Bài giảng môn học Cơ sở dữ liệu - Chương 3: Mô hình dữ liệu quan hệ

Chương 3
Mô hình dữ liệu quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 2
Nội dung chi tiết
 Giới thiệu
 Một số khái niệm
 Ràng buộc toàn vẹn
 Các đặc trưng của quan hệ
 Chuyển đổi mô hình E/R sang mô hình quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 3
Giới thiệu
 Do E. F. Codd đưa ra
- “A Relation Model for Large Shared Data Banks”,
Communications of ACM, 6/1970
 DBMS đầu tiên ứng dụng mô hình quan hệ
- System R, được phát triển tại IBM
 Cung cấp một cấu trúc dữ liệu đơn giản
- Khái niệm quan hệ
 Nền tảng lý thuyết
- Lý thuyết tập hợp
 Là cơ sở của các HQT CSDL thương mại
- Oracle, DB2, SQL Server
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 4
Nội dung chi tiết
 Giới thiệu
 Một số khái niệm
- Quan hệ (Relation)
- Thuộc tính (Attribute)
- Lược đồ (Schema)
- Bộ (Tuple)
- Miền giá trị (Domain)
 Ràng buộc toàn vẹn
 Các đặc trưng của quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 5
1 cột là 1 thuộc tính của nhân viên
1 dòng là 1 nhân viên
Quan hệ 
 Các thông tin lưu trữ trong CSDL được tổ chức
thành bảng (table) 2 chiều gọi là quan hệ
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4
Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5
Tên quan hệ là NHANVIEN
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 6
Quan hệ (tt)
 Quan hệ gồm
- Tên
- Tập hợp các cột
• Cố định
• Được đặt tên
• Có kiểu dữ liệu
- Tập hợp các dòng
• Thay đổi theo thời gian
 Một dòng ~ Một thực thể
 Quan hệ ~ Tập thực thể
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 7
Thuộc tính
 Tên các cột của quan hệ
 Mô tả ý nghĩa cho các giá trị tại cột đó
 Tất cả các dữ liệu trong cùng 1 một cột có kiểu dữ
liệu như nhau
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4
Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5
Thuộc tính
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 8
Lược đồ quan hệ
Lược đồ
 Lược đồ quan hệ
- Tên của quan hệ
- Tên của tập thuộc tính
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG)
Là tập hợp
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 9
Lược đồ (tt)
 Lược đồ CSDL
- Gồm nhiều lược đồ quan hệ
Lược đồ CSDL
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG)
PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, TRPHG, NG_NHANCHUC)
DIADIEM_PHG(MAPHG, DIADIEM)
THANNHAN(MA_NVIEN, TENTN, PHAI, NGSINH, QUANHE)
DEAN(TENDA, MADA, DDIEM_DA, PHONG)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 10
Dữ liệu cụ thể 
của thuộc tính
Bộ
 Là các dòng của quan hệ (trừ dòng tiêu đề - tên của
các thuộc tính)
 Thể hiện dữ liệu cụ thể của các thuộc tính trong
quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 11
Miền giá trị
 Là tập các giá trị đơn gắn liền với một thuộc tính
- Kiểu dữ liệu cơ sở
• Chuỗi ký tự (string)
• Số (integer)
- Các kiểu dữ liệu phức tạp
• Tập hợp (set)
• Danh sách (list)
• Mảng (array)
• Bản ghi (record)
 Ví dụ
- TENNV: string, DOM(TENNV) là tập hợp các chuỗi ký tự
- LUONG: integer, DOM(LUONG) là tập hợp các số nguyên
Không được chấp nhận
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 12
Định nghĩa hình thức
 Lược đồ quan hệ
- Cho A1, A2, , An là các thuộc tính
- Có các miền giá trị D1, D2, , Dn tương ứng
- Ký hiệu R(A1:D1, A2:D2, , An:Dn) là một lược đồ quan hệ
- Bậc của lược đồ quan hệ là số lượng thuộc tính trong
lược đồ
- NHANVIEN(MANV:DOM(integer), TENNV:DOM(string), 
HONV:DOM(string), NGSINH:DOM(date), 
DCHI:DOM(string), PHAI:DOM(string), 
LUONG:DOM(integer), PHG:DOM(integer))
• NHANVIEN là một lược đồ quan hệ bậc 8 mô tả đối tượng nhân
viên
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 13
Định nghĩa hình thức (tt)
 Thể hiện quan hệ
- Một thể hiện quan hệ r của lược đồ quan hệ R(A1, A2, ,
An), ký hiệu r(R), là một tập các bộ r = {t1, t2, , tk}
- Trong đó mỗi ti là 1 danh sách có thứ tự của n giá trị
ti=
• Mỗi vj là một phần tử của DOM(Aj) hoặc giá trị NULL
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4
Hung Nguyen 09/15/1962 null Nam 38000 5
t1
t2
t3
t4
vi
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 14
Tóm tắt các ký hiệu
 Lược đồ quan hệ R bậc n
- R(A1, A2, , An)
 Tập thuộc tính của R
- R+
 Quan hệ (thể hiện quan hệ)
- r, s, p, q
 Bộ
- t, u, v
 Miền giá trị của thuộc tính A
- DOM(A)
 Giá trị tại thuộc tính A của bộ thứ t
- t.A hay t[A]
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 15
Nội dung chi tiết
 Giới thiệu
 Một số khái niệm
 Ràng buộc toàn vẹn
- Siêu khóa (Super key)
- Khóa
- Khóa chính (Primary key)
- Tham chiếu (Reference)
- Khóa ngoại (Foreign key)
 Các đặc trưng của quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 16
Ràng buộc toàn vẹn
 RBTV (Integrity Constraint)
- Là những qui tắc, điều kiện cần được thỏa mãn cho
mọi thể hiện của CSDL quan hệ
 RBTV được mô tả khi định nghĩa lược đồ quan hệ
 RBTV được kiểm tra khi các quan hệ có thay đổi về
dữ liệu
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 17
Siêu khóa
 Định nghĩa
- Gọi SK là một tập con khác rỗng các thuộc tính của R
- SK là siêu khóa khi
 Nhận xét
- Các bộ trong quan hệ phải khác nhau từng đôi một
- Mọi lược đồ quan hệ có tối thiểu một siêu khóa
 r, t1,t2 r, t1 t2 t1[SK] t2[SK]
Hai bộ bất kỳ có các giá trị khác nhau tại tập thuộc tính siêu khóa
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 18
Ví dụ
 Tìm siêu khóa
A B CR
x 1 10
D
a
x 2 20 a
1
1
1
40
40
50
b
c
d
y
y
z
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 19
Khóa
 Định nghĩa
- Gọi K là một tập con khác rỗng các thuộc tính của R
- K là khóa nếu thỏa đồng thời 2 điều kiện
• K là một siêu khóa của R
•
 Nhận xét
- Giá trị của khóa dùng để nhận biết một bộ trong quan hệ
- Khóa là một đặc trưng của lược đồ quan hệ, không phụ
thuộc vào thể thiện quan hệ
- Khóa được xây dựng dựa vào ý nghĩa của một số thuộc
tính trong quan hệ
- Lược đồ quan hệ có thể có nhiều khóa
 K, K’K’ K không phải là siêu khóa của R, K’
Khóa là siêu khóa bé nhất
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 20
Khóa chính 
 Khi cài đặt quan hệ
- Chọn 1 khóa làm cơ sở để nhận biết các bộ
• Khóa có ít thuộc tính hơn
- Khóa được chọn gọi là khóa chính (Primary Key - PK)
• Các thuộc tính khóa chính phải có giá trị khác NULL
• Các thuộc tính khóa chính thường được gạch dưới
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 21
Tham chiếu
 Một bộ trong quan hệ R, tại thuộc tính A nếu nhận
một giá trị từ một thuộc tính B của quan hệ S, ta gọi
R tham chiếu S
- Bộ được tham chiếu phải tồn tại trước
TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG
Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5
Hang Bui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4
Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4
Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5
TENPHG MAPHG
Nghien cuu 5
Dieu hanh 4
Quan ly 1
R
S
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 22
Khóa ngoại
 Xét 2 lược đồ R và S
- Gọi FK là tập thuộc tính khác rỗng của R
- FK là khóa ngoại (Foreign Key) của R khi
• Các thuộc tính trong FK phải có cùng miền giá trị với các
thuộc tính khóa chính của S
• Giá trị tại FK của một bộ t1 R
 Hoặc bằng giá trị tại khóa chính của một bộ t2 S
 Hoặc bằng giá trị NULL
 Ví dụ
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, PHG)
PHONGBAN(TENPHG, MAPHG)
Khóa chính
Khóa ngoại
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 23
Khóa ngoại (tt)
 Nhận xét
- Một thuộc tính vừa có thể tham gia vào khóa chính, vừa
tham gia vào khóa ngoại
- Khóa ngoại có thể tham chiếu đến khóa chính trên cùng
1 lược đồ quan hệ
- Có thể có nhiều khóa ngoại tham chiếu đến cùng một
khóa chính
- Ràng buộc tham chiếu = Ràng buộc khóa ngoại
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 24
Khóa ngoại (tt)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 25
Nội dung chi tiết
 Giới thiệu
 Các khái niệm của mô hình quan hệ
 Ràng buộc toàn vẹn
 Các đặc trưng của quan hệ
 Chuyển đổi mô hình E/R sang mô hình quan hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 26
Các đặc trưng của quan hệ 
 Thứ tự các bộ trong quan hệ là không quan trọng
 Thứ tự giữa các giá trị trong một bộ là quan trọng
TungNguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5
TENNVHONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG
HangBui 07/19/1968 332 NTH Q1 Nu 25000 4
NhuLe 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 4
HungNguyen 09/15/1962 null Nam 38000 5
Bộ 
khác
Bộ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 27
Các đặc trưng của quan hệ (tt)
 Mỗi giá trị trong một bộ
- Hoặc là một giá trị nguyên tố
- Hoặc là một giá trị NULL
 Không có bộ nào trùng nhau
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 28
Nội dung chi tiết
 Giới thiệu
 Các khái niệm của mô hình quan hệ
 Ràng buộc toàn vẹn
 Các đặc trưng của quan hệ
 Chuyển đổi mô hình E/R sang mô hình quan hệ
- Các qui tắc chuyển đổi
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 29
Các qui tắc chuyển đổi
 (1) Tập thực thể
- Các tập thực thể (trừ tập thực thể yếu) chuyển thành các
quan hệ có cùng tên và tập thuộc tính
NHANVIENTENNV
NGSINH DCHI
PHAI
LUONG
HONV
MANV
Lam_viec
La_truong_phong
PHONGBAN
MAPHGTENPHG
(1,1) (1,n)
(1,1)(1,1)
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG)
PHONGBAN(TENPHG, MAPHG)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 30
Các qui tắc chuyển đổi (tt)
 (2) Mối quan hệ
- (2a) Nhiều-Nhiều
• Tạo một quan hệ mới có
 Tên quan hệ là tên của mối quan hệ
 Thuộc tính là những thuộc tính khóa của các tập thực thể liên quan
DEAN
TENDA
DDIEM_DA
MADA
NHANVIENTENNV
NGSINH DCHI
PHAI
LUONG
HONV
MANV
Phan_cong
(1,n) (1,n)
THOIGIAN
PHANCONG(MANV, MADA, THOIGIAN)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 31
Các qui tắc chuyển đổi (tt)
 (2) Mối quan hệ
- (2b) Một-Nhiều
• Thêm vào quan-hệ-một thuộc tính khóa của quan-hệ-nhiều
NHANVIENTENNV
NGSINH DCHI
PHAI
LUONG
HONV
MANV
Lam_viec PHONGBAN
MAPHGTENPHG
(1,1) (1,n)
NHANVIEN(MANV, TENNV, HONV, NGSINH, DCHI, PHAI, LUONG, MAPHG)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 32
Các qui tắc chuyển đổi (tt)
 (2) Mối quan hệ
- (2c) Một-Một
• Hoặc thêm vào quan hệ này thuộc tính khóa của quan hệ kia
• Hoặc thêm thuộc tính khóa vào cả 2 quan hệ
NHANVIENTENNV
NGSINH DCHI
PHAI
LUONG
HONV
MANV
La_truong_phong
PHONGBAN
MAPHGTENPHG
(1,1) (1,1)
NG_NHANCHUC
PHONGBAN(MAPHG, TENPHG, MANV, NG_NHANCHUC)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 33
Các qui tắc chuyển đổi (tt)
 (3) Thực thể yếu
- Chuyển thành một quan hệ
• Có cùng tên với thực thể yếu
• Thêm vào thuộc tính khóa của quan hệ liên quan
NHANVIENTENNV
NGSINH DCHI
PHAI
LUONG
HONV
MANV
THANNHAN(MANV, TENTN, PHAI, NGSINH, QUANHE)
THANNHAN
TENTN
PHAI
NGSINH
QUANHECo_than_nhan
(1,1)
(1,n)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 34