Giáo trình lý thuyết cơ sở dữ liệu

n à không đưa tới một lược đồ CSDL duy nhất Không đưa ra cách đánh giá giữa các lược đồ khác nhau è Lý thuyết về chuẩn hóa CSDL quan hệ cung cấp kỹ thuật để phân tích và chuyển hóa từ lược đồ ER sang lược đồ quan hệ II. Sự dư thừa Sự phụ thuộc giữa các thuộc tính gây ra sự dư thừa Ví dụ: Điểm các môn học à Điểm trung bình à xếp loại TENPHG MAPHG TRPHG NG_NHANCHUC Nghien cuu 5 333445555 05/22/1988 Dieu hanh 4 987987987 01/01/1995 Quan ly 1 888665555 06/19/1981 TENNV HONV Tung Nguyen Hung Nguyen 333445555 987987987 888665555 MANV Vinh Pham … … … … Thuộc tính đa trị trong lược đồ ER à nhiều bộ số liệu trong lược đồ quan hệ Ví dụ: NHANVIEN(TENNV, HONV, NS,DCHI,GT,LUONG, BANGCAP) TENNV HONV NS DCHI GT LUONG BANGCAP Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 Đại học Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 Thạc sỹ Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 Trung học Trung học Sự dư thừa à sự dị thường Thao tác sửa đổi: cập nhật tất cả các giá trị liên quan Thao tác xóa: người cuối cùng của đơn vị à mất thông tin về đơn vị Thao tác chèn TENPHG MAPHG TRPHG NG_NHANCHUC Nghien cuu 5 333445555 05/22/1988 Dieu hanh 4 987987987 01/01/1995 Quan ly 1 888665555 06/19/1981 TENNV HONV Tung Nguyen Hung Nguyen 333445555 987987987 888665555 MANV Vinh Pham … … … … Các giá trị không xác định Đặt thuộc tính Trưởng phòng vào quan hệ NHANVIEN thay vì vào quan hệ PHONGBAN Các bộ giả Sử dụng các phép nối Một số quy tắc NT1: Rõ ràng về mặt ngữ nghĩa, tránh các phụ thuộc giữa các thuộc tính với nhau NT2: Tránh sự trùng lặp về nội dung àđảm bảo tránh được các dị thường khi thao tác cập nhật dữ liệu Phải có một số thao tác khi thêm mới và cập nhật vào lược đồ quan hệ, cũng như có thể gây sai hỏng trong trường hợp xóa bỏ các bộ NT3: Tránh đặt các thuộc tính có nhiều giá trị Null Khó thực hiện các phép nối và kết hợp NT4: Thiết kế các lược đồ quan hệ sao cho chúng có thể được nối với điều kiện bằng trên các thuộc tính là khoá chính hoặc khoá ngoài theo cách đảm bảo không sinh ra các bộ “giả” Gây lỗi khi thực hiện các phép kết nối III. Phụ thuộc hàm (Functional Dependency) Lý thuyết về chuẩn hóa Các phân tích để đưa ra lược đồ thực thể liên kết cần phải được sửa chữa ở các bước tiếp theo Vấn đề nêu ở slide trên sẽ được giải quyết nếu có một phương pháp phân tích thích hợp è lý thuyết chuẩn hóa (dựa trên phụ thuộc hàm, …) sẽ là nền tảng cơ sở để thực hiện việc phân tích và chuẩn hóa lược đồ ER Quan hệ R được định nghĩa trên tập thuộc tính U = { A1, A2, ..., An}. A, B Ì U là 2 tập con của tập thuộc tính U. Nếu tồn tại một ánh xạ f: A ® B thì ta nói rằng A xác định hàm B, hay B phụ thuộc hàm vào A, và ký hiệu là A ® B. Quan hệ R (A, B, C) có phụ thuộc hàm A xác định B (ký hiệu là A ® B) nếu:" r, r’ Î Q, sao cho r.A = r’.A thì r.B = r’.B A ® B được gọi là phụ thuộc hàm hiển nhiên nếu B Í A . A ® B được gọi là phụ thuộc hàm nguyên tố, hoặc B được gọi là phụ thuộc hàm đầy đủ (fully functional dependence) vào A nếu "A’ Ì A đều không có A’ B . Ví dụ Quan hệ HÓAĐƠN (Số-hóa-đơn, Số_chủng_loại_mặt_hàng, Tổng-trị-giá) có các phụ thuộc hàm sau: f1: Số-hóa-đơn Số_chủng_loại_mặt_hàng; f2: Số-hóa-đơn Tổng-trị-giá; CHITIẾT_HĐ (Số-hóa-đơn, Mã-hàng, Số-lượng-đặt, Đơn-giá, Trị-giá) có các phụ thuộc hàm sau: f1: Số-hóa-đơn, Mã-hàng Số-lượng-đặt. f2: Số-hóa-đơn, Mã-hàng Đơn-giá. f3: Số-hóa-đơn, Mã-hàng Trị-giá. f4: Số-lượng-đạt, Đơn-giá Trị-giá. * Phụ thuộc hàm Gọi F là tập các phụ thuộc hàm đối với lược đồ quan hệ R định nghĩa trên tập thuộc tính U và X Y là một phụ thuộc hàm; X,Y Í U. Ta nói rằng X Y được suy diễn lôgic từ F nếu R thỏa các phụ thuộc hàm của F thì cũng thỏa X Y và ký hiệu là:F ½= X Y. IV. Phụ thuộc thứ nguyên (Dimensional dependencies) Quan hệ R được cung cấp một phụ thuộc thứ nguyên, kí hiệu X®n ®C với X Í R+ và C là một phần tử của R+, n là số nguyên dương nếu có tương ứng mỗi giá trị x Î X nhiều nhất n giá trị C trong R. Ví dụ: CONTRACT(NOCON, EMPLOYEE…) NOCON ® 10 ® EMPLOYEE. - Các tính chất của phụ thuộc hàm A1. Tính phản xạ X → X, hay tổng quát hơn nếu Y ÌX thì X → Y A2. Tính bắc cầu: X → Y và Y → Z thì X → Z. A3. Tính mở rộng hai vế X → Y thì XZ → YZ. (Mở rộng hai vế Z) A4. Tính tựa bắc cầu: X → Y và YZ → W thì XZ → W A5. Tính mở rộng trái thu hẹp phải X → Y thì XZ → Y – W A6. Tính cộng đầy đủ: X → Y và Z → W thì XZ → YW A7. Tính tích lũy: X → Y và Y → ZW thì X → YZW Chứng minh A2: t.X = t’.X Þ t.Y = t’.Y t.Y = t’.Y Þ t.Z = t’.Z Þ t.X = t’.X thì t.Z = t’.Z Û X → Z V. Hệ tiên đề Armstrong Hệ A bao gồm các tính chất {A1, A2, A3} của phụ thuộc hàm được gọi là hệ tiên đề Armstrong của lớp các phụ thuộc hàm. Các tính chất còn lại ({A4, A5, A6, A7}) đều được suy ra từ hệ tiên đề Armstrong. Chứng minh tính chất A4. X → Y theo tính mở rộng hai vế XZ → YZ Và YZ → W Theo tính bắc cầu XZ → W Phép suy dẫn theo hệ tiên đề Armstrong PTH f được suy dân theo hệ tiên đề Armstrong là được chứng minh thông qua tiên đề Armstrong. Ký hiệu F |= f. Phép suy dẫn theo quan hệ PTH f suy dẫn được từ tập PTH F theo quan hệ (hoặc PTH f được suy dẫn theo quan hệ từ tập PTH F) ký hiệu F |- f, nếu với mọi quan hệ r trên lược đồ R mà F thõa mãn quan hệ đó thì f cũng thỏa mãn r. Định lý 2.1: Cho tập PTH F và một PTH f trên R khi đó ta có F |- f khi và chỉ khi F |= f. Chứng minh định lý 2.1: F |= f, thì f là một PTH trên R, điều này có nghĩa là f thỏa mãn mọi r thuộc R. F |- f, thì F |= f. Điều này tương đương việc f không suy dẫn được từ PTH F theo hệ tiên đề Armstrong thì cũng không suy dẫn được theo quan hệ. Định lý 2.2: Hệ tiên đề Armstrong là đúng đắn và đầy đủ Chứng minh: Tính đúng đắn của hệ tiên đề Armstrong: Tính đúng đắn của A1, A2, A3 Bổ đề 2.1: Giả sử X Í R, nếu gọi X+ là tập các thuộc tính A của R mà F |= X → A thì với mọi tập Y Í R, F |= X → Y Û Y Í X +. a. Chứng minh chiều thuận Ta có F |= X → Y. Giả sử Y={A, B, C, ...} theo tính mở rộng trái thu hẹp phải: F |= X → A, nên A Î X+. F |= X → B, nên B Î X+. F |= X → C, nên C Î X+. ..., vậy {A, B, C, ...} = Y Ì X+. b. Chứng minh điều ngược lại Y Ì X+. Theo định nghĩa tập X+ thì mọi A Î Y ta có F|= X → A, vậy theo tính chất cộng đầy đủ ta có F|= X → Y. Chứng minh tính đầy đủ của hệ tiên đề Armstrong Giả sử f: X → Y là một PTH trên R nhưng không suy dẫn được từ tập PTH F theo hệ tiên đề Armstrong. Ta xây dựng được một quan hệ r trên R mà trên đó PTH F thỏa mãn nhưng f: X → Y không thỏa mãn. Xét quan hệ r trên R có hai phần tử t1, t2: Chia tập R thành hai nhóm thuộc tập X+ và nhóm R \ X+. t2 chứa toàn giá trị 1, t1 chứa toàn giá trị 1 trong nhưng thuộc tính thuộc X+ và 0 trong những thuộc tính còn lại. Chứng minh rằng t1, t2 thỏa mãn mọi PTH của F. Nếu W→V của F không thỏa mãn r thì W Í X+ nếu không sẽ không thỏa mãn t1.W = t2.W và V Ë X+. Nếu không thì t1.V = t2.V và thỏa mãn W→V. Vậy ít nhất A Î V mà A Ï X+. Chứng minh tính đầy đủ của hệ tiên đề Armstrong Vì W Í X+ nên X → W mà W → V suy ra X → V suy ra X → A mà A Ï X+ vô lý nên r thỏa mãn mọi f thuộc F. f: X → Y thỏa mãn r nên X, Y Í X+ nếu không sẽ không thỏa mãn t1.X =t2.X hoặc t1.Y=t2.Y. điều này lại suy ra X → Y (Hệ quả 2.1). Điều này lại trái với giả thiết vậy f sẽ không thỏa mãn trên r. Vậy f không thuộc F. VI. Bao đóng F+ của tập PTH F 4. Bao đóng F+ của tập PTH F Tập PTH f được suy dẫn từ F được gọi là bao đóng của tập PTH F, ký hiệu F+. Ví dụ: R={A, B, C, D} F={A → B, B → C, A →D, B → D} F+ = {A → B, B → C, A → C, A → D, B → D, A → BD, A → BCD, A → BC, A → CD, B → CD} Các tính chất của F+ a. Tính phản xạ: F Í F+ b. Tính đơn điệu: F Í G Þ F+ Í G+ c. Tính lũy đẳng: F++=F+ - Bao đóng X+ Định nghĩa bao đóng X+ Cho lược đồ quan hệ R = {A1, ..., An}. Giả sử F là tập PTH trên R. X là tập con của tập thuộc tính R. Bao đóng X đối với F, ký hiệu X+ (X+ F để chỉ bao đóng lấy theo tập F) là tập thuộc tính A của R mà X → A được suy dẫn từ tập F. X+ = {A: A Î R và X → A Î F+} Ví dụ: R = {A, B, C, D, E, G} F = {A → C, A → EG, B → D, G → E} X = {A, B} Y = {C, D, G} X+ = {A, B, C, D, E, G} Y+ = {C, D, E, G} - Tính chất của bao đóng X+ Tính phản xạ: X Í X+ 2. Tính đơn điệu: X Í Y Þ X+ Í Y+. 3. Tính lũy đẳng: X++ = X+ 4. Bao đóng tổng chứa tổng các bao đóng: X+Y+ Í (XY)+ 5. (X+Y)+ = (XY+)+ = (X+Y+)+ = (XY)+ 6. X → Y Þ Y Í X+ 7. X → Y Þ Y+ Í X+ 8. X → X+ và X+ → X 9. X+ = Y+ Û X → Y và Y → X. - Thuật toán tìm bao đóng X+ Bài toán thành viên Vấn đề được đưa ra ở đây là: Cho trước một tập PTH F có hay không một khẳng định f Î F+. Để giải quyết bài toán này người ta sử dụng tính chất 6 của tập bao đóng hay bổ đề 2.1: X → Y Î F+ Û Y Ì X+. Do vậy chỉ cần tìm được X+ ta sẽ giải quyết được bài toán X → Y có thuộc F+. Thuật toán tìm bao đóng X+ Thuật toán tìm bao đóng X+ của Beeri và Bernstein Cho R = {A1, ..., An}. T là tập PTH trên R. X là tập thuộc tính. Ta xây dựng tập X0, .., Xk như sau: X0=X X(i+1) = XiZi với Zi={A: A Ï Xi và Xi → A Î F+} i= 1, 2, ... Tập X0, X1, ... là tập tăng dần và tập R là hữu hạn nên sau hữu hạn bước thuật toán phải kết thúc. Tồn tại Xk = Xk+1 = ... Chính Xk là tập X+. Thuật toán Input: Lược đồ quan hệ R Tập PTH F, Tập thuộc tính X Output: Tập X+ Begin Y:=X Repeat Z:=Æ For each A in R do If (A Ï Y and Y → A Î F+) then Z= Z È A; Y : = Y È Z; Until Z = Æ; X+ = Y End; Ví dụ Cho R = {A, B, C, D, E, G} Cho tập PTH F ={AB → C, C → A, BC → D, ACD → B, D → EG, BE → C, CG → DB, CE → AG} X = {B, D} X0 = {B, D}, Z0 = {E, G} (D → EG) X1 = {B, D, E, G}, Z1 = {C} (BE → C) X2 = {B, C, D, E, G}, Z2 ={A} (C → A) X3 ={A, B, C, D, E, G} Z3=Æ X+ = X3 Chứng minh tính đúng đắn của thuật toán Chứng minh: X+ Ì Xk và Xk Ì X+. a. X+ Ì Xk Thật vậy lấy A Î X+. Như trên ta thấy X+=XZ với Z = {A: A Ï X và X → A Î F+} Nếu A Î X thì A Î Xk vì X Ì Xk. Nếu A Î Z thì theo định nghĩa các tập Zi, tồn tại một chỉ số i để A Î Zi vậy A Î Xk Þ X+ Ì Xk. b. Xk Ì X+ X0 → X1 → … → Xk => X → Xk => Xk Ì X+ VI. Sơ đồ quan hệ Khái niệm sơ đồ quan hệ: Cho R là một quan hệ trên tập thuộc tính U+, ta nói R thuộc sơ đồ quan hệ a= nếu R thoả mãn tất cả các phụ thuộc hàm của tập F Sơ đồ quan hệ là một lược đồ quan hệ và tập phụ thuộc hàm trên nó - Khóa và siêu khóa Cho một quan hệ R trên tập thuộc tính U+ và XÌU+. X được gọi là siêu khoá của quan hệ R nếu R thoả mãn phụ thuộc hàm X ® U+. Ví dụ: U+ là một siêu khoá vì U+ ® U+ thoả mãn trên mọi quan hệ R có tập thuộc tính là U+. Quan hệ KQHocTap(MaSV, MaMH, Diem) X1=MaSV, MaMH, Diem X2=MaSV, MaMH X1, X2 là hai siêu khoá của quan hệ QKHocTap Siêu khoá tối thiểu là siêu khoá mà nếu bỏ đi một thuộc tính thì nó không còn là siêu khoá. Một siêu khoá của quan hệ R được gọi là khoá của R nếu nó là siêu khoá tối thiểu. Vậy X (XÍU+) là khoá của R ÞR:X®U+ và "AÎX thì R không thoả phụ thuộc hàm X-A ® U+ Ví dụ: X2 là hai siêu khoá của quan hệ QKHocTap - Khoá và siêu khoá của sơ đồ quan hệ Siêu khoá: Cho sơ đồ quan hệ a= và XÍU+. X được gọi là siêu khoá của lược đồ quan hệ a nếu X là siêu khoá của mọi quan hệ thuộc lược đồ a. Khoá: Cho lược đồ quan hệ a= và XÍU+. X được gọi là khoá của lược đồ quan hệ a nếu X là siêu khoá tối thiểu của lược đồ a. Ví dụ 1: Cho lược đồ quan hệ: a= X=MaSV, MaMH là siêu khoá của lược đồ quan hệ a=. Vì với một quan hệ R bất kỳ thuộc lược đồ thì tập thuộc tính của R, R+=U+={MaSV, MaMH, Diem} và X ®U+. Ngoài ra X là siêu khoá tối thiểu, nên X là khoá của lược đồ quan hệ. Chú ý: X là một siêu khoá chỉ có một thuộc tính thì nó chính là khoá. Ví dụ 2: Cho lược đồ quan hệ a=<U+ =ABCD, F={AB ® CD, B ® AC} Vậy B ® ABCD, à B là khoá. - Suy dẫn theo tiên đề Cho F={ X1®Y1 …Xm®Ym } là tập các phụ thuộc hàm trên tập thuộc tính U+ và X®Y là một phụ thuộc hàm. Ta nói X®Y có thể suy dẫn theo tiên đề từ F, ký hiệu F |= X®Y nếu ta có thể nhận được X®Y từ các phụ thuộc hàm của F bằng cách sử dụng các tiên đề. Ví dụ: F={A ® B, C ® D}. Chứng minh F |= AC ® BD. Ta có: ÞAC ® BD (fd3) - Suy dẫn theo logic Ta nói X®Y có thể suy dẫn theo logic từ F, ký hiệu F |- X®Y, nếu với mỗi quan hệ tuỳ ý, R thoả các phụ thuộc hàm của F thì R cũng thoả X®Y. Ví dụ: F={A ® B, C ® D}. Chứng minh F |- AC ® BD Giả sử có t và t' tuỳ ý của R và giả sử rằng t[AC]=t'[AC]. Ta cần chứng tỏ t[BD]=t'[BD]. Thật vậy Suy dẫn theo tiên đề Bổ đề: F|=X®Y Û YÍ . Chứng minh Giả sử: Có F|=X®Y , Y=A1A2…Ak. Do A1A2…Ak ® Ai (i tuỳ ý: ) theo tính phản xạ fd1. Sử dụng tính bắc cầu fd3 ta có F|=X®Ai. Theo định nghĩa của X+F: Ai Î X+F. Vì i tuỳ ý nên YÍ X+F. Ngược lại, giả sử có YÍ. Y=A1A2…Ak. - Tương đương suy dẫn tiên đề và logic Định lý: F |-X®Y Û F |=X®Y VII. Khóa của sơ đồ Định lý: Cho sơ đồ a= và tập thuộc tính XÍU+. X là siêu khoá của a khi và chỉ khi X là khoá của a khi và chỉ khi - Thuật toán tìm khóa Bước 1 :+ Gán K=U+ (U+ là tập thuộc tính của U) Bước 2 : ta có A là thuộc tính của U.+ Tính bao đóng của (Ki-1 - A)+ nếu bằng U+ ((Ki-1 - A)+ = U+) thì loại bỏ A ra khỏi K tức là Ki =(Ki-1 - A). + Nếu (Ki-1 - A)+ != U+ thì Ki = Ki-1. Bước n: kết quả K=Kn. Ví dụ Cho U={A,B,C,D,E} và F={AB->C, AC->B, BC->DE} tìm một khóa của lược đồ quan hệ r xác định trên U và F ?Bước 1:+ K=U tức là K=ABCDEBước 2:+ Tính Bao đóng của (K-A)+ nghĩa là tính (BCDE)+ = BCDE, khác U+ nên K=ABCDEBước 3:+ Tính Bao đóng của (K-B)+ : (ACDE)+ = ABCDE, bằng U+ nên loại B ra khỏi K: K=ACDEBước 4:+ Tính Bao đóng của (K-C)+ nghĩa là tính (ADE)+ = ADE, khác U+ nên không bỏ C, K=ACDEBước 5:+ Tính Bao đóng của (K-D)+ nghĩa là tính (ACE)+ = ACEBD = U+ nên bỏ D ra tập K ta có K=ACEBước 6:+ Tính Bao đóng của (K-E)+ nghĩa là tính (AC)+ = ACBDE = U+ nên bỏ E ra tập K ta có K=AC - Thuật toán tìm khóa Ý tưởng Cho a=, 1. Tìm tất cả tập con khác rỗng của R 2. Loại tập con có bao đóng khác R 3. Loại tập con bao tập con khác 4. Những tập còn lại là khóa của W Thuật toán Cho W=, R={A, B, C}, F={A → B, A → C, B→A, B →C, AC→B } Bao đóng Siêu khóa Khóa A ABC A A B ABC B B C C AB ABC AB AC ABC AC BC ABC BC ABC ABC ABC Một số cải tiến - Theo tính chất của khóa chúng ta sẽ có một số thuộc tính luôn thuộc khóa. Trong thuật toán tìm khóa sẽ không xét nó và thêm vào khóa - Một số thuộc tính không thuộc khóa nào cả. Ta loại bỏ nó trong quá trình tìm kiếm khóa Thuật toán Cho W=, R={A, B, C, D, E, H}, F={A → B, A → C, B→A, B →C, AC→B, E → C, C→H, B→H } - Chắc chắn D, E tham gia mọi khóa - H sẽ không tham gia vào khóa nào cả Thuật toán tìm khóa: sẽ không cố gắng loại trừ D, E ra khỏi tập. Tập khởi tạo ban đầu có thể là K=R\{K}. Thuật toán tìm mọi khóa: Thêm một cột mới luôn chứa D, E. Trong các tập con của thuộc tính còn lại không xem xét đến H. Thuật toán Bao đóng Siêu khóa Khóa DE A DEHABC DEA DEA DE B DEHABC DEB DEB DE C DEHC DE AB DEHABC DEAB DE AC DEHABC DEAC DE BC DEHABC DEBC DE ABC DEHABC DEABC DE DEHC Bài tập Cho lược đồ a= Tìm khoá của lược đồ a Cho lược đồ a= . Tìm khoá của lược đồ a Cho lược đồ quan hệ: a= U={A, B, C, D, E, I} và F={AB®E, AC®I, BC ®A, AC®B, CE®D} 1. Chứng minh F|= BC®E 2. Tìm tất cả các khoá của lược đồ quan hệ. U={A, B, C, D, E, I} và F={AB®C, B®D, CD®E, CI®A} 1. Sử dụng hệ tiên đề Amstrong chứng minh F|= AB®E, 2. Tìm tất cả các khoá của lược đồ quan hệ. VIII. Các dạng chuẩn Mỗi một dạng chuẩn là một tập các điều kiện trên lược đồ nhằm đảm bảo các tính chất của nó (liên quan tới dư thừa và bất thường trong cập nhật) Chuẩn hóa dữ liệu: quá trình phân tích lược đồ quan hệ dựa trên các FD và các khóa chính để đạt được Cực tiểu sự dư thừa Cực tiểu các phép cập nhật bất thường Thủ tục chuẩn hoá cung cấp Một cơ cấu hình thức để phân tích các lược đồ quan hệ dựa trên các khoá của nó và các phụ thuộc hàm giữa các thuộc tính của nó. Một loạt các kiểm tra dạng chuẩn có thể thực hiện trên các lược đồ quan hệ riêng rẽ sao cho cơ sở dữ liệu quan hệ có thể được chuẩn hoá đến một mức cần thiết. Tính chất Nối không mất mát (hoặc nối không phụ thêm) Bảo toàn sự phụ thuộc nó đảm bảo rằng từng phụ thuộc hàm sẽ được biểu hiện trong các quan hệ riêng rẽ nhận được sau khi tách. Phân loại Boyce Codd đề nghị 3 dạng 1NF (first normal form): tương đương với định nghĩa của lược đồ quan hệ (quan hệ và bộ) 2NF: ko có giá trị trong thực tiễn 3NF à BCNF: thường sử dụng nhiều nhất 4NF, 5NF do tính đa trị và phụ thuộc hàm nối 1. Dạng chuẩn 1 Đn: gọi là 1NF nếu miền giá trị của một thuộc tính chỉ chứa giá trị nguyên tử (đơn, ko phân chia được) và giá trị của mỗi thuộc tính cũng là một giá trị đơn lấy từ miền giá trị của nó Ví dụ PHONGBAN( MaPHG, TenPHG, DDIEM) Thuộc tính đa trị PHONGBAN(MaPHG, TenPHG) DDIEM_PHG(MaPHG, DDIEM) Table (Key1, . . . (Key2, . . . (Key3, . . .) ) ) Table1(Key1, . . .) TableA (Key1,Key2 . . .(Key3, . . .) ) Table2 (Key1, Key2 . . .) Table3 (Key1, Key2, Key3, . . .) Lược đồ gốc: Table (Key1, aaa. . . (Key2, bbb. . . (Key3, ccc. . .) ) ) Để thỏa mãn 1NF chúng ta thực hiện Table1(Key1, aaa . . .) Table2(Key1, Key2, bbb . .) Table3(Key1, Key2, Key3, ccc. . .) 2. Dạng chuẩn 2 Phụ thuộc hàm đầy đủ: Một phụ thuộc hàm X ® Y là một phụ thuộc hàm đầy đủ nếu loại bỏ bất kỳ thuộc tính A nào ra khỏi X thì phụ thuộc hàm không còn đúng nữa. " A, A Î X, (X – {A}) ® Y : là sai. Phụ thuộc hàm bộ phận: Một phụ thuộc hàm X ® Y là phụ thuộc bộ phận nếu có thể bỏ một thuộc tính AÎ X, ra khỏi X phụ thuộc hàm vẫn đúng, điều đó có nghĩa là với " AÎ X, (X – {A}) ® Y Tiêu chuẩn Y phụ thuộc đầy đủ vào X 2NF: Thỏa mãn 1NF Mọi thuộc tính không khoá đều phụ thuộc đầy đủ vào khoá Với các quan hệ có thuộc tính khóa đơn thì ko phải xét Chỉ kiểm tra các lược đồ có chứa phụ thuộc hàm bộ phận Phụ thuộc vào cả 2 MaNV, MaDA Ví dụ NV_DA(MaNV, MaDA, Sogio, TenDA, DDiemDA) Chỉ phụ thuộc vào MaDA Phụ thuộc vào cả 2 MaNV, MaDA Ví dụ Chỉ phụ thuộc vào MaDA NV_DA(MaNV, MaDA, Sogio) NV_DA(MaNV, MaDA, Sogio, TenDA, DDiemDA) DUAN(MaDA, DDiemDA) DUAN(MaDA, TenDA) 3. Dạng chuẩn 3 3NF dựa trên khái niệm phụ thuộc bắc cầu. Cho lược đồ quan hệ a=, , A là một thuộc tính của U+. Ta nói A phụ thuộc bắc cầu vào X trên a nếu có thể chèn một cầu thực sự Y vào giữa quan hệ A và X. Nghĩa là ĐN: Một lược đồ quan hệ R là ở 3NF nếu nó thoả mãn ( theo Codd) Thỏa mãn 2NF Không có thuộc tính không khoá nào của R là phụ thuộc bắc cầu vào khoá chính. NV_DV(MaNV, TenNV, NS, DCHI, MaDV, TenDV, TruongPHG) Phụ thuộc vào MaNV Phụ thuộc vào MaDV Tất cả các thuộc tính phải phụ thuộc vào thuộc tính khóa Một vài thuộc tính phụ thuộc vào thuộc tính ko phải là khóa Chuẩn hóa à Tách nhóm các thuộc tính đó thành quan hệ mới Phụ thuộc vào MaNV Phụ thuộc vào MaDV NHANVIEN(MaNV, TenNV, NS, DCHI, MaDV) NV_DV(MaNV, TenNV, NS, DCHI, MaDV, TenDV, TruongPHG) DONVI(MaDV, TenDV, TruongPHG) Ví dụ Cho lược đồ quan hệ a như sau: a= C - giáo trình (Curriculum)T - Giáo viên (Teacher)R - Phòng học (Room)H - Giờ (Hour)S - Sinh viên (Student)G - Lớp (grade)C ® T: Mỗi giáo trình có một thầy dạy, HR ® C: Chỉ một môn học ở một phòng học tại một thời điểm, HT ® R: Tại mỗi thời điểm mỗi giáo viên chỉ có thể dạy ở một phòng học, CS ® G: Mỗi sinh viên chỉ ở một lớp học theo mỗi giáo trình. HS ® R: Mỗi sinh viên chỉ có thể ở một phòng học tại một thời điểm. Yêu cầu: Kiểm tra a có ở dạng chuẩn 3NF hay không? Nếu không a ở dạng chuẩn nào? Xác định tập K các khoá của a và tập N các thuộc tính không khoá. Nhận xét: Thuộc tính HS tham gia khoá vì chúng không xuất hiện ở vế phải. Kiểm Tra HS có phải là khoá không. HS+=HSRCTG=U+. Ta có khoá K={HS} là khoá duy nhất, N={RCTG} là các thuộc tính không khoá. R là thuộc tính không khoá: HS ® HT ® R (HT không ® HS). Như vậy R phụ thuộc bắc cầu vào khoá HS thông qua cầu HT. Suy ra a không ở dạng chuẩn 3NF. Kiểm tra N=RCTG có phụ thuộc đầy đủ vào HS hay không? C Vậy C phụ thuộc đầy đủ vào HS Tương tự RTG KL: a ở dạng chuẩn 2NF. - Thuật toán kiểm tra a có là 3NF Cho lược đồ a= (ở dạng chuẩn 1NF). Kiểm tra ở dạng chuẩn 3NF. Bước 1: Tính tập K, các khoá của a. Tính tập N các thuộc tính không khoá. Nếu N=Æ thì kết luận a ở dạng chuẩn 3NF. Dừng thuật toán. Bước 2: (Nƹ) - Lấy AÎN tuỳ ý. Lấy ra Y không chứa khoá nào trong K (Y không là siêu khoá) và AÏY. Nếu A Î Y+ và A Ï Y thì kết luận a không ở dạng chuẩn 3NF và dừng. Bước 3: Nếu không bị dừng ở bước 2 thì kết luận a ở dạng chuẩn 3NF. Ví dụ Cho lược đồ a= a Có ở dạng 3NF không? Bước 1. K = {(MaSV, MaMT)}, N = {TenSV, DiemThi}. Bước 2. A = DiemThi, Y = {MaSV}: Y+ = {MaSV, TenSV}=> A Ï Y+ và A Ï Y. Y = {MaMT}: Y+ = {MaMT}=> A Ï Y+ và A Ï Y. A = TenSV, Y = {MaSV}: Y+ = {MaSV, TenSV}=> A Î Y+ và A Ï Y => a không ở dạng 3NF. Bài tập Cho lược đồ quan hệ a= Hỏi a có ở dạng chuẩn 3NF hay không? a= Tóm tắt 3 dạng chuẩn 1-3 NF Nhận biết Cách chuẩn hóa 1 Quan hệ ko có thuộc tính đa trị và quan hệ lặp Chuyển tất cả quan hệ lặp hoặc đa trị thành 1 quan hệ mới 2 Phụ thuộc 1 phần vào thuộc tính khóa Tách thuộc tính phụ thuộc 1 phần thành lược đồ mới, đảm bảo quan hệ với lược đồ liên quan 3 Phụ thuộc ẩn, tồn tại phụ thuộc hàm giữa các thuộc tính ko phải là khóa Tách các thuộc tính đó thành lược đồ mới IX. Dạng chuẩn Boyce-Codd Một lược đồ quan hệ R được gọi là ở dạng chuẩn Boyce-Codd (BCNF) nếu nó Thỏa mãn dạng chuẩn 3NF Nếu X ® Y là một phụ thuộc hàm không tầm thường thoả mãn trên a thì X phải là siêu khoá của a . Hệ quả Nếu R chỉ có hai thuộc tính thì R đạt BCNF Nếu một lược đồ quan hệ không thoả mãn điều kiện BCNF, thủ tục chuẩn hóa bao gồm: Loại bỏ các thuộc tính khóa phụ thuộc hàm vào thuộc tính không khóa ra khỏi quan hệ tách chúng thành một quan hệ riêng có khoá chính là thuộc tính không khóa gây ra phụ thuộc. Ví dụ : R (A1,A2,A3,A4,A5) Với các phụ thuộc hàm: A1,A2 ® A3,A4,A5 A4 ® A2 lược đồ được tách ra như sau: R1( A4, A2) R2(A1, A4, A3, A5) Ví dụ SV_MH_GV(MaSV, MONHOC, GIANGVIEN) Phụ thuộc vào MONHOC Phụ thuộc vào cả 2 MaSV, MaMH Ví dụ Phụ thuộc vào MONHOC SV_MH_GV(MaSV, MaMH, MaGV) Phụ thuộc vào cả 2 MaSV, MaMH SV_MH(MaSV, MaMH) MH_GV(MaGV, MaMH) - Thuật toán kiểm tra a có ở dạng chuẩn BCNF Input: a ở dạng chuẩn 1NF, a= Output: Kết luận a có ở dạng chuẩn BCNF hay không? Thuật toán: Test=True For XÌU+ (Xƹ and X¹U+) do If Then Test=False. If Test=True Then a ở dạng chuẩn BCNF Else a chưa ở dạng chuẩn BCNF Ví dụ Cho lược đồ a= a= X. Tách kết nối không mất thông tin Cho lược đồ quan hệ a=, ta có thể tách lược đồ quan hệ a thành một tập các lược đồ con. Gọi phép tách tập thuộc tính U+ là một bộ D=( ) sao cho: Định nghĩa: Cho lược đồ quan hệ a=, phép tách D= ( ) được gọi là phép tách kết nối không mất thông tin nếu với mỗi quan hệ R thuộc lược đồ a thì . Ví dụ Cho lược đồ a= Tách lược đồ a thành các lược đồ sau: a1= a2= a3= Lấy quan hệ R là quan hệ KETQUA(MaSV, TenSV, MaMT, TenMon, ĐiemThi) khi đó: R1= KETQUA[MaSV, TenSV] =SINHVIENaÎ1 R2= KETQUA[MaMT, TenMon] =MONTHIaÎ2 R3= KETQUA[MaSV, MaMT, DiemThi] =KQUAaÎ3 Khi cần ta có thể khôi phục lại thông tin: KETQUA=SINHVIEN*MONTHI*KQUA - Kiểm tra tính tách kết nối không mất thông tin Định lý: D=( ) là phép tách kết nối không mất thông tin của lược đồ a= khi và chỉ khi xảy ra một trong hai điều kiện sau: i) ii) Ví dụ Cho lược đồ quan hệ a= MaSV, TenSV MaSV, MaMT, DiemThi =MaSV; =TenSV. Vậy và phép tách trên là phép tách kết nối không mất thông tin. Nếu m > 2, sử dụng thuật toán Chase để kiểm tra. XI. Thuật toán Chase Ví dụ 1. Ví dụ 2: Xét phân R=SAIP, R1=SA, R2=SIP, F={S®A, SI®P} 2 Ví dụ 3: R=ABCDE, R1=AD, R2=AB, R3=BE, R4=CDE, R5=AE. Giả sử có tập phụ thuộc hàm F={A®C, B®C, C®D, DE®C, CE®A} 3. Cho lược đồ quan hệ: a= ở dạng chuẩn 1NF với U={A, B, C, D, E, I} và F={AB®E, AC®I, BC ®A, AC®B, CE®D} Kiểm tra phép tách a thành các lược đồ con {U1=ABE, U2=ABCI, U3=ACD } kết nối có mất thông tin hay không? 4. Cho lược đồ quan hệ: a= ở dạng chuẩn 1NF với U={A, B, C, D, E, I} và F={BC®DE, BE ®C, BI®A, CE ®I} Kiểm tra phép tách a thành {U1=BIA, U2=CEI, U3=BCDE} có mất thông tin? XII. Đưa về dạng chuẩn BCNF Bổ đề: Mỗi lược đồ có hai thuộc tính đều ở dạng chuẩn BCNF. Nếu a= không ở dạng chuẩn BCNF thì chúng ta có thể tìm được các thuộc tính A và B trong a= sao cho (U-AB) ® A hoặc (U-AB) ® B. - Chứng minh Giả sử ta có lược đồ a= có các trường hợp xảy ra: a=: Ở BCNF. a=: Khóa A và ở BCNF. a=: Khóa AB và ở BCNF a= chưa ở BCNF, giả sử có một vi phạm là X®A trong lược đồ. Do đó $B không thuộc XA (Nếu không X là siêu khóa và không vi phạm) để (U-AB) ® A. Đpcm. Thuật toán Ví dụ Cho lược đồ quan hệ: a= ở dạng chuẩn 1NF với U={A, B, C, D, E, I} và F={AB®C, B®D, CD®E, CI®A} Tách lược đồ a= thành các lược đồ ở dạng chuẩn BCNF Cho lược đồ quan hệ: a= ở dạng chuẩn 1NF với U={A, B, C, D, E, I} và F={BC®DE, BE ®C, BI®A, CE ®I} * Đưa về dạng chuẩn 3NF Bước 1: Loại bỏ tất cả các thuộc tính của U+ nếu các thuộc tính đó không liên quan đến một phụ thuộc hàm nào của F. Bước 2: Nếu có 1 phụ thuộc hàm nào của F mà liên quan đến tất cả các thuộc tính của U+ thì kết quả chính là lược đồ a với fd đó. Bước 3: Thực hiện tách: Đưa ra các lược đồ gồm các thuộc tính XA cho phụ thuộc hàm X ® A của F. Nếu có X ® A1, X ® A2,…, X ® An, thì thay thế tập thuộc tính XA1A2…An cho XAi (1£i£n). Quá trình tách cứ tiếp tục. Ví dụ a= được tách thành các lược đồ: a1= a2= a3= a4= a5= CHƯƠNG 4. NGÔN NGỮ SQL I. Định nghĩa dữ liệu Là ngôn ngữ mô tả Lược đồ cho mỗi quan hệ Miền giá trị tương ứng của từng thuộc tính Ràng buộc toàn vẹn Chỉ mục trên mỗi quan hệ Gồm CREATE TABLE (tạo bảng) DROP TABLE (xóa bảng) ALTER TABLE (sửa bảng) CREATE DOMAIN (tạo miền giá trị) CREATE DATABASE … 2. Kiểu dữ liệu Số (numeric) INTEGER SMALLINT NUMERIC, NUMERIC(p), NUMERIC(p,s) DECIMAL, DECIMAL(p), DECIMAL(p,s) REAL DOUBLE PRECISION FLOAT, FLOAT(p) Chuỗi ký tự (character string) CHARACTER, CHARACTER(n) CHARACTER VARYING(x) Chuỗi bit (bit string) BIT, BIT(x) BIT VARYING(x) Ngày giờ (datetime) DATE gồm ngày, tháng và năm TIME gồm giờ, phút và giây TIMESTAMP gồm ngày và giờ 3. Lệnh tạo bảng Để định nghĩa một bảng Tên bảng Các thuộc tính Tên thuộc tính Kiểu dữ liệu Các ràng buộc toàn vẹn trên thuộc tính (RBTV) Cú pháp CREATE TABLE ( [], [], … []) Ví dụ - Tạo bảng CREATE TABLE NHANVIEN (MANV CHAR(9), HONV VARCHAR(10), TENDEM VARCHAR(20), TENNV VARCHAR(10), NS DATETIME, DCHI VARCHAR(50), GT CHAR(3), LUONG INT, MA_NQL CHAR(9), PHG INT) NOT NULL NULL UNIQUE DEFAULT PRIMARY KEY FOREIGN KEY / REFERENCES CHECK Đặt tên cho RBTV CONSTRAINT Ví dụ - RBTV CREATE TABLE NHANVIEN (HONV VARCHAR(10) NOT NULL, TENDEM VARCHAR(20) NOT NULL, TENNV VARCHAR(10) NOT NULL, MANV CHAR(9) PRIMARY KEY, NS DATETIME, DCHI VARCHAR(50), GT CHAR(3) CHECK (GT IN (‘Nam’, ‘Nu’), LUONG INT DEFAULT (10000), MA_NQL CHAR(9), PHG INT ) CREATE TABLE PHONGBAN ( TENPB VARCHAR(20) UNIQUE, MAPHG INT NOT NULL, TRPHG CHAR(9), NG_NHANCHUC DATETIME DEFAULT (GETDATE()) ) CREATE TABLE PHANCONG (MA_NVIEN CHAR(9) FOREIGN KEY (MA_NVIEN) REFERENCES NHANVIEN(MANV), SODA INT REFERENCES DEAN(MADA), THOIGIAN DECIMAL(3,1) ) Ví dụ - Đặt tên cho RBTV CREATE TABLE NHANVIEN ( HONV VARCHAR(10) CONSTRAINT NV_HONV_NN NOT NULL, TENDEM VARCHAR(20) NOT NULL, TENNV VARCHAR(10) NOT NULL, MANV CHAR(9) CONSTRAINT NV_MANV_PK PRIMARY KEY, NS DATETIME, DCHI VARCHAR(50), GT CHAR(3) CONSTRAINT NV_GT_CHK CHECK (GT IN (‘Nam’, ‘Nu’)), LUONG INT CONSTRAINT NV_LUONG_DF DEFAULT (1000000), MA_NQL CHAR(9), PHG INT ) CREATE TABLE PHANCONG ( MA_NVIEN CHAR(9), SODA INT, THOIGIAN DECIMAL(3,1), CONSTRAINT PC_MANVIEN_SODA_PK PRIMARY KEY (MA_NVIEN, SODA), CONSTRAINT PC_MANVIEN_FK FOREIGN KEY (MA_NVIEN) REFERENCES NHANVIEN(MANV), CONSTRAINT PC_SODA_FK FOREIGN KEY (SODA) REFERENCES DEAN(MADA) ) 4. Lệnh sửa bảng Được dùng để Thay đổi cấu trúc bảng Thay đổi RBTV ALTER TABLE ADD COLUMN [] Thêm cột Xóa cột ALTER TABLE DROP COLUMN Mở rộng cột ALTER TABLE ALTER COLUMN Thêm RBTV ALTER TABLE ADD CONSTRAINT , CONSTRAINT , … Xóa RBTV ALTER TABLE DROP Ví dụ - Thay đổi cấu trúc bảng ALTER TABLE NHANVIEN ADD NGHENGHIEP CHAR(20) ALTER TABLE NHANVIEN DROP COLUMN NGHENGHIEP ALTER TABLE NHANVIEN ALTER COLUMN NGHENGHIEP CHAR(50) Ví dụ - Thay đổi RBTV CREATE TABLE PHONGBAN ( TENPB VARCHAR(20), MAPHG INT NOT NULL, TRPHG CHAR(9), NG_NHANCHUC DATETIME ) ALTER TABLE PHONGBAN ADD CONSTRAINT PB_MAPHG_PK PRIMARY KEY (MAPHG), CONSTRAINT PB_TRPHG FOREIGN KEY (TRPHG) REFERENCES NHANVIEN(MANV), CONSTRAINT PB_NGNHANCHUC_DF DEFAULT (GETDATE()) FOR (NG_NHANCHUC), CONSTRAINT PB_TENPB_UNI UNIQUE (TENPB) 5. Lệnh xóa bảng Được dùng để xóa cấu trúc bảng Tất cả dữ liệu của bảng cũng bị xóa Cú pháp DROP TABLE Ví dụ DROP TABLE NHANVIEN DROP TABLE PHONGBAN DROP TABLE PHANCONG NHANVIEN TENNV HONV TENDEM MANV NS DCHI GT LUONG MA_NQL PHG PHONGBAN TRPHG TENPHG MAPHG NG_NHANCHUC 6. Lệnh tạo miền giá trị Tạo ra một kiểu dữ liệu mới kế thừa những kiểu dữ liệu có sẳn Cú pháp CREATE DOMAIN AS Ví dụ CREATE DOMAIN Kieu_Ten AS VARCHAR(30) II. Truy vấn dữ liệu Là ngôn ngữ rút trích dữ liệu thỏa một số điều kiện nào đó Dựa trên Phép toán ĐSQH Một số bổ sung + Cho phép 1 bảng có nhiều dòng trùng nhau Bảng là bag ¹ quan hệ là set 1. Truy vấn cơ bản Gồm 3 mệnh đề SELECT FROM WHERE Tên các cột cần được hiển thị trong kết quả truy vấn Tên các bảng liên quan đến câu truy vấn Biểu thức boolean xác định dòng nào sẽ được rút trích Nối các biểu thức: AND, OR, và NOT Phép toán: , £ , ³ , ¹ , =, LIKE và BETWEEN SQL và ĐSQH Ví dụ SELECT * FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 Lấy tất cả các cột của quan hệ kết quả TENNV HONV NS DCHI GT LUONG PHG Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 333445555 987987987 MANV MA_NQL 888665555 333445555 TENDEM Thanh Manh 1.2. Mệnh đề SELECT SELECT MANV, HONV, TENDEM, TENNV FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 AND GT=‘Nam’ TENNV HONV Tung Nguyen Hung Nguyen TENDEM Thanh Manh 333445555 987987987 MANV Tên bí danh SELECT MANV, HONV AS HO, TENDEM AS ‘TEN DEM’, TENNV AS TEN FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 AND GT=‘Nam’ Mở rộng TEN HO Tung Nguyen Hung Nguyen TEN DEM Thanh Manh 333445555 987987987 MANV SELECT MANV, HONV + ‘ ’ + TENDEM + ‘ ’ + TENNV AS ‘HO TEN’ FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 AND GT=‘Nam’ HO TEN Nguyen Thanh Tung Nguyen Manh Hung 333445555 987987987 MANV Mở rộng SELECT MANV, LUONG*1.1 AS ‘LUONG10%’ FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 AND GT=‘Nam’ LUONG10% 33000 27500 333445555 987987987 MANV Loại bỏ các dòng trùng nhau SELECT DISTINCT LUONG FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 AND GT=‘Nam’ Tốn chi phí Người dùng muốn thấy LUONG 30000 25000 38000 Ví dụ Cho biết MANV và TENNV làm việc ở phòng ‘Nghien cuu’ 1.3. Mệnh đề WHERE SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN, PHONGBAN WHERE TENPHG=‘Nghien cuu’ AND PHG=MAPHG TRUE TRUE Biểu thức logic Độ ưu tiên SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN, PHONGBAN WHERE (TENPHG=‘Nghien cuu’ OR TENPHG=‘Quan ly’) AND PHG=MAPHG) BETWEEN SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE LUONG>20000 AND LUONG<30000 SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE LUONG BETWEEN 20000 AND 30000NOT BETWEEN SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE LUONG NOT BETWEEN 20000 AND 30000 LIKE SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE DCHI LIKE ‘Nguyen _ _ _ _’ SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE DCHI LIKE ‘Nguyen %’ Chuỗi bất kỳ Ký tự bất kỳ SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE HONV LIKE ‘Nguyen’ NOT LIKE SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE HONV NOT NOT LIKE ‘Nguyen’ SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE DCHI LIKE ‘% Nguyens_%’ ESCAPE ‘s’ ESCAPE ‘Nguyen_’ Ngày giờ SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE NGSINH BETWEEN ‘1955-12-08’ AND ‘1966-07-19’ YYYY-MM-DD MM/DD/YYYY ‘1955-12-08’ ’12/08/1955’ ‘December 8, 1955’ HH:MI:SS ’17:30:00’ ’05:30 PM’ ‘1955-12-08 17:30:00’ NULL Sử dụng trong trường hợp Không biết (value unknown) Không thể áp dụng (value inapplicable) Không tồn tại (value withheld) Những biểu thức tính toán có liên quan đến giá trị NULL sẽ cho ra kết quả là NULL x có giá trị là NULL x + 3 cho ra kết quả là NULL x + 3 là một biểu thức không hợp lệ trong SQL Những biểu thức so sánh có liên quan đến giá trị NULL sẽ cho ra kết quả là UNKNOWN x = 3 cho ra kết quả là UNKNOWN x = 3 là một so sánh không hợp lệ trong SQL NULL SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE MA_NQL IS NULL SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE MA_NQL IS NOT NULL 1.4. Mệnh đề FROM WHERE TRUE SELECT MANV, MAPHG FROM NHANVIEN, PHONGBAN Không sử dụng mệnh đề WHERE MAPHG 1 4 333445555 333445555 MANV 5 1 987987987 987987987 333445555 4 5 987987987 … … SELECT TENPHG, DIADIEM FROM PHONGBAN, DDIEM_PHG WHERE MAPHG=MAPHG Tên bí danh SELECT TENPHG, DIADIEM FROM PHONGBAN AS PB, DDIEM_PHG AS DD WHERE PB.MAPHG=DD.MAPHG SELECT TENNV, NGSINH, TENTN, NGSINH FROM NHANVIEN, THANNHAN WHERE MANV=MA_NVIEN SELECT TENNV, NV.NGSINH, TENTN, TN.NGSINH FROM NHANVIEN NV, THANNHAN TN WHERE MANV=MA_NVIEN Ví dụ 1: Với những đề án ở ‘Ha Noi’, cho biết mã đề án, mã phòng ban chủ trì đề án, họ tên trưởng phòng cùng với ngày sinh và địa chỉ của người ấy Ví dụ 2: Tìm họ tên của nhân viên phòng số 5 có tham gia vào đề án “Sản phẩm X” với số giờ làm việc trên 10 giờ Ví dụ 3: Tìm họ tên của từng nhân viên và người phụ trách trực tiếp nhân viên đó Ví dụ 4: Tìm họ tên của những nhân viên được “Nguyen Thanh Tung” phụ trách trực tiếp 1.5. Mệnh đề ORDER BY Dùng để hiển thị kết quả câu truy vấn theo một thứ tự nào đó Cú pháp SELECT FROM WHERE ORDER BY ASC: tăng (mặc định) DESC: giảm Ví dụ SELECT MA_NVIEN, SODA FROM PHANCONG ORDER BY MA_NVIEN DESC, SODA SODA 10 30 999887777 999887777 MA_NVIEN 10 30 987987987 987654321 987987987 10 20 987654321 30 987654321 2. Tập hợp, so sánh tập hợp và truy vấn lồng 2.1. Phép toán tập hợp trong SQL SQL có cài đặt các phép toán Hợp (UNION) Giao (INTERSECT) Trừ (EXCEPT) Kết quả trả về là tập hợp Loại bỏ các bộ trùng nhau Để giữ lại các bộ trùng nhau UNION ALL INTERSECT ALL EXCEPT ALL Cú pháp SELECT FROM WHERE UNION [ALL] SELECT FROM WHERE SELECT FROM WHERE INTERSECT [ALL] SELECT FROM WHERE SELECT FROM WHERE EXCEPT [ALL] SELECT FROM WHERE Ví dụ 5: Cho biết các mã đề án có Nhân viên với họ là ‘Nguyen’ tham gia hoặc, Trưởng phòng chủ trì đề án đó với họ là ‘Nguyen’ Ví dụ 6: Tìm nhân viên có người thân cùng tên và cùng giới tính Ví dụ 7: Tìm những nhân viên không có thân nhân nào 2.2 Truy vấn lồng SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN, PHONGBAN WHERE TENPHG=‘Nghien cuu’ AND PHG=MAPHG SELECT FROM WHERE ( SELECT FROM WHERE ) Câu truy vấn ngoài (Outer query) Câu truy vấn trong (Subquery) Các câu lệnh SELECT có thể lồng nhau ở nhiều mức Câu truy vấn con thường trả về một tập các giá trị Các câu truy vấn trong trong cùng một mệnh đề WHERE được kết hợp bằng phép nối logic Mệnh đề WHERE của câu truy vấn ngoài So sánh tập hợp thường đi cùng với một số toán tử IN, NOT IN ALL ANY hoặc SOME Kiểm tra sự tồn tại EXISTS NOT EXISTS Có 2 loại truy vấn lồng Lồng phân cấp Mệnh đề WHERE của truy vấn trong không tham chiếu đến thuộc tính của các quan hệ trong mệnh đề FROM ở truy vấn ngoài Khi thực hiện, câu truy vấn trong sẽ được thực hiện trước Lồng tương quan Mệnh đề WHERE của truy vấn trong tham chiếu ít nhất một thuộc tính của các quan hệ trong mệnh đề FROM ở truy vấn ngoài Khi thực hiện, câu truy vấn trong sẽ được thực hiện nhiều lần, mỗi lần tương ứng với một bộ của truy vấn ngoài Ví dụ - Lồng phân cấp SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN, DIADIEM_PHG WHERE DIADIEM=‘TP HCM’ AND PHG=MAPHG SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE PHG IN ( SELECT MAPHG FROM DIADIEM_PHG WHERE DIADIEM=‘TP HCM’ ) (1, 5) Ví dụ 7: Tìm những nhân viên không có thân nhân nào Ví dụ 8: Tìm những nhân viên có lương lớn hơn lương của ít nhất một nhân viên phòng 4 Ví dụ 9: Tìm những nhân viên có lương lớn hơn lương của tất cả nhân viên phòng 4 Ví dụ 10: Tìm những trưởng phòng có tối thiểu một thân nhân Ví dụ - Lồng tương quan SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN, PHONGBAN WHERE TENPHG=‘Nghien cuu’ AND PHG=MAPHG SELECT MANV, TENNV FROM NHANVIEN WHERE EXISTS ( SELECT * FROM PHONGBAN WHERE TENPHG=‘Nghien cuu’ AND PHG=MAPHG ) Ví dụ 6: Tìm nhân viên có người thân cùng tên và cùng giới tính Ví dụ 7: Tìm những nhân viên không có thân nhân nào Ví dụ 8: Tìm những nhân viên có lương lớn hơn lương của ít nhất một nhân viên phòng 4 Ví dụ 10: Tìm những trưởng phòng có tối thiểu một thân nhân 2.3. Nhận xét IN và EXISTS IN IN Thuộc tính ở mệnh đề SELECT của truy vấn trong phải có cùng kiểu dữ liệu với thuộc tính ở mệnh đề WHERE của truy vấn ngoài EXISTS Không cần có thuộc tính, hằng số hay biểu thức nào khác đứng trước Không nhất thiết liệt kê tên thuộc tính ở mệnh đề SELECT của truy vấn trong Những câu truy vấn có = ANY hay IN đều có thể chuyển thành câu truy vấn có EXISTS 2.4 Phép chia trong SQL A B a b a a g a a a a a b a g a g a C D a g a b g a g a g b g a g b b b E 1 3 1 1 1 1 1 1 R D E a S b 1 1 A B C a a g g a g R¸S ai bi R¸S là tập các giá trị ai trong R sao cho không có giá trị bi nào trong S làm cho bộ (ai, bi) không tồn tại trong R Sử dụng NOT EXISTS để biểu diễn SELECT R1.A, R1.B, R1.C FROM R, R1 WHERE NOT EXISTS ( SELECT * FROM S WHERE NOT EXISTS ( SELECT * FROM R R2 WHERE R2.D=S.D AND R2.E=S.E AND R1.A=R2.A AND R1.B=R2.B AND R1.C=R2.C )) Ví dụ 11: Tìm tên các nhân viên được phân công làm tất cả các đồ án Tìm tên các nhân viên mà không có đề án nào là không được phân công làm Tập bị chia: PHANCONG(MA_NVIEN, SODA) Tập chia: DEAN(MADA) Tập kết quả: KQ(MA_NVIEN) Kết KQ với NHANVIEN để lấy ra TENNV Tìm tên các nhân viên được phân công làm tất cả các đồ án 3. Hàm kết hợp và gom nhóm 3.1. Hàm kết hợp COUNT COUNT(*) đếm số dòng COUNT() đếm số giá trị khác NULL của thuộc tính COUNT(DISTINCT ) đếm số giá trị khác nhau và khác NULL của thuộc tính MIN MAX SUM AVG Các hàm kết hợp được đặt ở mệnh đề SELECT Ví dụ 12: Tìm tổng lương, lương cao nhất, lương thấp nhất và lương trung bình của các nhân viên Ví dụ 13: Cho biết số lượng nhân viên của phòng ‘Nghien cuu’ Ví dụ 14: Cho biết số lượng nhân viên của từng phòng ban SL_NV 5 4 3 3 PHG 1 1 TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 333445555 987987987 MANV MA_NQL 888665555 333445555 TENLOT Thanh Manh Tam Tran 07/31/1972 543 MTL Q1 Nu 25000 5 Hang Bui 07/19/1968 33 NTH Q1 Nu 38000 4 453453453 999887777 333445555 987654321 Thanh Ngoc Nhu Le 07620/1951 219 TD Q3 Nu 43000 4 987654321 888665555 Quynh Quang Tran 04/08/1969 980 LHP Q5 Nam 25000 4 Vinh Pham 11/10/1945 450 TV HN Nam 55000 1 987987987 888665555 987654321 NULL Hong Van 3.2. Gom nhóm Cú pháp SELECT FROM WHERE GROUP BY Sau khi gom nhóm Mỗi nhóm các bộ sẽ có cùng giá trị tại các thuộc tính gom nhóm Ví dụ 14: Cho biết số lượng nhân viên của từng phòng ban Ví dụ 15: Với mỗi nhân viên cho biết mã số, họ tên, số lượng đề án và tổng thời gian mà họ tham gia SODA THOIGIAN 1 32.5 2 7.5 123456789 123456789 MA_NVIEN 2 10.0 3 10.0 333445555 333445555 10 10.0 333445555 20 20.0 10 35.0 888665555 987987987 30 5.0 987987987 30 20.0 987654321 20 15.0 987654321 1 20.0 453453453 2 20.0 453453453 Ví dụ 16: Cho biết những nhân viên tham gia từ 2 đề án trở lên SODA THOIGIAN 1 32.5 2 7.5 123456789 123456789 MA_NVIEN 2 10.0 3 10.0 333445555 333445555 10 10.0 333445555 20 20.0 10 35.0 888665555 987987987 30 5.0 987987987 30 20.0 987654321 20 15.0 987654321 1 20.0 453453453 2 20.0 453453453 bị loại ra 3.3. Điều kiện trên nhóm Cú pháp SELECT FROM WHERE GROUP BY HAVING Ví dụ 16: Cho biết những nhân viên tham gia từ 2 đề án trở lên Ví dụ 17: Cho biết những phòng ban (TENPHG) có lương trung bình của các nhân viên lớn hơn 2tr * Nhận xét Mệnh đề GROUP BY Các thuộc tính trong mệnh đề SELECT (trừ những thuộc tính trong các hàm kết hợp) phải xuất hiện trong mệnh đề GROUP BY Mệnh đề HAVING Sử dụng các hàm kết hợp trong mệnh đề SELECT để kiểm tra một số điều kiện nào đó Chỉ kiểm tra điều kiện trên nhóm, không là điều kiện lọc trên từng bộ Sau khi gom nhóm điều kiện trên nhóm mới được thực hiện Thứ tự thực hiện câu truy vấn có mệnh đề GROUP BY và HAVING (1) Chọn ra những dòng thỏa điều kiện trong mệnh đề WHERE (2) Những dòng này sẽ được gom thành nhiều nhóm tương ứng với mệnh đề GROUP BY (3) Áp dụng các hàm kết hợp cho mỗi nhóm (4) Bỏ qua những nhóm không thỏa điều kiện trong mệnh đề HAVING (5) Rút trích các giá trị của các cột và hàm kết hợp trong mệnh đề SELECT Ví dụ 18: Tìm những phòng ban có lương trung bình cao nhất Ví dụ 19: Tìm 3 nhân viên có lương cao nhất Ví dụ 12: Tìm tên các nhân viên được phân công làm tất cả các đồ án 4. Một số dạng truy vấn khác Truy vấn con ở mệnh đề FROM Điều kiện kết ở mệnh đề FROM Phép kết tự nhiên Phép kết ngoàI Cấu trúc CASE 4.1. Truy vấn con ở mệnh đề FROM Kết quả trả về của một câu truy vấn phụ là một bảng Bảng trung gian trong quá trình truy vấn Không có lưu trữ thật sự Cú pháp SELECT FROM R1, R2, () AS tên_bảng WHERE 4.2. Điều kiện kết ở mệnh đề FROM Kết bằng SELECT FROM R1 [INNER] JOIN R2 ON WHERE Kết ngoài SELECT FROM R1 LEFT|RIGHT [OUTER] JOIN R2 ON WHERE Ví dụ 20: Tìm mã và tên các nhân viên làm việc tại phòng ‘Nghien cuu’ Ví dụ 21: Tìm họ tên các nhân viên và tên các đề án nhân viên tham gia nếu có 4.3 Cấu trúc CASE Cho phép kiểm tra điều kiện và xuất thông tin theo từng trường hợp Cú pháp CASE WHEN THEN WHEN THEN … [ELSE ] END Ví dụ 22: Cho biết họ tên các nhân viên đã đến tuổi về hưu (nam 60 tuổi, nữ 55 tuổi) Ví dụ 23: Cho biết họ tên các nhân viên và năm về hưu ** Kết luận SELECT FROM [WHERE ] [GROUP BY ] [HAVING ] [ORDER BY ] 5. Cập nhật dữ liệu 5.1. Lệnh INSERT Dùng để thêm 1 hay nhiều dòng vào bảng Để thêm dữ liệu Tên quan hệ Danh sách các thuộc tính cần thêm dữ liệu Danh sách các giá trị tương ứng Cú pháp (thêm 1 dòng): INSERT INTO () VALUES () Ví dụ INSERT INTO NHANVIEN(HONV, TENDEM, TENNV, MANV) VALUES (‘Le’, ‘Van’, ‘Tuyen’, ‘635635635’) INSERT INTO NHANVIEN(HONV, TENDEM, TENNV, MANV, DCHI) VALUES (‘Le’, ‘Van’, ‘Tuyen’, ‘635635635’, NULL) INSERT INTO NHANVIEN VALUES (‘Le’, ‘Van’, ‘Tuyen’, ‘635635635’, ’12/30/1952’, ’98 HV’, ‘Nam’, ‘37000’, 4) Nhận xét Thứ tự các giá trị phải trùng với thứ tự các cột Có thể thêm giá trị NULL ở những thuộc tính không là khóa chính và NOT NULL Câu lệnh INSERT sẽ gặp lỗi nếu vi phạm RBTV Khóa chính Tham chiếu NOT NULL - các thuộc tính có ràng buộc NOT NULL bắt buộc phải có giá trị Cú pháp (thêm nhiều dòng): INSERT INTO () Ví dụ CREATE TABLE THONGKE_PB ( TENPHG VARCHAR(20), SL_NV INT, LUONG_TC INT ) INSERT INTO THONGKE_PB(TENPHG, SL_NV, LUONG_TC) SELECT TENPHG, COUNT(MANV), SUM(LUONG) FROM NHANVIEN, PHONGBAN WHERE PHG=MAPHG GROUP BY TENPHG 5.2. Lệnh DELETE Dùng để xóa các dòng của bảng Cú pháp DELETE FROM [WHERE ] Ví dụ DELETE FROM NHANVIEN WHERE HONV=‘Tran’ DELETE FROM NHANVIEN WHERE MANV=‘345345345’ DELETE FROM NHANVIEN Nhận xét Số lượng số dòng bị xóa phụ thuộc vào điều kiện ở mệnh đề WHERE Nếu không chỉ định điều kiện ở mệnh đề WHERE, tất cả các dòng trong bảng sẽ bị xóa Lệnh DELETE có thể gây ra vi phạm RB tham chiếu Không cho xóa Xóa luôn những dòng có giá trị đang tham chiếu đến CASCADE Đặt NULL cho những giá trị tham chiếu TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 5 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 5 333445555 987987987 MANV MA_NQL 888665555 333445555 TENLOT Thanh Manh Hang Bui 07/19/1968 33 NTH Q1 Nu 38000 4 999887777 987654321 Ngoc Nhu Le 07620/1951 219 TD Q3 Nu 43000 4 987654321 888665555 Quynh Vinh Pham 11/10/1945 450 TV HN Nam 55000 1 888665555 NULL Van SODA THOIGIAN MA_NVIEN 10 10.0 333445555 20 20.0 888665555 30 20.0 987654321 1 20.0 453453453 Tam Tran 07/31/1972 543 MTL Q1 Nu 25000 5 453453453 333445555 Thanh Quang Tran 04/08/1969 980 LHP Q5 Nam 25000 4 987987987 987654321 Hong 10 35.0 987987987 30 5.0 987987987 TENNV HONV NGSINH DCHI PHAI LUONG PHG Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 333445555 987987987 MANV MA_NQL 888665555 333445555 TENLOT Thanh Manh Hang Bui 07/19/1968 33 NTH Q1 Nu 38000 4 999887777 987654321 Ngoc Nhu Le 07620/1951 219 TD Q3 Nu 43000 4 987654321 888665555 Quynh Vinh Pham 11/10/1945 450 TV HN Nam 55000 1 888665555 NULL Van Tam Tran 07/31/1972 543 MTL Q1 Nu 25000 5 5 5 453453453 333445555 Thanh Quang Tran 04/08/1969 980 LHP Q5 Nam 25000 4 987987987 987654321 Hong NULL NULL NULL 05/22/1988 333445555 Nghien cuu 5 NG_NHANCHUC MA_NVIEN 01/01/1995 06/19/1981 987987987 888665555 TENPHG MAPHG Dieu hanh 4 Quan ly 1 5.3. Lệnh UPDATE Dùng để thay đổi giá trị của thuộc tính cho các dòng của bảng Cú pháp UPDATE SET =, =, … [WHERE ] Ví dụ UPDATE NHANVIEN SET NGSINH=’08/12/1965’ WHERE MANV=‘333445555’ UPDATE NHANVIEN SET LUONG=LUONG*1.1 Ví dụ 25: Với đề án có mã số 10, hãy thay đổi nơi thực hiện đề án thành ‘Vung Tau’ và phòng ban phụ trách là phòng 5 UPDATE DEAN SET DIADIEM_DA=’Vung Tau’, PHONG=5 WHERE MADA=10 Nhận xét Những dòng thỏa điều kiện tại mệnh đề WHERE sẽ được cập nhật giá trị mới Nếu không chỉ định điều kiện ở mệnh đề WHERE, tất cả các dòng trong bảng sẽ bị cập nhật Lệnh UPDATE có thể gây ra vi phạm RB tham chiếu Không cho sửa Sửa luôn những dòng có giá trị đang tham chiếu đến CASCADE 6. Khung nhìn (view) 6.1. Khung nhìn Bảng là một quan hệ được tổ chức lưu trữ vật lý trong CSDL Khung nhìn cũng là một quan hệ Không được lưu trữ vật lý (bảng ảo) Không chứa dữ liệu Được định nghĩa từ những bảng khác Có thể truy vấn hay cập nhật thông qua khung nhìn Tại sao phải sử dụng khung nhìn? Che dấu tính phức tạp của dữ liệu Đơn giản hóa các câu truy vấn Hiển thị dữ liệu dưới dạng tiện dụng nhất An toàn dữ liệu 6.2. Định nghĩa khung nhìn Cú pháp CREATE VIEW AS DROP VIEW Bảng ảo này có Danh sách thuộc tính trùng với các thuộc tính trong mệnh đề SELECT Số dòng phụ thuộc vào điều kiện ở mệnh đề WHERE Dữ liệu được lấy từ các bảng ở mệnh đề FROM Ví dụ CREATE VIEW NV_P5 AS SELECT MANV, HONV, TENDEM, TENVN FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 CREATE VIEW TONGLNG_SLNV_PB AS SELECT MAPHG, TENPB, COUNT(*) AS SLNV, SUM(LUONG) AS TONGLNG FROM NHANVIEN, PHONGBAN WHERE PHG=MAPHG GROUP BY TENPHG 6.3 Truy vấn trên khung nhìn Tuy không chứa dữ liệu nhưng có thể thực hiện các câu truy vấn trên khung nhìn SELECT TENNV FROM NV_P5 WHERE HONV LIKE ‘Nguyen’ NV_P5 ¬ pMANV,HONV, TENDEM, TENNV (sPHG=5 (NHANVIEN)) p TENNV (sHONV=‘Nguyen’ (NV_P5)) Có thể viết câu truy vấn dữ liệu từ khung nhìn và bảng SELECT HONV, TENVN, TENDA, THOIGIAN FROM NV_P5, PHANCONG, DEAN WHERE MANV=MA_NVIEN AND SODA=MADA NV_P5 ¬ pMANV,HONV, TENDEM, TENNV (sPHG=5 (NHANVIEN)) TMP ¬ NV_P5 MANV=MA_NVIEN PHONGBAN SODA=MADADEAN pTENNV,TENDA,THOIGIAN(TMP) 6.4. Cập nhật trên khung nhìn Có thể dùng các câu lệnh INSERT, DELETE và UPDATE cho các khung nhìn đơn giản Khung nhìn được xây dựng trên 1 bảng và có khóa chính của bảng Không thể cập nhật dữ liệu nếu Khung nhìn có dùng từ khóa DISTINCT Khung nhìn có sử dụng các hàm kết hợp Khung nhìn có mệnh đề SELECT mở rộng Khung nhìn được xây dựng từ bảng có RB trên cột Khung nhìn được xây dựng từ nhiều bảng Sửa lại họ cho nhân viên mã ‘123456789’ ở phòng 5 là ‘Pham’ UPDATE NV_P5 SET HONV=‘Pham’ WHERE MANV= ‘123456789’ 7. Chỉ mục (index) Chỉ mục trên thuộc tính A là một cấu trúc dữ liệu làm cho việc tìm kiếm mẫu tin có chứa A hiệu quả hơn SELECT * FROM NHANVIEN WHERE PHG=5 AND GT=‘Nu’ Bảng NHANVIEN có 10.000 bộ Có 200 nhân viên làm việc cho phòng 5 Đọc 10.000 bộ Đọc 200 bộ Đọc 70 bộ Cú pháp CREATE INDEX ON () DROP INDEX Ví dụ CREATE INDEX PHG_IND ON NHANVIEN(PHG) CREATE INDEX PHG_GT_IND ON NHANVIEN(PHG, GT) Nhận xét Tìm kiếm nhanh trong trường hợp so sánh với hằng số và phép kết Làm chậm đi các thao tác thêm, xóa và sửa Tốn chi phí Lưu trữ chỉ mục Truy xuất đĩa nhiều Chọn lựa cài đặt chỉ mục hợp lý??? Ví dụ Xét quan hệ PHANCONG(MA_NVIEN, SODA, THOIGIAN) Giả sử PHANCONG được lưu trữ trong 10 block Chi phí để đọc toàn bộ dữ liệu của PHANCONG là 10 Trung bình một nhân viên tham gia 3 đề án và một đề án có khoảng 3 nhân viên làm Dữ liệu được trải đều trong 10 block Chi phí để tìm một nhân viên hay một đề án là 3 Khi sử dụng chỉ mục Chi phí đọc hay cập nhật chỉ mục Thao tác thêm cần 2 lần truy xuất đĩa Giả sử có 3 thao tác được thực hiện thường xuyên Q1: SELECT SODA, THOIGIAN FROM PHANCONG WHERE MA_NVIEN=‘123456789’ Q2: SELECT MANV FROM PHANCONG WHERE SODA=1 AND THOIGIAN=20.5 Q3: INSERT INTO PHANCONG VALUES ( 123456789’, 1, 20.5) Bảng so sánh chi phí Thao tác Không có chỉ mục Chỉ mục trên MA_NVIEN Chỉ mục trên SODA Chỉ mục trên cả 2 thuộc tính Q1 Q2 Q3 10 10 2 4 10 4 10 4 4 4 4 6 2 + 8p1 + 8p2 4 + 6p2 4 + 6p1 6 - 2p1 – 2p2 Chí phí TB Khoảng thời gian thực hiện Q1 là p1 Khoảng thời gian thực hiện Q2 là p2 Khoảng thời gian thực hiện Q3 là 1 - p1 - p2