Nội dung

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Giáo trình được lưu hành nội bộ Trường Cao Đẳng Nghề Đà Lạt LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình mạng máy tính dùng để giảng dạy cho sinh viên trình độ trung cấp, cao đẳng nghề Quản trị Mạng máy tính Việc tổ chức biên soạn giáo trình Cơ sở dữ liệu nhằm phục vụ cho công tác đào tạo của trường Trường Cao đẳng Nghề Đà Lạt - Khoa Công nghệ thông tin – nghề Quản trị mạng máy tinh. Giáo trình là sự cố gắng lớn của tập thể Khoa Công nghệ thông tin nhằm từng bước thống nhất nội dung dạy và học môn Cơ sở dữ liệu. Nội dung của giáo trình đã được xây dựng trên cơ sở thừa kế những nội dung đã được giảng dạy ở các trường kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Giáo trình cũng là cẩm nang về Cơ sở dữ liệu riêng cho sinh viên của Trường Cao đẳng Nghề Đà Lạt - Khoa Công nghệ thông tin. Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới phù hợp với ngành nghề đào tạo mà Khoa Công nghệ thông tin đã tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo của trường. Xin chân trọng cảm ơn Khoa Công nghệ thông tin - Trường Cao đẳng Nghề Đà Lạt cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn. Lâm Đồng, ngày 5 tháng 9 năm 2019 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ngô Thiên Hoàng MỤC LỤC Nội dung Trang CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH QUAN HỆ .............................................................. 10 MÃ CHƯƠNG: MH10_01 .............................................................................. 10 1. NGUYÊN NHÂN RA ĐỜI CỦA MÔ HÌNH QUAN HỆ (RELATIONAL MODEL) .................................................................................................................. 10 2. HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU (DATABASE MANAGEMENT SYSTEM)................................................................................................................. 11 2.1 CSDL LÀ GÌ? ........................................................................................ 11 2.2 HỆ QUẢN TRỊ CSDL.............................................................................. 12 2.3 NGƯỜI DÙNG (USER) ............................................................................ 13 2.4 CSDLQH VÀ HỆ TẬP TIN THEO LỐI CŨ .................................................. 13 3. MÔ HÌNH QUAN HỆ (RELATIONAL MODEL) ................................. 15 3.1 MÔ HÌNH QUAN HỆ LÀ GÌ ? .................................................................... 15 3.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MÔ HÌNH QUAN HỆ..................................... 16 3.2.1 Thuộc tính (Attribute, Arity) ............................................................. 16 3.2.2 Lược Đồ Quan Hệ (Relation Schema) .............................................. 16 3.2.3 Bộ (Tuple) ........................................................................................ 18 3.2.4 Khóa (Key, Candidate Key): ............................................................ 20 3.3 CÁC PHÉP TOÁN TẬP HỢP (SET OPERATION)............................................ 21 3.3.1 Phép hợp (Union operation) ............................................................ 21 3.3.2 Phép Giao (Intersection):................................................................. 21 3.3.3 Phép Trừ (Minus, difference) ........................................................... 22 3.3.4 Tích Descartes (Cartesian Product, product) ................................... 22 3.4 CÁC PHÉP TOÁN QUAN HỆ...................................................................... 23 3.4.1 Phép Chiếu (Projection) .................................................................. 23 3.4.2 Phép Chọn (Selection) ..................................................................... 23 3.4.3 Phép kết, Phép Kết Tự Nhiên (join, natural join): ............................ 24 3.4.4 Phép chia (division): ........................................................................ 26 3.4.5 Các tính chất của đại số quan hệ ..................................................... 26 4. MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP ......................................................... 29 4.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP................................................ 29 4.1.1 Ví dụ – Mối quan hệ một-nhiều ........................................................ 30 4.1.2 Ví dụ – mối quan hệ một-một ........................................................... 32 4.1.3 Ví dụ – mối quan hệ nhiều-nhiều ...................................................... 32 4.2 CHUYỂN TỪ MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP SANG LƯỢC ĐỒ CSDL. ........... 34 4.2.1 Qui tắc chung ................................................................................... 34 4.2.2 Mối quan hệ một-một ....................................................................... 34 4.2.3 Mối quan hệ một-nhiều .................................................................... 35 4.2.4 Mối quan hệ nhiều-nhiều đến tập kết hợp........................................ 35 4.2.5 Mối quan hệ nhiều-nhiều ................................................................. 36 5. BÀI TẬP .................................................................................................... 36 5.1 PHÉP TOÁN TẬP HỢP VÀ PHÉP TOÁN QUAN HỆ......................................... 36 5.2 MÔ HÌNH THỰC THỂ KẾT HỢP................................................................. 38 CHƯƠNG 2 : NGÔN NGỮ TRUY VẤN SQL .............................................. 41 MÃ CHƯƠNG: MH10_02 .............................................................................. 41 1. CÁCH TẠO QUAN HỆ BẰNG SQL SERVER ...................................... 41 1.1 CÁC BƯỚC TẠO QUAN HỆ BẰNG SQL SERVER......................................... 41 1.1.1 Tạo cơ sở dữ liệu với đường dẫn mặc định ...................................... 41 1.1.2 Tạo cơ sở dữ liệu với đường dẫn chỉ định ........................................ 41 1.2 TẠO QUAN HỆ VÀ NHẬP DỮ LIỆU ............................................................ 42 1.2.1 Cú pháp tạo bảng ............................................................................. 42 1.2.2 Nhập dữ liệu .................................................................................... 42 2. CÂU LỆNH TRUY VẤN .......................................................................... 42 2.1 BIỂU THỨC (EXPRESSION) ..................................................................... 42 2.1.1 Hàm: ................................................................................................ 46 2.1.2 Kiểu dữ liệu : ................................................................................... 48 2.2 CÂU LỆNH SQL .................................................................................... 48 2.2.1 Truy vấn định nghĩa dữ liệu (ngôn ngữ mô tả dữ liệu) : ................... 48 2.2.2 Ngôn ngữ truy vấn dữ liệu................................................................ 52 3. BÀI TẬP .................................................................................................... 61 CHƯƠNG 3: RÀNG BUÔC TOÀN VẸN QUAN HỆ ................................... 67 (ENTEGRITY CONSTRAINT) ..................................................................... 67 MÃ CHƯƠNG: MH10_03 .............................................................................. 67 1. RÀNG BUỘC TOÀN VẸN - CÁC YẾU TỐ CỦA RÀNG BUỘC TOÀN VẸN 67 1.1 RÀNG BUỘC TOÀN VẸN ........................................................................ 67 1.2 CÁC YẾU TỐ CỦA RÀNG BUỘC TOÀN VẸN ........................................... 68 1.2.1 Điều kiện .......................................................................................... 68 1.2.2 Bối cảnh ........................................................................................... 68 1.2.3 Tầm ảnh hưởng ................................................................................ 68 2. PHÂN LOẠI RÀNG BUỘC TOÀN VẸN................................................ 69 2.1 RÀNG BUỘC TOÀN VẸN LIÊN BỘ ............................................................. 71 2.2 RÀNG BUỘC TOÀN VẸN VỀ PHỤ THUỘC TỒN TẠI:..................................... 71 2.3 RÀNG BUỘC TOÀN VẸN VỀ MIỀN GIÁ TRỊ ................................................ 71 2.4 RÀNG BUỘC TOÀN VẸN LIÊN THUỘC TÍNH .............................................. 72 2.5 RÀNG BUỘC TOÀN VẸN LIÊN THUỘC TÍNH LIÊN QUAN HỆ ........................ 72 2.6 RÀNG BUỘC TOÀN VẸN VỀ THUỘC TÍNH TỔNG HỢP ................................. 73 3. BÀI TẬP .................................................................................................... 73 CHƯƠNG 4: PHỤ THUỘC HÀM ................................................................. 76 (FUNCTIONAL DEPENDENCY) ................................................................. 76 MÃ CHƯƠNG: MH10_04 .............................................................................. 76 1. KHÁI NIÊM PHỤ THUỘC HÀM ........................................................... 76 1.1 ĐỊNH NGHĨA PHỤ THUỘC HÀM ............................................................... 78 1.2 PHỤ THUỘC HÀM HIỂN NHIÊN (TRIVIAL DEPENDENCIES) ........................ 79 1.3 THUẬT TOÁN SATIFIES .......................................................................... 79 1.4 CÁC PHỤ THUỘC HÀM CÓ THỂ CÓ........................................................... 81 1.4.1 Cách tìm tất cả tập con của Q+ ........................................................ 81 1.4.2 Cách tìm tất cả các phụ thuộc hàm có thể có của Q ......................... 82 2. HỆ LUẬT DẪN ARMSTRONG (ARMSTRONG INFERENCE RULE) 92 2.1 PHỤ THUỘC HÀM ĐƯỢC SUY DIỄN LOGIC TỪ F ........................................ 92 2.2 HỆ LUẬT DẪN ARMSTRONG ................................................................... 93 2.2.1 Hệ luật dẫn Armstrong là đúng ........................................................ 95 2.3 BAO ĐÓNG CỦA TẬP THUỘC TÍNH X (CLOSURES OF ATTRIBUTE SETS)...... 96 2.3.1 Định nghĩa ....................................................................................... 96 2.3.2 Các tính chất của bao đóng.............................................................. 96 2.3.3 Thuật toán tìm bao đóng .................................................................. 97 2.3.4 Định lý ............................................................................................. 98 2.3.5 Hệ quả ............................................................................................. 99 2.3.6 Hệ luật dẫn Armstrong là đầy đủ ..................................................... 99 3. THUẬT TOÁN TÌM F+ .......................................................................... 101 3.1 THUẬT TOÁN CƠ BẢN .......................................................................... 101 3.2 THUẬT TOÁN CẢI TIẾN ........................................................................ 102 4. BÀI TẬP .................................................................................................. 103 CHƯƠNG 5: PHỦ CỦA TẬP PHỤ THUỘC HÀM .................................... 105 MÃ CHƯƠNG: MH10_05 ............................................................................ 105 1. ĐỊNH NGHĨA ......................................................................................... 105 2. PHỦ TỐI THIỂU CỦA MỘT TẬP PHỤ THUỘC HÀM (MINIMAL COVER)................................................................................................................. 106 2.1 PHỤ THUỘC HÀM CÓ VẾ TRÁI DƯ THỪA ................................................ 106 2.2 TẬP PHỤ THUỘC HÀM CÓ VẾ PHẢI MỘT THUỘC TÍNH (THE RIGHT SIDES OF DEPENDENCIES HAS A SINGLE ATTRIBUTE) ............................................................. 107 2.3 TẬP PHỤ THUỘC HÀM KHÔNG DƯ THỪA ............................................... 107 2.4 TẬP PHỤ THUỘC HÀM TỐI THIỂU (MINIMAL COVER) .............................. 107 3. KHÓA CỦA LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ (KEY) .......................................... 109 3.1 ĐỊNH NGHĨA ....................................................................................... 109 3.2 THUẬT TOÁN TÌM TẤT CẢ KHÓA .......................................................... 110 3.2.1 Thuật toán cơ bản .......................................................................... 110 3.2.2 Thuật toán cải tiến ......................................................................... 111 4. BÀI TẬP .................................................................................................. 113 CHƯƠNG 6: CHUẨN HÓA CƠ SỞ DỮ LIỆU ........................................... 117 MÃ CHƯƠNG: MH10_06 ............................................................................ 117 1. DẠNG CHUẨN CỦA LƯỢC ĐỒ QUAN HỆ (NORMAL FORMS FOR RELATION SCHEMES) ...................................................................................... 117 1.1 DẠNG CHUẨN MỘT (FIRST NORMAL FORM) ........................................ 117 1.2 DẠNG CHUẨN 2 (SECOND NORMAL FORM) ......................................... 119 1.3 DẠNG CHUẨN 3 (THIRD NORMAL FORM) ............................................ 121 1.4 DẠNG CHUẨN BC (BOYCE-CODD NORMAL FORM) ............................. 125 2. PHÉP TÁCH KẾT NỐI BẢO TOÀN .................................................... 128 2.1 PHÉP TÁCH KẾT NỐI BẢO TOÀN THÔNG TIN (LOSSLESS-JOIN DECOMPOSITION) .................................................................................................. 128 2.1.1 Định nghĩa phép tách Q thành 2 lược đồ con ................................. 129 2.1.2 Tính chất ........................................................................................ 129 2.1.3 Phép tách Q thành n lược đồ con ................................................... 130 2.1.4 Thuật toán kiểm tra phép tách kết nối bảo toàn thông tin ............... 131 2.2 PHÉP TÁCH BẢO TOÀN PHỤ THUỘC HÀM (DECOMPOSITIONS THAT PRESERVE DEPENDENCIES) .................................................................................... 136 2.2.1 Tập phụ thuộc hàm Fi của Qi ......................................................... 136 2.2.2 Thuật toán kiểm tra bảo toàn phụ thuộc hàm ................................. 137 3. BÀI TẬP .................................................................................................. 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 142 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC CƠ SỞ DỮ LIỆU Tên môn học: CƠ SỞ DỮ LIỆU Mã môn học: MH10 I. Vị trí, tính chất của môn học: 1. Vị trí: Cơ sở dữ liệu là môn học cơ sở đào tạo trình độ Cao đẳng Quản trị mạng máy tính. Môn học này được bố trí sau môn học: Tin học căn bản. 2. Tính chất: Cơ sở dữ liệu là môn học cơ sở bắt buộc. II. Mục tiêu môn học: 1. Về kiến thức:  Trình bày được nguyên lý thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ;  Trình bày được các mô hình dữ liệu và các công cụ mô tả dữ liệu;  Trình bày được các khái niệm, tính năng và các phương thức xử lý dữ liệu của hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL; 2. Về kỹ năng:  Sử dụng thành thạo cách xây dựng các ràng buộc, các phụ thuộc hàm, cách chuẩn hóa các cơ sở dữ liệu quan hệ;  Thiết kế được một số cơ sở dữ liệu quan hệ thông dụng: quản lý nhân sự, quản lý bán hàng, ...; 3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:  Có khả năng tự nghiên cứu, tự học, tham khảo tài liệu liên quan đến môn học để vận dụng vào hoạt động hoc tập.  Vận dụng được các kiến thức tự nghiên cứu, học tập và kiến thức, kỹ năng đã được học để hoàn thiện các kỹ năng liên quan đến môn học một cách khoa học, đúng quy định. III. Nội dung môn học: CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH QUAN HỆ Mã chương: MH10_01 Giới thiệu: Bài học giúp sinh viên Thực hiện đúng các bước chuyển đổi từ lược đồ cơ sở dữ liệu sang mô hình quan hệ dữ liệu, áp dụng các phép toán đại số quan hệ để biểu diễn trên lược đồ quan hệ. Mục tiêu:  Trình bày được các khái niệm về cơ sở dữ liệu, hệ quản trị cơ sở dữ liệu và mô hình quan hệ;  Thực hiện đúng các bước chuyển đổi từ lược đồ cơ sở dữ liệu sang mô hình quan hệ dữ liệu;  Áp dụng các phép toán đại số quan hệ để biểu diễn trên lược đồ quan hệ;  Nghiêm túc, tỉ mỉ trong việc học và làm bài tập. 1. NGUYÊN NHÂN RA ĐỜI CỦA MÔ HÌNH QUAN HỆ (RELATIONAL MODEL) Trong nhiều năm, công nghệ tính toán và thông tin phát triển từ những hệ thống lớn, đắt tiền, độc quyền đến các hệ thống mở mạnh và không đắt tiền. Sự phát triển này mang lại lợi ích to lớn cho người dùng cuối bởi sự phát triển của các gói ứng dụng số như xử lý văn bản, bảng tính điện tử, văn phòng xuất bản, hệ quản lý cơ sở dữ liệu, máy tính trợ giúp công nghệ phần mềm.... Trước khi máy tính hóa cơ sở dữ liệu đươc giới thiệu, dữ liệu được lưu trữ theo kiểu điện tử thành nhiều tập tin riêng biệt sử dụng hệ tập tin (từ đây về sau ta gọi hệ tập tin theo lối cũ). Những tập tin này được xử lý bằng các ngôn ngữ thế hệ thứ ba như COBOL, FORTRAN, PASCAL và ngay cả BASIC để tạo ra các giải pháp cho các vấn đề của doanh nghiệp. Mỗi ứng dụng, chẳng hạn như hệ tính lương, hệ kho hay hệ thống kế toán sẽ có một tập các tập tin riêng chứa dữ liệu riêng. Các ứng dụng như vậy tạo ra ba vấn đề sau:  Có sự liên kết chặt chẽ giữa cấu trúc luận lý và cấu trúc vật lý của các tập tin và chương trình ứng dụng khai thác chúng. Điều này khiến việc