Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1b: Tổng quan về cơ sở dữ liệu

CƠ SỞ DỮ LIỆU ( Databases ) Chương 1: Tổng quan về CSDL Mô hình thực thể liên kết (ER) Mục tiêu bài giảng Phát triển hệ thống và mô hình quan niệm dữ liệu Các khái niệm của mô hình thực thể-liên kết – Lớp thực thể – Thuộc tính – Lớp quan hệ – Các ràng buộc cấu trúc Các ví dụ mở rộng Các vấn đề của mô hình thực thể - liên kết Mô hình thực thể liên kết mở rộng – Tổng quát hóa / chuyên biệt hóa – Thừa kế thuộc tính – Các ràng buộc và chuyên biệt hóa / tổng quát hóa Chương 1b - Database - Mô hình ER 2 Tại sao phải có mô hình quan niệm Chương 1b - Database - Mô hình ER 3 Ngôn ngữ nghiệp vụ Ngôn ngữ cơ sở dữ liệu - SQL Chuyển đổi Trực tiếp ? Người phân tích nghiệp vụ Lập trình viên Độc lập hệ quản trị; Độc lập mô hình DL Các kỹ thuật phát triển hệ thống Có nhiều kỹ thuật khác nhau để phát triển hệ thống Các ký thuật được chia thành 3 loại: – Mô hình hóa chức năng – Mô hình thông tin – Tham chiếu chéo Chương 1b - Database - Mô hình ER 4 Mô hình quan niệm (logic) và Vật lý Thông tin và xử lý được mô hình hóa tách biệt sau đó sẽ kiểm tra chéo Kết quả phát triển là CSDL lưu trữ dữ liệu và các ứng dụng truy xuất chúng Chương 1b - Database - Mô hình ER 5 Bussiness requirements Operational System Information Function ApplicationDatabase Cross checking Cross checking Mô hình quan niệm, logic, vật lý Mô hình quan niệm: – Các mô hình hình thức, trừu tượng của thông tin và các yêu cầu xử lý Mô hình logic – Chuyển các mô hình quan niệm sang dạng đặc tả phù hợp với môi trường xử lý Mô hình vật lý – Sử dụng ngôn ngữ truy vấn (SQL) để tạo các đối tượng vật lý Chương 1b - Database - Mô hình ER 6 Mô hình quan niệm, logic, vật lý Chương 1b - Database - Mô hình ER 7 Data modeling Database design Database build Bussiness requirements Function modeling Application design Application build Operational System Information Function ApplicationDatabase Cross checking Cross checking Analysis Design Build Conceptual Modeling Logical Modeling Physical implementing Mô hình hóa dữ liệu (Data modeling)  Cố gắng tạo ra một biểu diễn của thế giới thực – Bỏ qua một số ít sự phức tạp của thế giới thực – Sự đơn giản dựa vào một tập nhỏ các ký hiệu  Cố gắng rút gọn tổ chức dữ liệu thành sự mô tả của các thực thể và các mối liên hệ giữa chúng – Sự mô tả của các yêu cầu thông tin mà máy tính có thể sử dụng  Tiến trình mô hình hóa độc lập với nền tảng phát triển (phần mềm) Mô hình được sử dụng để trao đổi giữa người thiết kế CSDL và người sử dụng CSLD đó Chương 1b - Database - Mô hình ER 8 Quá trình thiết kế CSDL Chương 1b - Database - Mô hình ER 9 Ý tưởng thiết kế E/R Lược đồ quan hệ HQT CSDL quan hệ Quá trình thiết kế CSDL (tt) Thu thập và phân tích yêu cầu – Các yêu cầu về CSDL – Các yêu cầu về chức năng (thao tác trên CSDL) Thiết kế quan niệm và phân tích chức năng – Tạo một sơ đồ quan niệm (cấp cao), ví dụ: ERD – Đặc tả giao tác cấp cao tương ứng với các thao tác trên CSDL Thiết kế logic – Ánh xạ lược đồ quan niệm thành lược đồ logic: vd: mô hình quan hệ Thiết kết chương trình ứng dụng và Cài đặt các giao tác Chương 1b - Database - Mô hình ER 10 Song song với TK logic Quá trình thiết kế CSDL (tt) Chương 1b - Database - Mô hình ER 11 Phụ thuộc HQT cụ thể Độc lập HQT Thế giới thực Phân tích yêu cầu TK quan niệm Thiết kế mức logic Thiết kế mức vật lý Các yêu cầu về dữ liệu Lược đồ quan niệm Lược đồ logic Lược đồ trong Chương trình ứng dụng Thiết kế chương trình ứng dụng Phân tích chức năng Các yêu cầu về chức năng Các đặc tả chức năng Các hướng tiếp cận CSDL Tiếp cận từ trên xuống – Top Down – Xác định các thực thể dữ liệu – Xác định các thuộc tính thực thể – Xác định các mối liên hệ giữa các thực thể Tiếp cận từ dưới lên – Buttom Up – Tập hợp các yếu tố dữ liệu từ thực tế – Gom thành các thực thể – Xác định mối quan hệ giữa các thực thể Chương 1b - Database - Mô hình ER 12 Tính trừu tượng cao - khó Xuất phát từ thực tế - dễ Thực thể - Tập thực thể Một thực thể (entity) là một đối tượng của thế giới thực, có thể trừu tượng hoặc cụ thể và tồn tại độc lập Tập hợp các thực thể giống nhau tạo thành 1 tập thực thể (entity set) Chương 1b - Database - Mô hình ER 13 Mô hình ER Mô hình OOP Thực thể (Entity) Đối tượng (Object) Tập thực thể (Entity set) Lớp đối tượng (Class of Object) Thành phần: - Thuộc tính/Dữ liệu (attributes) Thành phần: - Thuộc tính (Attribute) - Thao tác trên dữ liệu (method) Thực thể - Tập thực thể (VD) Ví dụ “Quản lý đề án công ty” – Một nhân viên là một thực thể – Tập hợp các nhân viên là tập thực thể – Một đề án là một thực thể – Tập hợp các đề án là tập thực thể – Một phòng ban là một thực thể – Tập hợp các phòng ban là tập thực thể Chương 1b - Database - Mô hình ER 14 NHÂN VIÊN Toàn Tuấn Nhung Oanh Hoài Thuộc tính  Là những đặc tính riêng biệt của tập thực thể  Là tính chất của thực thể cần được quản lý  Chỉ quan tâm tới những tính chất có liên quan tới ứng dụng  Ví dụ tập thực thể NHANVIEN có các thuộc tính – Họ tên – Ngày sinh – Trình độ – Địa chỉ –  Nên có 1 mô tả gắn gọn của thuộc tính Chương 1b - Database - Mô hình ER 15 Các loại thuộc tính Thuộc tính đơn – không thể tách nhỏ ra được Thuộc tính kết hợp – Có thể tách thành nhiều thuộc tính nhỏ hơn Thuộc tính đơn trị – Có giá trị duy nhất cho một thực thể (vd: số CMND) Thuộc tính đa trị – Có thể nhiều giá trị khác nhau ở cùng 1 thực thể (vd: số đt) Thuộc tính suy diễn – Giá trị của nó được suy ra từ thuộc tính khác (vd: Năm sinh  tuổi) Chương 1b - Database - Mô hình ER 16 Mối quan hệ Quan hệ: Là sự liên kết giữa 2 hay nhiều tập thực thể Ví dụ giữa tập thực thể NHANVIEN và PHONGBAN có các liên kết – Một nhân viên thuộc một phòng ban nào đó – Một phòng ban có một nhân viên làm trưởng phòng Tập các quan hệ: là tập hợp các mối quan hệ giống nhau Chương 1b - Database - Mô hình ER 17 Lam_viec La_truong_phong NHANVIEN PHONGBAN Lược đồ ER Là đồ thị biểu diễn các tập thực thể, thuộc tính và mối quan hệ giữa chúng – Đỉnh – Cung là đường nối giữa • Tập thực thể và thuộc tính • Mối quan hệ và tập thực thể Chương 1b - Database - Mô hình ER 18 Tên tập thực thể Tập thực thể Tên thuộc tính Thuộc tính Tên quan hệ Quan hệ Ví dụ lược đồ ER Chương 1b - Database - Mô hình ER 19 Lam_viec La_truong_phong Phan_cong DCHI NHANVIENTENNV NGSINH PHAI LUONG HONV PHONGBAN TENPHG Phu_trach DEAN TENDA DDIEM_DA Thể hiện của lược đồ ER Một CSDL được mô tả bằng lược đồ ER sẽ chứa đựng những dữ liệu cụ thể gọi là thể hiện CSDL – Mỗi tập thực thể một tập hữu hạn các thực thể • Giả sử tập thực thể NHANVIEN có các thực thể NV1, NV2, NV3.NVn – Mỗi thực thể sẽ có 1 giá trị cụ thể tại mỗi thuộc tính • NV1 có TENNV=“Tùng”, NGSINH=“10/3/1987”, • NV2 có TENNV=“Yến”, NGSINH=“30/12/1980”, Chú ý: – Không lưu trữ lược đồ ER trong CSDL (đây là khái niệm trừu tượng) – Lược đồ ER chỉ giúp thiết kế CSDL trước khi chuyển các quan hệ xuống mức vật lý Chương 1b - Database - Mô hình ER 20 Ràng buộc trên kiểu liên kết Thể hiện CSDL còn chứa các mối quan hệ cụ thể – Cho mối quan hệ R kết nối n tập thực thể E1, E2, , En – Thể hiện của R là tập hữu hạn các danh sách (e1, e2, , en) – Trong đó ei là các giá trị được chọn từ các tập thực thể Ei Xét mối quan hệ Chương 1b - Database - Mô hình ER 21 NHANVIEN PHONGBAN Tung Hang Nghien cuu Dieu hanh Vinh Quan ly (Tung, Nghien cuu) (Hang, Dieu hanh) (Vinh, Quan ly) Lam_viecNHANVIEN PHONGBAN Ràng buộc trên kiểu liên kết (tt) Chương 1b - Database - Mô hình ER 22 Ràng buộc trên kiểu liên kết(tt)  Xét mối quan hệ nhị phân R (binary relationship) giữa 2 tập thực thể A và B, ràng buộc liên kết bao gồm – Một-Nhiều – Một-Một – Nhiều-Một – Nhiều-Nhiều Chương 1b - Database - Mô hình ER 23 A BQuan_hệ 11 A BQuan_hệ mn A BQuan_hệ n1 A BQuan_hệ 1n Ràng buộc trên kiểu liên kết(tt)  (min, max) chỉ định mỗi thực thể e  E tham gia ít nhất và nhiều nhất vào thể hiện của R • (0,1) – không hoặc 1 • (1,1) – duy nhất 1 • (0,n) – không hoặc nhiều • (1,n) – một hoặc nhiều Chương 1b - Database - Mô hình ER 24 E FQuan_hệ (min, max) (min, max) Ràng buộc trên kiểu liên kết(tt)  Ví dụ – Một phòng ban có nhiều nhân viên – Một nhân viên chỉ thuộc 1 phòng ban – Một nhân viên có thể được phân công vào nhiều đề án hoặc không được phân công vào đề án nào – Một nhân viên có thể là trưởng phòng của 1 phòng ban nào đó Chương 1b - Database - Mô hình ER 25 NV PBLam_viec (1,n) NV PBLam_viec (1,1) NV DAPhan_cong (0,n) NV PBLa_truong_phong (0,1) Ràng buộc trên kiểu liên kết(tt) Một loại thực thể có thể tham gia nhiều lần vào một quan hệ với nhiều vai trò khác nhau Còn gọi là Mối quan hệ phản xạ hoặc Mối quan hệ đệ quy Chương 1b - Database - Mô hình ER 26 NHANVIEN Quan_ly Duoc quan ly boi (0,1) (0,n) La nguoi quan ly CITIZEN Married (0,1) (1, 1) Bài tập ví dụ: Xác định mối quan hệ và ràng buộc bản số cho các tập thực thể sau: Chương 1b - Database - Mô hình ER 27 SINH VIÊN LỚP C.NGÀNH GIẢNG VIÊN MÔN HỌC THẺ SV Thuộc (1, 1) (2 , n) Là lớp trưởng (0, 1) (1, 1) Thuộc tính trên mối quan hệ Thuộc tính trên mối quan hệ mô tả tính chất cho mối quan hệ đó Thuộc tính này không thể gắn liền với những thực thể tham gia vào mối quan hệ Chương 1b - Database - Mô hình ER 28 NHANVIEN DUANLam_viec (0,n) (1, n) THGIAN Thuộc tính khóa  Còn được gọi là thuộc tính định danh của tập thực thể  Dùng để phân biệt giữa các thực thể khác nhau trong tập thực thể  Khóa K của tập thực thể E là một hay nhiều thuộc tính sao cho – Lấy ra 2 thực thể bất kỳ e1, và e2 trong E – Thì e1 và e2 không thể có các giá trị giống nhau tại các thuộc tính trong K  Chú ý – Mỗi tập thực thể phải có 1 khóa – Một khóa có thể có 1 hay nhiều thuộc tính – Có thể có nhiều khóa trong 1 tập thực thể, ta sẽ chọn ra 1 khóa làm khóa chính cho tập thực thể đó – Thuộc tính khóa có thể đã có thực HOẶC chưa tồn tại Chương 1b - Database - Mô hình ER 29 Ví dụ thuộc tính khóa Chương 1b - Database - Mô hình ER 30 Lam_viec La_truong_phong Phan_cong NHANVIENTENNV NGSINH DCHI GT LUONG HONV PHONGBAN TENPB Phu_trach DUAN TENDA DDIEM_DA MANV MAPHG MADA Tập thực thể yếu Là thực thể mà có khóa được từ những thuộc tính của tập thực thể khác Thực thể yếu (weak entity set) phải tham gia vào mối quan hệ mà trong đó có một tập thực thể chính (kiểu thực thể chủ) Mô tả kiểu thực thể yếu bằng hình chữ nhật nét đôi Chương 1b - Database - Mô hình ER 31 cóNHANVIEN CON 1 n Tập thực thể yếu (tt) Ví dụ 1 Chương 1b - Database - Mô hình ER 32 NHANVIENTENNV NS DCHI GT LUONG HONV MANV THANNHAN TENTN GT NS QUANHECo_than_nhan (1,1) (1,n) Tập thực thể yếu (tt) Ví dụ 2 Chương 1b - Database - Mô hình ER 33 HD_CT HOA_DONTONGTIEN NGAYHD MAHD HANG_HOA MAHH DGIA TENHH (1,1) (1,n) HH_CT (1,1) (1,n) CHI_TIET SL_HH SOTIEN Các bước thiết kế (1) Xác định tập thực thể (2) Xác định mối liên kết giữa các tập thực thể (3) Xác định thuộc tính và gắn thuộc tính cho tập thực thể và mối quan hệ (4) Quyết định miền giá trị cho thuộc tính (5) Quyết định thuộc tính khóa (6) Quyết định (min, max) cho mối quan hệ Chương 1b - Database - Mô hình ER 34 Qui tắc vẽ ER Chính xác Tránh trùng lặp Dễ hiểu Chọn đúng mối quan hệ Chọn đúng kiểu thuộc tính Chương 1b - Database - Mô hình ER 35 Các ký hiệu chuẩn trong lược đồ ER Chương 1b - Database - Mô hình ER 36 Tập thực thể Tập thực thể yếu Tên quan hệ Tên thuộc tính Tên thuộc tính Khóa Tên thuộc tính dẫn xuất Tên thuộc tính đa trị Tên thuộc tính kết hợp Tên thuộc tính Tên thuộc tính Tên thuộc tính Ví dụ ‘Quản lý đề án công ty’ CSDL đề án công ty theo dõi các thông tin liên quan đến nhân viên, phòng ban và đề án – Cty có nhiều đơn vị, mỗi đơn vị có tên duy nhất, mã đơn vị duy nhất, một trưởng phòng và ngày nhận chức. Mỗi đơn vị có thể ở nhiều địa điểm khác nhau. – Dự án có tên duy nhất, mã duy nhất, do 1 một phòng ban chủ trì và được triển khai ở 1 địa điểm. – Nhân viên có mã số, tên, địa chỉ, ngày sinh, giới tính và lương. Mỗi nhân viên làm việc ở 1 phòng ban, tham gia vào các đề án với số giờ làm việc khác nhau. Mỗi nhân viên đều có một người quản lý trực tiếp. – Một nhân viên có thể có những người con được hưởng bảo hiểm theo nhân viên. Mỗi người con của nhân viên có tên, giới tính, ngày sinh. Chương 1b - Database - Mô hình ER 37 Bài làm tại nhà  Công cụ: – Online: • • • – Offline: • Rational Rose • Microsoft Office – Thủ công • Bút + thước + máy chụp hình  Đặt tên file bài làm: – BTxx-MaSV.JPG/PNG/GIF/BMP/DOC/PDF – Trong nội dung file góc trên bên trái ghi rõ Họ tên và Mã SV Chương 1b - Database - Mô hình ER 39 Bài tập (tt) 1. Hãy vẽ sơ sơ đồ ER cho ứng dụng CSDL sau: – Một Công ty BĐS có một số văn phòng tại nhiều địa điểm. Mỗi văn phòng có mã số văn phòng và địa điểm – Mỗi văn phòng có 1 số nhân viên. Mỗi nhân viên có mã số nhân viên và tên. Với mỗi văn phòng có một nhân viên làm trưởng văn phòng. Một nhân viên có một hay nhiều thân nhân (vợ/con). Thông tin về nhân thân gồm tên, ngày sinh và mối liên hệ với nhân viên – Công ty có danh sách các BĐS cần bán. Thông tin về BĐS làm mã số BĐS và địa chỉ. Mỗi BĐS được rao bán tại 1 và chỉ một văn phòng. Mỗi văn phòng có nhiều BĐS rao bán và có thể không có BĐS nào rao bán – Mỗi BĐS có một chủ nhân. Chủ nhân được xác định bởi mã số chủ nhân. Một chủ nhân có thể có nhiều BĐS. Thông tin về chủ nhân còn có tên, địa chỉ và số điện thoại Chương 1b - Database - Mô hình ER 40 Bài tập 2. Hãy vẽ sơ sơ đồ ER cho ứng dụng CSDL sau: – Một mùa hòa nhạc có tổ chức nhiều buổi hòa nhạc. Một buổi hòa nhạc thường rơi vào một mùa hòa nhạc nào đó. Thuộc tính xác định của mùa hòa nhạc là ngày khai mạc – gồm 3 thành phần là ngày, tháng, năm. – Một buổi hòa nhạc thường biểu diễn một hay nhiều bản nhạc hòa tấu. Một bản nhạc hòa tấu được trình diễn tại một hay nhiều buổi hòa nhạc, hoặc không được trình diễn tại buổi hòa nhạc nào. Thuộc tính của buổi hòa nhạc gồm mã số buổi hòa nhạc,ngày diễn ra buổi hòa nhạc. Do buổi hòa nhạc có thể lặp lại nhiêu hơn 1 lần nên một buổi hòa nhạc có thể có nhiều hơn 1 ngày diễn ra buổi hòa nhạc. Chương 1b - Database - Mô hình ER 41 Bài tập (tt) 2. Hãy vẽ sơ sơ đồ ER (tiếp theo) – Mỗi buổi hòa nhạc có thể trình diễn nhiều bản nhạc hòa tấu. Mỗi bản nhạc hòa tấu có các thông tin: tên bản nhạc, tên giả. Mỗi bản nhạc hòa tấu có thể gồm nhiều hơn một chương khúc. Thuộc tính của một chương khúc gồm mã số chương khúc và tên chương khúc. – Mỗi buổi hòa nhạc cần có một nhạc trưởng. Một nhạc trưởng có thể điều khiển cho nhiều buổi hòa nhạc hoặc không điều khiển buổi hòa nhạc nào cả. Thuộc tính của nhạc trưởng gồm mã số nhạc trưởng và ten nhạc trưởng. – Một bản nhạc hòa tấu cần một hay nhiều nhạc công độc tấu hoặc chẳng cần nhạc công độc tấu nào cả. Thuộc tính về nhạc công độc tấu gồm: mã số nhạc công và tên nhạc công. Một nhạc công độc tấu có thể chơi cho nhiều bản nhạc trong một buổi hòa tấu, hoặc có thể không chơi bản nhạc nào cả. CSDL ghi lại ngày cuối cùng mà một nhạc công độc tấu trình diễn bản nhạc đó. Chương 1b - Database - Mô hình ER 42 Bài tập (tt) 3. Vẽ sơ đồ ER cho ứng dụng CSDL nghiệp vụ – Quản lý đồ ăn/uống của quán Coffee PHỐ XANH – Đường 449 Lê Văn Việt Quận 9 Tp. Hồ chí minh – Lưu ý: • Phải có giải thích cụ thể cho các ký hiệu trong sơ đồ (VD: loại TU = Loại thức uống.v.v) Chương 1b - Database - Mô hình ER 43 Deadline Bài 1 Bài 2 Bài 3 Chương 1b - Database - Mô hình ER 44