Bài giảng Cơ sở dữ liệu và quản trị cơ sở dữ liệu - Chương 2: Mô hình thực thể liên kết - ThS. Nguyễn Vương Thịnh

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở dữ liệu và quản trị cơ sở dữ liệu - Chương 2: Mô hình thực thể liên kết - ThS. Nguyễn Vương Thịnh

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG HỌC PHẦN CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU Chương 2 MÔ HÌNH THỰC THỂ LIÊN KẾT Giảng viên: ThS. Nguyễn Vương Thịnh Bộ môn: Hệ thống thông tin Hải Phòng, 2016
2. Thông tin về giảng viên Họ và tên Nguyễn Vương Thịnh Đơn vị công tác Bộ môn Hệ thống thông tin – Khoa Công nghệ thông tin Học vị Thạc sỹ Chuyên ngành Hệ thống thông tin Cơ sở đào tạo Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội Năm tốt nghiệp 2012 Điện thoại 0983283791 Email thinhnv@vimaru.edu.vn Website 2
3. Thông tin về học phần Tên học phần Cơ sở dữ liệu và quản trị cơ sở dữ liệu Tên tiếng Anh Database and Database Management Mã học phần 17425 Số tín chỉ 04 tín chỉ (LT: 45 tiết, TH: 30 tiết) Bộ môn phụ trách Hệ thống thông tin PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP, NGHIÊN CỨU ❖ Nghe giảng, thảo luận, trao đổi với giảng viên trên lớp. ❖ Tự nghiên cứu tài liệu và làm bài tập ở nhà. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ❖ SV phải tham dự ít nhất 75% thời gian. ❖ Có 02 bài kiểm tra viết giữa học phần (X2 = (L1 + L2)/2), 01 bài kiểm tra thực hành (X3). Điểm quá trình X = (X2 + X3)/2. ❖ Thi kết thúc học phần bằng hình thức trắc nghiệm khách quan 3 trên máy tính (Z = 0.5X + 0.5Y).
4. Tài liệu tham khảo 1. Elmasri, Navathe, Somayajulu, Gupta, Fundamentals of Database Systems (the 4th Edition), Pearson Education Inc, 2004. 2. Nguyễn Tuệ, Giáo trình Nhập môn Hệ Cơ sở dữ liệu, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2007. 3. Nguyễn Kim Anh, Nguyên lý của các hệ Cơ sở dữ liệu, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004. 4
5. Tài liệu tham khảo 5
6. MÔ HÌNH THỰC THỂ LIÊN KẾT 2.1. SỬ DỤNG MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÁI NIỆM 2.2. KIỂU THỰC THỂ VÀ TẬP THỰC THỂ 2.3. KIỂU LIÊN KẾT VÀ TẬP LIÊN KẾT 2.4. KIỂU THỰC THỂ YẾU 6
7. THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU Thế giới thực (Requirements collection and Analysis) (Mini World) Các yêu cầu dữ liệu Các yêu cầu chức năng (Data Requirements) (Functional Requirements) THIẾT KẾ MỨC KHÁI NIỆM PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG (Conceptual Design) (Fuctional Analysis) Độc lập với HQT CSDL Lược đồ khái niệm Đặc tả giao dịch mức cao (trong mô hình dữ liệu mức cao) (High – Level Transaction (Conceptual Schema) Specification) THIẾT KẾ MỨC LOGIC (Logical Design/ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH Data Model Mapping) ỨNG DỤNG Gắn với (Application Program Design) HQT CSDL Lược đồ logic cụ thể (trong mô hình dữ liệu của một hệ quản trị CSDL cụ thể) CÀI ĐẶT THỰC THI GIAO DỊCH (Logical Scheme) (Transaction Implementation) Lược đồ trong THIẾT KẾ MỨC VẬT LÝ 7 Chương trình ứng dụng (Internal Schema) (Physical Design) (Application Programs)
8. Mô hình thực thể liên kết (ERM – Entity Relationship Model) Giáo sư Peter Chen Đại học Louisiana, Hoa Kỳ 8
9. 2.2.1. THỰC THỂ VÀ THUỘC TÍNH 2.2.1.1. Khái niệm về thực thể Thực thể (entity) là một đối tượng của thế giới thực mà có sự tồn tại độc lập (independent existence). Đó có thể là: ❑ Một đối tượng tồn tại vật lý: VD: ông John Smith, con mèo Kitty, lô hàng có mã số MH01234, ❑ Một khái niệm: VD: môn Toán, công ty TNHH ABC, phòng Tài vụ, 2.2.1.2. Khái niệm về thuộc tính Một thực thể có thể có các thuộc tính (attributes). Đó là những thông tin cụ thể giúp mô tả chi tiết hơn về thực thể đó. Tương ứng với mỗi thực thể phải có một giá trị cụ thể cho mỗi thuộc tính của nó. 9
10. Name = John Smith Name = Marry Parker Sex = Male Sex = Female Age = 20 Age = 35 Job = Student Job = Shop Assistant Phone Number = 04546890 Phone Number = 06546890 P1 P2 10
11. 2.2.1.3. Phân loại thuộc tính A. Thuộc tính đơn và thuộc tính phức hợp ❑ Thuộc tính phức hợp (Composite Attributes): Là thuộc tính có thể phân chia thành các thuộc tính con thành phần. Mỗi thuộc tính con thành phần này mang một ý nghĩa độc lập. ❑ Thuộc tính đơn (Atomic/Simple Attributes): Là thuộc tính không thể phân chia thành các thành phần nhỏ hơn. Địa Chỉ = “Số 434, Xuân Thủy, phường Xuân Thủy, quận Cầu Giấy, Hà Nội” Địa Chỉ Đường Thành Số Nhà Phường Quận Phố Phố 11
12. B. Thuộc tính đơn trị và thuộc tính đa trị Thuộc tính đơn trị (Single Value): Là thuộc tính chỉ mang một giá trị duy nhất ứng với mỗi thực thể cụ thể. Thuộc tính đa trị (Multivalued Attributes): Là thuộc tính mang một tập giá trị ứng với mỗi thực thể cụ thể. Name = John Smith Sex = Male Age = 20 Job = Student Foreign Languages = {English, Spanish} 12
13. C. Thuộc tính lưu trữ và thuộc tính suy diễn Thuộc tính lưu trữ (Stored Value): Là thuộc tính mà giá trị của nó không thể suy ra từ giá trị của các thuộc tính khác (độc lập với giá trị của các thuộc tính khác). Thuộc tính suy diễn (Derived Value): Là thuộc tính mà giá trị của nó có thể suy diễn ra từ giá trị của các thuộc tính khác (có quan hệ với giá trị của các thuộc tính khác). Address = 30 St John, New York Type = Apartment Width = 5m Length = 8m Area = 40m2 D. Thuộc tính phức tạp (Complex Attribute) Thuộc tính vừa ở dạng phức hợp (Composite) vừa đa trị 13 (Multivalued) và lồng nhau ở một số mức nào đấy.
14. 2.2.2. KIỂU THỰC THỂ, TẬP THỰC THỂ VÀ KHÓA CỦA KIỂU THỰC THỂ 2.2.2.1. Khái niệm về kiểu thực thể Một kiểu thực thể (entity type) định nghĩa ra một tập các thực thể có cùng cấu trúc (cùng tập thuộc tính). Mỗi kiểu thực thể trong cơ sở dữ liệu có thể được mô tả thông qua tên và các thuộc tính. 2.2.2.2. Khái niệm về tập thực thể Tập hợp các thực thể của một kiểu thực thể vào một thời điểm nhất định được gọi là tập thực thể (entity set). Tập thực thể được đặt tên trùng với kiểu thực thể. Person = {P1, P2} Name Sex Ghi chú: Age ❖ Kiểu thực thể biểu diễn bằng hình chữ nhật. Person ❖ Các thuộc tính được biểu diễn Foreign bằng các hình oval. Language Job ❖ Thuộc tính đa trị được biểu Phone diễn bằng hình oval có biên là 14 Number nét kép.
15. 2.2.3. KHÓA CỦA KIỂU THỰC THỂ ❖ Khóa (key) của kiểu thực thể là một hoặc một tập thuộc tính có tính chất: giá trị của nó là duy nhất (không trùng nhau) ứng với mỗi thực thể phân biệt của kiểu thực thể. → Giá trị của khóa sẽ được dùng để phân biệt (định danh) các thực thể cùng kiểu. Ghi chú: ❖ Nếu khóa chỉ gồm 1 thuộc tính thì thuộc tính này được gạch chân. ❖ Nếu khóa gồm nhiều thuộc tính thì khóa sẽ được gạch chân và biểu diễn dưới dạng một thuộc tính phức hợp. Name IDCard Sex Person Age Foreign Language Phone 15 Number Job
16. Tên Lớp Niên Khóa Sĩ Số Giáo viên K chủ nhiệm Lớp K = {Tên Lớp, Niên Khóa} L0 11B1 2000 – 2001 40 Cô Hồng L1 11B2 2000 – 2001 45 Cô Lan L2 11B1 1998 – 1999 35 Thầy Thắng L3 11A3 1998 – 1999 40 Cô Hồng L4 11A3 2001 – 2002 42 Cô Lan L5 11B2 1997 – 1998 43 Cô Quỳnh 16
17. 2.3.1. KHÁI NIỆM VỀ KIỂU LIÊN KẾT VÀ TẬP LIÊN KẾT 2.3.1.1. Khái niệm về kiểu liên kết Kiểu liên kết R giữa n kiểu thực thể E1, E2, , En xác định ra tập hợp các liên kết giữa các thực thể thuộc n kiểu thực thể này với nhau. Kí hiệu: E1 E2 . . . En R 2.3.1.2. Khái niệm về tập liên kết Tập hợp tất cả các liên kết ri thuộc về một kiểu liên kết R được gọi là tập liên kết và được gọi trùng tên với kiểu liên kết R. Về mặt toán học: 푹 ⊆ 푬 × 푬 × ⋯ × 푬풏 Hay: 푹 = 풓 = 풆 , 풆 , , 풆 |풆 ∈ 푬 , ≤ 풋 ≤ 풏 17 풊 풏 풋 풋
18. e1 d1 r1 e2 r2 d2 e3 r3 e4 r4 d3 e5 r5 Nhân Viên Làm Việc Phòng Ban Cho Các liên kết: r1 = (e1, d2), r2 = (e2, d3), r3 = (e3, d2), r4 = (e4, d3), r5 = (e5, d1) Tập liên kết: Làm Việc Cho = {r1, r2, r3, r4, r5} Làm Việc Nhân Viên Phòng Ban Cho 18
19. 2.3.2. BẬC CỦA KIỂU LIÊN KẾT VÀ KIỂU LIÊN KẾT ĐỆ QUY 2.3.2.1. Bậc của kiểu liên kết Bậc của kiểu liên kết là số lượng các kiểu thực thể tham gia vào kiểu liên kết đó. E1 E1 E1 E2 R R E3 R E2 E2 E3 E4 Bậc 2 Bậc 3 Bậc 4 (Kiểu liên kết (Kiểu liên kết (Kiểu liên nhị phân) tam phân) kết tứ phân) 19
20. Giảng Viên Giảng Dạy Môn Học Phòng Học 20
21. e1 d1 r1 e2 r2 d2 e3 r3 e4 r4 d3 e5 r5 r Giảng Viên 6 Môn Học Các liên kết: Giảng Dạy r1 = (e1, d2, p4) r2 = (e2, d3, p3) r3 = (e3, d2, p4) p1 p2 p3 p4 r4 = (e4, d3, p2) r5 = (e5, d1, p1) Phòng Học r6 = (e1, d3, p2) Tập liên kết: 21 Giảng Dạy = {r1, r2, r3, r4, r5, r6}
22. 2.3.2.2. Kiểu liên kết đệ quy Kiểu liên kết đệ quy xác định ra các liên kết giữa các thực thể thuộc về cùng một kiểu thực thể. Trong liên kết đệ quy, phải chỉ rõ vai trò (role) của thực thể tham gia vào liên kết. Tập liên kết đệ quy: 푹 ⊆ 푬 × 푬 Công Dân e 1 Cho vay Vay r1 e2 Vay r2 Tiền e3 r3 e4 r4 e5 Vay Tiền 22 Công Dân
23. 2.3.3. CÁC RÀNG BUỘC ĐỐI VỚI KIỂU LIÊN KẾT 2.3.3.1. Ràng buộc về ứng số đối với kiểu liên kết nhị phân Ràng buộc về ứng số xác định ra số liên kết tối đa mà một thực thể có thể tham gia vào. A. Kiểu liên kết 1:N: Kiểu thực thể E1 được gọi là tham gia vào kiểu liên kết 1:N với kiểu thực thể E2 nếu thỏa mãn đồng thời: ❑ Mỗi thực thể thuộc E2 chỉ có thể tham gia vào tối đa là 1 liên kết với một thực thể thuộc E1 ❑ Một thực thể thuộc E1 có thể tham gia tối đa vào nhiều liên kết với nhiều thực thể thuộc E2. Ký hiệu: E1 1 R N E 23 2
24. e1 d1 r1 e2 r2 d2 e3 r3 e4 r4 d3 e5 r5 Nhân Viên Làm Việc Phòng Ban Cho N Làm Việc 1 Nhân Viên Phòng Ban Cho 24
25. B. Kiểu liên kết M:N: Kiểu thực thể E1 được gọi là tham gia vào kiểu liên kết M:N với kiểu thực thể E2 nếu thỏa mãn đồng thời: ❑ Mỗi thực thể thuộc E2 có thể tham gia vào tối đa là nhiều liên kết (M) với các thực thể thuộc E1 ❑ Tương tự, mỗi thực thể thuộc E1 có thể tham gia tối đa vào nhiều liên kết (N) với các thực thể thuộc E2. Ký hiệu: E1 M R N E2 25
26. e1 d1 r1 e2 r2 d2 e3 r3 e4 r4 d3 e5 r5 Nhân Viên r6 Dự Án Tham Gia M Tham N Nhân Viên Dự Án Gia 26
27. C. Kiểu liên kết 1:1: Kiểu thực thể E1 được gọi là tham gia vào kiểu liên kết 1:1 với kiểu thực thể E2 nếu thỏa mãn đồng thời: ❑ Mỗi thực thể thuộc E2 có thể tham gia vào tối đa là 01 liên kết với một thực thể thuộc E1 và ngược lại, mỗi thực thể thuộc E1 cũng chỉ có thể tham gia tối đa vào 01 liên kết với một thực thể thuộc E2. Ký hiệu: E1 1 R 1 E2 27
28. Kho lưu trữ của Hãng phim quy định: Mỗi bộ phim chỉ có lưu 01 bản sao e1 d1 r1 e2 r2 d2 e3 r3 Bộ Phim Có d3 Bản Sao 1 1 Bộ Phim Có Bản Sao 28
29. 2.3.3.2. Ràng buộc tham gia ❑ Ràng buộc tham gia xác định ra số liên kết tối thiểu mà một thực thể bắt buộc phải tham gia vào. Ràng buộc tham gia giúp chỉ rõ sự tồn tại của một thực thể có phụ thuộc vào mối liên hệ với các thực thể khác thông qua kiểu liên kết hay không. ❑ Ràng buộc tham gia chia làm 02 loại: Ràng buộc tham gia một phần: Kiểu thực thể E được gọi là tham gia một phần vào kiểu liên kết R nếu chỉ có một phần trong số các thực thể của E tham gia vào các liên kết của R. Điều này có nghĩa là: tồn tại những thực thể của E không tham gia vào liên kết. Kí hiệu: . . . E R Ràng buộc tham gia toàn thể: Kiểu thực thể E được được gọi là tham gia toàn thể vào kiểu liên kết R nếu toàn bộ các thực thể thuộc E đều phải tham gia vào các liên kết của R. Ký hiệu: E R 29
30. e1 d1 r1 e2 r2 d2 e3 r3 e4 Có d3 Bộ Phim Bản Sao 1 1 Bộ Phim Có Bản Sao 30
31. 2.3.4. THUỘC TÍNH CỦA KIỂU LIÊN KẾT ❑ Kiểu liên kết cũng có thể có các thuộc tính của riêng nó giống như là kiểu thực thể. ❑ Đây là những thông tin bổ sung cho các liên kết của kiểu liên kết. E1 E2 . . . En R Các thuộc tính của A1 A2 . . . Am kiểu liên kết M Tham N Nhân Viên Dự Án Gia Ngày Ngày kết tham gia thúc 31
32. ❑ Một số trường hợp đặc biệt của kiểu liên kết nhị phân A. Với kiểu liên kết 1:1 Thuộc tính của kiểu liên kết có thể được nhập vào một trong 2 kiểu thực thể tham gia. 1 1 Bộ Phim Có Bản Sao Ngày Sao 1 1 Bộ Phim Có Bản Sao Ngày Sao 1 1 Bộ Phim Có Bản Sao Ngày Sao 32
33. B. Với kiểu liên kết 1:N Thuộc tính của kiểu liên kết có thể được nhập vào kiểu thực thể ở phía ứng số nhiều (N). N Làm 1 Nhân Viên Phòng Ban việc Ngày Vào Làm N Làm 1 Nhân Viên Phòng Ban việc Ngày Vào Làm 33
34. 2.4.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.4.1.1. Kiểu thực thể yếu ❖ Kiểu thực thế yếu (Weak Entity Type) là kiểu thực thể mà bản thân nó không có khóa (key) (không tìm được thuộc tính/tập thuộc tính thỏa mãn tính chất của khóa). ❖ Các thực thể thuộc về một kiểu thực thể yếu chỉ có thể được xác định thông qua mối liên hệ nhất định với các thực thể của kiểu thực thể khác (gọi là kiểu thực thể chủ hay kiểu thực thể xác định). 2.4.1.2. Kiểu liên kết định danh ❖ Kiểu liên kết kết nối giữa một kiểu thực thể yếu với kiểu thực thể chủ của nó được gọi là kiểu liên kết định danh của kiểu thực thể yếu. ❖ Một kiểu thực thể yếu luôn luôn phải tham gia toàn thể vào trong kiểu liên kết định danh vì các thực thể của thực thể yếu sẽ không thể xác định nếu không đặt trong mối liên kết với các thực thể của 34 kiểu thực thể chủ.
35. 2.4.2. KHÓA THÀNH PHẦN ❖ Một kiểu thực thể yếu có thể có khóa thành phần (partial key). Đó là thuộc tính/tập thuộc tính dùng để phân biệt các thực thể yếu có cùng mối liên hệ với một thực thể chủ. Giới Tính Ngày Sinh Họ Tên Người Phụ N Phụ 1 Mã NV Họ Tên Thuộc Thuộc Nhân Viên Tình Trạng Quan Hệ Chuyên Sức Khỏe Môn Ngoại Trình độ Ngữ Vũ Thị Lan 23/10/1941 Mẹ đẻ Nguyễn Hùng 19/03/1995 Con trai NV001 Nguyễn Văn Minh Thiết kế Nguyễn Thu Trang 21/06/1997 Con gái NV100 Lê Thu Lan Kế toán Nguyễn Thu Trang 21/06/1997 Con gái 35
36. Một công ty có nhiều phòng ban. Thông tin về mỗi phòng ban bao gồm: Mã PB, Tên PB, Địa Điểm. Mỗi phòng ban có 1 hoặc một số nhân viên. Thông tin về mỗi nhân viên bao gồm: Mã NV, Họ Tên, Chuyên Môn, Trình Độ, Ngoại Ngữ. Trong số nhân viên cũng có những nhân viên không xếp vào phòng ban nào cả. Công ty hiện nay đang phụ trách nhiều dự án. Thông tin về mỗi dự án bao gồm: Mã DA, Tên DA, Địa Điểm, Ngày Bắt Đầu, Ngày Kết Thúc. Một dự án có thể có một hay nhiều nhân viên hoặc không có nhân viên nào tham gia. Một nhân viên cũng có thể tham gia một hay nhiều dự án hoặc không tham gia dự án nào. Khi tham gia vào một dự án mỗi nhân viên sẽ có thêm thông tin về Ngày tham gia và Ngày kết thúc. Một nhân viên có thể có một hoặc nhiều người phụ thuộc. Thông tin về mỗi người phụ thuộc bao gồm: Họ Tên, Giới Tính, Ngày Sinh, 36 Quan Hệ, Tình Trạng Sức Khỏe.
37. Chuyên Mã PB Tên PB Mã NV Họ Tên Môn 1 Làm N Phòng Ban Nhân Viên Trình độ việc Ngoại Địa Điểm 1 Ngữ M Ngày Phụ Tham Tham Gia Thuộc Gia N Ngày Kết N Thúc Mã DA Họ Tên Tên DA Giới Tính Người Phụ Dự Án Địa Điểm Thuộc Ngày Sinh Ngày Kết Ngày Bắt Tình Trạng Quan Hệ Thúc Đầu Sức Khỏe 37
38. Q & A 38