Cơ sở dữ liệu - Bài 5: Chuẩn hoá

CƠ SỞ DỮ LIỆU Bài 5: CHUẨN HOÁ 13/08/2012 1 HVĐ – THQL BÀI TOÁN THỰC TẾ • Xử lý trường hợp phát hiện các phụ thuộc hàm không tầm thường trong một lược đồ quan hệ • Ví dụ: – ThoiKhoaBieu(Lớp, Môn, Gviên, Phòng, Buổi), lược đồ có tập khoá là {L, GB, PB}. Giả sử tìm thấy phụ thuộc hàm L→M – HoaDonBH(Hdsố, Nlập, Mhang, Sluong, Dgia), lược đồ có khoá duy nhất là HM. Giả sử tìm thấy phụ thuộc hàm H→N 13/08/2012 HVĐ – THQL 2 MỤC TIÊU • Kiến thức – Tiếp cận phân rã – Tiếp cận tổng hợp – Phụ thuộc đa trị • Kỹ năng – Tìm phân rã thoả các tiêu chuẩn thiết kế – Xử lý tình huống phát sinh PTH mới – Xử lý tình huống gặp phụ thuộc đa trị • Yêu cầu: áp dụng thực tế 13/08/2012 HVĐ – THQL 3 NỘI DUNG • Tiếp cận phân rã • Tiếp cận tổng hợp • Thảo luận tình huống 13/08/2012 HVĐ – THQL 4 TIẾP CẬN PHÂN RÃ • Tiếp cận phân rã – Cơ sở lý thuyết – Thủ tục – Minh hoạ • Tiếp cận tổng hợp • Thảo luận tình huống 13/08/2012 HVĐ – THQL 5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Định lý: Với phân rã {(XY), (XZ)}, nếu có XY hoặc XZ thì phân rã là bảo toàn thông tin 13/08/2012 HVĐ – THQL 6 THỦ TỤC • Mỗi khi tìm thấy một vi phạm dạng chuẩn, thực hiện phân rã theo định lý trên • Tiêu chuẩn đạt được (BTTT, dạng chuẩn cao) • Vấn đề: BTPT • Mong muốn – Bảo toàn thông tin – Bảo toàn phụ thuộc – Đạt tối thiểu chuẩn 3 13/08/2012 HVĐ – THQL 7 THUẬT TOÁN 1. Phân rã chỉ gồm lược đồ gốc 2. Nếu tất cả các lược đồ con không vi phạm, hoặc có vi phạm nhưng kết quả tách không BTPT thì kết thúc 3. Chọn một lược đồ con nào có vi phạm sao cho khi tách vẫn BTPT 4. Tách theo vi phạm này 5. Quay về 2 13/08/2012 HVĐ – THQL 8 MINH HOẠ • Bảo toàn thông tin • Đặc trưng đầy đủ • Dạng chuẩn BC 13/08/2012 HVĐ – THQL 9 R(KDHNMLG) F={ K -> D, H -> KN, M -> G, HM -> L} H→NK (KDNHMLG) (HKN) (HMLG) K→D (KD) (KNHMLG) M→G (MG) (HML) THẢO LUẬN • Làm bài tập 13/08/2012 HVĐ – THQL 10 TIẾP CẬN TỔNG HỢP • Tiếp cận phân rã • Tiếp cận tổng hợp – Cơ sở lý thuyết – Thủ tục – Minh hoạ • Thảo luận tình huống 13/08/2012 HVĐ – THQL 11 CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Định lý: Một phân rã đã bảo toàn phụ thuộc sẽ bảo toàn thông tin nếu có một lược đồ con chứa khoá của lược đồ gốc 13/08/2012 HVĐ – THQL 12 THỦ TỤC • Mỗi PTH phát sinh một lược đồ con – Bảo toàn phụ thuộc (thật ra đặc trưng đầy đủ) – Chuẩn BC – Bổ sung lược đồ từ một khoá để BTTT • Vấn đề – Dư thừa lược đồ – Quá nhiều lược đồ con có khoá tương đương nhau • Giải quyết – Tìm phủ tối tiểu trước – Sát nhập lược đồ con có khoá tương đương nhau và xử lý dạng chuẩn 13/08/2012 HVĐ – THQL 13 THUẬT TOÁN • Thay F bởi một phủ tối tiểu • Phát sinh các lược đồ con, với các khoá thiết kế • Với các lược đồ con có khoá tương đương – Sát nhập – Khử phụ thuộc bắt cầu • Nếu chưa BTTT, bổ sung lược đồ con tạo bởi các thuộc tính của một khoá bất kỳ 13/08/2012 HVĐ – THQL 14 KHỬ PHỤ THUỘC BẮC CẦU • Lược đồ – R = (GHCDAB) – F = {GH  AD, AG  B, CD  GH, C  A, BH  C} • Áp dụng thuật toán: – F đã tối tiểu – Phát sinh D = {(GHAD), (AGB), (CDGH), (CA), (BHC)} – Nhóm (GHAD) và (CDGH) được (GHACD) khử thuộc tính bắc cầu A, kết quả (GH CD) – Không bổ sung: D = {(GH CD), (AGB), (CA), (BHC)} 13/08/2012 HVĐ – THQL 15 THẢO LUẬN • Lược đồ – R = (ABCDE) – F = {A  B, B  A, AC  D, BC  E} • Áp dụng thuật toán: – F đã tối tiểu – Phát sinh D = {(AB), (BA), (ACD), (BCE)} – Nhóm …và khử thuộc tính …, kết quả … – Kết luận: … 13/08/2012 HVĐ – THQL 16 KẾT QUẢ • Bảo toàn thông tin • Đặc trưng đầy đủ F • Dạng chuẩn tối thiểu 3 • Số lược đồ ít nhất 13/08/2012 HVĐ – THQL 17 MINH HOẠ • ĐTĐĐ • BTTT • BCNF • Tối thiểu lược đồ con 13/08/2012 HVĐ – THQL 18 R(KDHNMLG) F={ K -> D, H -> KN, M -> G, HM -> L } tối tiểu {(KD), (HKN), (MG), (HML)} MINH HOẠ 13/08/2012 HVĐ – THQL 19 • Nhớ bổ sung 2 ràng buộc tồn tại R(GLMPB) F={ L -> P, LM -> G, BL -> M, BG -> L BP -> G } tối thiểu {(GLMPB),BL,BP,BG} { (LP), (LMG), (BLMGP,{BL,BG,BP}) } 3NF 1. BTTT 2. ĐTĐĐ 3. 3NF 4. Ít lược đồ nhất THẢO LUẬN • Làm bài tập 13/08/2012 HVĐ – THQL 20 SO SÁNH 2 TIẾP CẬN • Xét lược đồ (GLM) với F = {GM, LMG} • Để nguyên như thế thì lược đồ (GLM) đạt chuẩn 3 nhưng không đặc trưng đầy đủ F • Tiếp cận phân rã được lược đồ {(GM), (GL)} đạt chuẩn BC, BTTT nhưng không BTPT • Tiếp cận tổng hợp được lược đồ {(GM), (GLM)} (nếu bổ sung ràng buộc tồn tại) đạt chuẩn BC, BTTT và ĐTĐĐ 13/08/2012 HVĐ – THQL 21 TRỞ LẠI MỤC TIÊU • Kiến thức – Tiếp cận phân rã – Tiếp cận tổng hợp – Phụ thuộc đa trị • Kỹ năng – Tìm phân rã thoả các tiêu chuẩn thiết kế – Xử lý tình huống phát sinh PTH mới – Xử lý tình huống gặp phụ thuộc đa trị • Yêu cầu: áp dụng thực tế 13/08/2012 HVĐ – THQL 22 THẢO LUẬN TÌNH HUỐNG • Tiếp cận phân rã • Tiếp cận tổng hợp • Thảo luận tình huống – Tĩnh – Động – Phụ thuộc đa trị 13/08/2012 HVĐ – THQL 23 HỆ THỐNG BÁN HÀNG • Xét lược đồ – R = (HKDNMGL) – F ={HKN, KD, MG, HML}. • Thực hiện – Xác định dạng chuẩn – Phân rã theo tiếp tập phân rã – Phân rã theo tiếp cận tổng hợp • Bỏ MG, thêm NM G 13/08/2012 HVĐ – THQL 24 HỆ THỐNG ĐÀO TẠO • Xét lược đồ – R = (GLMPB) – F ={LP, LMG, BLM, BGL, BPG} • Thực hiện – Xác định dạng chuẩn – Phân rã theo tiếp tập phân rã – Phân rã theo tiếp cận tổng hợp • Bổ sung phụ thuộc hàm L → M 13/08/2012 HVĐ – THQL 25 PHỤ THUỘC ĐA TRỊ • r(XYZ) thỏa phụ thuộc đa trị X↠ Y nếu có hai bộ (x, y1, z1) và (x, y2, z2) thì phải có hai bộ (x, y1, z2) và (x, y2, z1) • Hình ảnh minh hoạ • Quan hệ vi phạm L↠ S 13/08/2012 HVĐ – THQL 26 MINH HOẠ • Xét lược đồ – R = (GLMSD) – F ={SMD, SL, LMG} • Tiếp cận tổng hợp được {SMD, SL, LMG} • Bổ sung phụ thuộc đa trị L ↠ M(S) – Thêm 2 lược đồ con {LM, SL} – Bổ sung LM được {SMD, SL, LMG, LM} • Các bài toán mở khi có phụ thuộc đa trị – Phủ tối tiểu – Điều kiện BTTT – Khoá của lược đồ quan hệ 13/08/2012 HVĐ – THQL 27 KẾT LUẬN • Chuẩn hoá để đạt chuẩn cao hơn (vẫn BTTT) • Tiếp cận phân rã – Đạt chuẩn cao như mong muốn và luôn BTTT – Để BTPT, cần chọn PTH ở mỗi bước (DC có thể 3) • Tiếp cận tổng hợp – Đặc trưng đầy đủ F và đạt chuẩn BC – Gộp lại được lược đồ đầy đủ (DC có thể 3) – Dễ dàng làm một lược đồ đầy đủ BTTT • Với phụ thuộc đa trị, chúng ta có dạng chuẩn 4 13/08/2012 HVĐ – THQL 28