thể có các thuộc tính ◦ 1-1, 1-n, n-m, đệ quy 24Ví dụ mô hìnhthực thể - liên kếtMã SV Họ Tên Ng sinh Tên lớp Ngày TL Sinh viên Học ở Lớp 25Nhận xétƯu điểm◦ Dễ dàng biểu diễn cái mà con người nhận thức từ thế giới thực◦ Biểu diễn ngữ nghĩa phong phú của các thực thể và quan hệ giữa các thực thểNhược điểm◦ Không dễ dàng ánh xạ vào những cấu trúc lưu trữ trên máy tính 26 Mô hình dữ liệu hướng đối tượng (Object-oriented data model)Sự ra đời◦ Khoảng đầu những năm 90Biễu diễn: sơ đồ lớpCác khái niệm cơ bản◦ Đối tượng: một đối tượng trong thế giới thực, được xác định bởi một định danh duy nhất◦ Thuộc tính: biểu diễn một đặc tính của đối tượng,◦ Phương thức: thao tác được thực hiện trên đối tượng.
- Tất cả các truy nhập vào thuộc tính của đối tượng đều phải được thực hiện thông qua các phương thức này.◦ Lớp: một cách thức để khai báo một tập các đối tượng có chung một tập thuộc tính và phương thức 27Nhận xétƯu điểm◦ Cho phép định nghĩa kiểu đối tượng phức tạp◦ Tính chất: bao đóng (encapsulation), kế thừa (heritage), đa hình (polymorphism)Nhược điểm◦ Cấu trúc lưu trữ phức tạp và có thể sử dụng nhiều con trỏ◦ Khả năng tối ưu hoá các xử lý bị hạn chế trong nhiều trường hợp 28Phân loại các mô hình 29Biến đổi giữa các mô hình dữ liệuYêu cầu◦ Chuyển một sơ đồ dữ liệu từ một mô hình dữ liệu sang một mô hình khác◦ Đảm bảo tính “tương đương” của sơ đồ dữ liệu nguồn và đíchCác biến đổi tương đương giữa các mô hình◦ Thực thể/liên kết - quan hệ◦ Thực thể/liên kết - hướng đối tượng◦ Quan hệ - hướng đối tượng 30Các bước xây dựng một CSDL 31 Trắc nghiệm1.
- Cơ sở dữ liệu là:A.
- Bộ sưu tập dữ liệu tác nghiệp được lưu trữ theo quy tắcB.
- Bộ sưu tập dữ liệu tác nghiệpC.
- Tập hợp các tệp dữ liệu dưới nhiều định dạng khác nhauD.
- Phần mềm lưu trữ dữ liệu 32 Trắc nghiệm3.
- Thứ tự đúng các mức trong mô hình kiến trúc cơ sở dữ liệu:A.
- Mức trong, mức mô hình dữ liệu, mức ngoàiB.
- Lưu trữ dữ liệu dung lượng lớnC.
- Mô hình dữ liệu nào không hỗ trợ quan hệ nhiều- nhiềuA.
- Mô hình phân cấpB.
- Mô hình mạngC.
- Mô hình quan hệD.
- Mô hình thực thể liên kết 344.
- Mô hình CSDL quan hệMiền giá trịQuan hệBiểu diễn quan hệKhoáLược đồ 35Miền giá trịMiền: Miền là một tập hợp các giá trị mà từ đó có thể rút ranhững giá trị thực sự.Ký hiệu: Miền giá trị của một đối tượng A ký hiệu làDOM(A)Tích Đề các: Tích đề các của các miền D1, D2.
- An} là tập thuộc tính, DOM(Ai) là miền giá trị của Ai; Quan hệ R trên U  DOM(A1) x DOM(A2) x.
- x DOM(An)Ví dụ: Quan hệ biểu diễn thông tin của nhân viêntrong công ty DOM(Tên.
- {nam, nữ} R = {(Lan, nữ), (Hùng, nam), (Hà, nữ)} 37Biểu diễn quan hệtên quan hệ thuộc tính R A B C1 dòng = một n-bộ 38 Quan hệ (Relation)Quan hệ - Bảng Các thuộc tính Khóa ngoài (Table) (Attribute) (Foreign Key) SINH_VIEN Khóa chính(Primary key Ma_SV Ho Ten Ng_Sinh Ten_lop 345 Bùi Lan 02/03/85 CN02 Các bộ 873 Vũ Nam 01/02/84 CN01 (Tupe) 693 Trần Minh 10/05/84 CN02 Kiểu số nguyên Kiểu xâu ký tự Kiểu ngày tháng Miền giá trịCác quan hệCác quan hệ (Relation): Các bảng chứa thông tin vềmột đối tượng .Các thuộc tính (Attribute): là tên trường (hay têncột) của bảng quan hệ.◦ Giá trị trên mỗi cột cần phải thuộc cùng một kiểu dữ liệu, kiểu dữ liệu đó gọi là miền giá trị của thuộc tính.◦ Giá trị không xác định gọi là giá trị NULLCác bản ghi (còn gọi là các bộ) (Record/Tuple): làcác dòng dữ liệu thực sự trong một bảng.
- An } là tập thuộc tính.
- R là quan hệ trên U, K U, K là khóa của R t1, t2R, A: t1(A) t2(A)Nhận xét: Nếu K là khóa của R thì mọi K’ chứa K cũng là khóa của R 41Các khái niệm cơ bản về khoáKhóa chính (Primary key - PK): Là một hoặc mộtnhóm thuộc tính xác định duy nhất một bộ trongquan hệ.Khóa ghép (Composite key): Là một khóa có từ haithuộc tính trở lên.Khóa ngoài (Foreign key - FK): Khi khóa chính củamột quan hệ được đặt trong một quan hệ khác đểthể hiện liên kết giữa hai bản ghi của các quan hệthì nó được gọi là một khóa ngoài 42KhoáKhóa giả: Thuộc tính thêm vào để xác định duynhất một bản ghi.
- 43KhoáKhóa tối thiểu: K là khóa tối thiểu của quan hệ Rnếu K là khóa của R và mọi K’ là tập con thực sự củaK đều không là khóa của RVí dụ: SINH VIÊN(Mã SV, Tên SV, Ngày sinh, Địa chỉ)có:◦ K1 = {Mã SV} là khóa tối thiểu◦ K2 = {Tên SV, Ngày sinh, Địa chỉ} là khóa tối thiểu◦ K3 = {Mã SV, Tên SV} không là khóa tối thiểu 44Bản ghi logicBản ghi logic:◦ Mô tả quan hệ gồm: tên quan hệ (viết in hoa) và danh sách các thuộc tính đặt trong cặp dấu ngoặc tròn.◦ Quy ước: khóa chính được gạch chân bằng nét liền và khóa ngoài được gạch chân bằng nét đứtVí dụ: SINH_VIEN (MaSV, Ho, Ten, NgSinh, TenLop) 45Lược đồ quan hệLược đồ (Schema): Là tập các bản ghi logic trong một khungcảnh ứng dụng cụ thể.Ví dụ lược đồ cơ sở dữ liệu “Quản lý đào tạo” GIAO_VIEN (MaGV, TenGV, Luong) LOP (TenLop, NgayTL, MaGV) MON_HOC (MaMH, TenMH) SINH_VIEN (MaSV, Ho, Ten, NgSinh, TenLop) KET_QUA_HOC (MaSV,MaMH, Diem)• Khóa chính (PK) được gạch chân bằng nét liền• Khóa ngoài (FK) được gạch chân bằng nét đứt 46Tổng kết bàiCác khái niệm cơ bản của cơ sở dữ liệu-Dữ liệu-Cơ sở dữ liệu-Hệ quản trị cơ sở dữ liệuKiến trúc của hệ cơ sở dữ liệu-Các mức biểu diễn cơ sở dữ liệu: mức trong, mức ngoài, mức quan niệm- Tính độc lập của dữ liệuCác mô hình dữ liệu- Mô hình phân cấp, mô hình mạng, mô hình đối tượng, mô hình thực thểliên kết, mô hình cơ sở dữ liệu quan hệMô hình cơ sở dữ liệu quan hệ-Miền giá trị-Khoá-Quan hệ 47

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt