Bài giảng Công cụ mô hình hóa dữ liệu

Bài 5. Cụng cụ mụ hỡnh húa dữ liệu Nguyễn Hoài Anh Khoa cụng nghệ thụng tin Học viện kỹ thuật quõn sự nguyenhoaianh@yahoo.com GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự DẪN NHẬP
Phõn tớch dữ liệu là
Xỏc định cỏc bảng dữ liệu được lưu trữ trong hệ thống.
Mục tiờu cần đạt
Mụ hỡnh dữ liệu ở dạng chuẩn BC
Cú được mụ tả chi tiết của từng bảng dữ liệu
Một số cụng cụ mụ hỡnh húa PTDL
Mụ hỡnh thực thể liờn kết
Mụ hỡnh quan hệ
Từ điển dữ liệu 2 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự NỘI DUNG
Mụ hỡnh thực thể liờn kết (ERD – Entity Relationship Diagram)
Mụ hỡnh quan hệ (Relational Model)
Đặc tả dữ liệu (D Spec – Data Specification) 3 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
ERD – Entity Relationship Diagram
Khỏi niệm
Là mụ hỡnh mụ tả tập hợp cỏc dữ liệu dựng trong hệ thống
Bằng cỏch gom cụm chỳng xung quanh cỏc vật thể trong thế giới thực.
Tờn, tuổi, địa chỉ, số điện thoại, cõn nặng, chiều cao → đối tượng người
Biển số, kiểu dỏng, màu sơn, dung tớch xilanh → đối tượng xe mỏy 4 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Vớ dụ 5 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Kiểu thực thể (Entity):
Là một tập hợp cỏc thực thể biểu diễn co một lớp tự nhiờn cỏc vật thể trong thế giới thực
Vớ dụ: Khỏch hàng, đơn hàng, sinh viờn
Tờn gọi: Danh từ (chỉ lớp đối tượng trong thế giới thực) 6 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Kiểu thuộc tớnh (attribute):
Là cỏc đặc điểm sử dụng để mụ tả cho một kiểu thực thể trong ERD
Tờn gọi: Danh từ
Cỏc loại kiểu thuộc tớnh  Kiểu thuộc tớnh khúa  Kiểu thuộc tớnh định danh  Kiểu thuộc tớnh mụ tả 7 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Quan hệ giữa Entity và Attribute
Kiểu thực thể được mụ tả bởi cựng một tập hợp cỏc kiểu thuộc tớnh
Trong ERD khụng cú kiểu thuộc tớnh riờng rẻ mà nú phải mụ tả cho một kiểu thực thể xỏc định nào đú
Biểu diễn 8 Tên kiểu thực thể Tên kiểu thuộc tính 1 Tên kiểu thuộc tính 2 Tên kiểu thuộc tính 3 # Tên kiểu thuộc tính n GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Kiểu liờn kết (relationship):
Là mối quan hệ giữa cỏc kiểu thực thể với nhau
Tờn gọi: Động từ (phản ỏnh ý nghĩa của nú)
Vớ dụ  Khỏch hàng giao nộp Đơn hàng  Đơn hàng cú Mặt hàng  Giỏo viờn dạy Sinh viờn
Biểu diễn 9 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Kiểu liờn kết (relationship):
Phõn loại kiểu liờn kết theo số thực thể tham gia  Kiểu liờn kết 1 – 1  Kiểu liờn kết 1 – n  Kiểu liờn kết n – n 10 * * * Sô báo danh * * * * * * Số phách * * * * * * Học sinh * * * * * * Giáo viên * * * GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Kiểu liờn kết (relationship):
Phõn loại kiểu liờn kết theo số kiểu thực thể tham gia  Kiểu liờn kết 1 ngụi (đệ quy)  Kiểu liờn lết 2 ngụi 11 ID-Ng−ời Tên Ngày sinh Ng−ời Kết hôn Chồng Vợ SH-Khách hàng Tên khách hàng khách hàng SH-Đơn hàng Ngày đơn hàng Đơn hàng Giao nộp GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Kiểu liờn kết (relationship):
Phõn loại kiểu liờn kết theo số kiểu thực thể tham gia  Kiểu liờn kết 3 ngụi
Ngoài ra cú kiểu liờn kết cú thuộc tớnh 12 ID - Sinh viên Tên sinh viên Sinh viên ID - Luận văn Tên Luận văn Luận Văn H−ớng dẫn ID - Giáo viên Tên giáo viên Giáo viên ID - Giáo viên Tên giáo viên Giáo viên ID - Sinh viên Tên sinh viên Sinh viên Dạy ID - Giáo viên ID - Sinh viên Môn học Năm học GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Lực lượng tham gia vào liờn kết:
gọi tắt là bản số là số thực thể của một kiểu thực thể cú thể tham gia vào liờn kết.
Max: là số lớn nhất cỏc thực thể tham gia vào kiểu liờn kết. Nhận giỏ trị 1 hoặc n.
Min: là số nhỏ nhất cỏc thực thể tham gia vào kiểu liờn kết. Nhằm xỏc định mức độ ràng buộc giữa kiểu thực thể và kiểu liờn kết. Nhận hai giỏ trị 0 và 1.  Bằng 1 khi lực lượng tham gia vào kiểu liờn kết là bắt buộc.  Bằng 0 khi lực lượng tham gia vào kiểu liờn kết là lựa chọn. 13 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏc thành phần
Lực lượng tham gia vào liờn kết:
Biểu diễn  Max = n; min = 1:  Max = n; min = 0:  Max = 1; min = 1:  Max = 1; min = 0: 14 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏch thể hiện
Cho kiểu thực thể bao gồm kiểu thuộc tớnh sau 15 GIÁO VIấN Mó giỏo viờn Họ và tờn Ngày sinh Chức danh Học vị SINH VIấN Mó sinh viờn Họ và tờn Ngày sinh Giới tớnh Quờ quỏn Địa chỉ MễN HỌC Mó mụn học Tờn mụn học Số học trỡnh KHOA Mó khoa Tờn khoa Số lượng bc LỚP Mó lớp Tờn lớp Sỉ số GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏch thể hiện
Trong đú cú cỏc kiểu liờn kết sau Thuộc : Sinh viờn – Lớp Lớp – Khoa Giỏo viờn – Khoa Giảng dạy: Giỏo viờn – Lớp – Mụn học Việc giảng dạy một mụn học nào đú phải xỏc định được giảng dạy ở đõu, vào lỳc nào
Hóy vẽ ERD 16 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Cỏch thể hiện 17 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Bài tập ỏp dụng số 1
Cho kiểu thực thể bao gồm kiểu thuộc tớnh sau 18 GIÁO VIấN Mó giỏo viờn Họ và tờn Ngày sinh Chức danh Học vị SINH VIấN Mó sinh viờn Họ và tờn Ngày sinh Giới tớnh Quờ quỏn Địa chỉ MễN HỌC Mó mụn học Tờn mụn học Số học trỡnh LỚP KH Mó lớp KH Tờn lớp KH Năm bắt đầu Năm kết thỳc KHOA Mó khoa Tờn khoa BỘ MễN Mó bộ mụn Tờn bộ mụn Thuộc khoa LỚP MH Mó lớp MH Lịch học Sỉ số GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Bài tập ỏp dụng số 1
Trong đú cú cỏc kiểu liờn kết sau Thuộc : Sinh viờn – Lớp KH Giỏo viờn – Khoa Mụn học – Bộ mụn Quản lý: Khoa – Lớp KH Đăng ký: Sinh viờn – Lớp MH Giảng dạy: Giỏo viờn – Lớp MH Lớp MH – Mụn học
Hóy vẽ ERD 19 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Bài tập ỏp dụng số 2
Cho cỏc kiểu thuộc tớnh và cỏc quy tắc quản lý. Vẽ ERD Kiểu thuộc tớnh Mó đơn vị, tờn đơn vị, số điện thoại đơn vị, địa chỉ đơn vị Mó nhõn viờn, Tờn nhõn viờn, giới tớnh nhõn viờn, số điện thoại nhõn viờn, địa chỉ nhõn viờn, ngày sinh nhõn viờn Mó dự ỏn, tờn dự ỏn Mó khỏch hàng, tờn khỏch hàng, số điện thoại khỏch hàng, địa chỉ khỏch hàng Mó sản phẩm, tờn sản phẩm, số lượng trong kho của sản phẩm Số lượng yờu cầu, ngày yờu cầu 20 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Bài tập ỏp dụng số 2
Cho cỏc kiểu thuộc tớnh và cỏc quy tắc quản lý Quy tắc quản lý Một đơn vị phải cú một hoặc nhiều nhõn viờn Một nhõn viờn phải thuộc về một đơn vị và chỉ thuộc vào một đơn vị Một nhõn viờn cú thể làm việc cho 1 dự ỏn hoặc khụng làm việc cho dự ỏn nào Một dự ỏn phải cú ớt nhất là một nhõn viờn và cú thể cú nhiều nhõn viờn tham gia Một nhõn viờn cú thể phục vụ cho một hoặc nhiều khỏch hàng Một khỏch hàng cú thể được phục vụ bởi một hoặc nhiều nhõn viờn Một khỏch hàng cú thể cú một hoặc nhiều yờu cầu Một yờu cầu phải thuộc và chỉ thuộc vào một khỏch hàng nào đú Một sản phẩm cú thể cú một hoặc nhiều yờu cầu Một yờu cầu phải cú và chỉ cú một sản phẩm 21 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Ba dạng của ERD
ERD mở rộng
Là ERD với đầy đủ cỏc thành phần: kiểu thực thể, kiểu thuộc tớnh, kiểu liờn kết.
ERD kinh điển
Là ERD mở rộng đưa thờm ràng buộc  Kiểu thực thể chớnh phải cú khúa chớnh là 1 thuộc tớnh định danh  Kiểu thuộc tớnh đều là đơn trị và sơ đẳng 22 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Ba dạng của ERD
ERD hạn chế
Là ERD hạn chế đưa thờm cỏc ràng buộc  Tất cả cỏc kiểu thực thể điều cú khúa chớnh  Kiểu thực thể liờn kết với nhau thụng qua khúa ngoài  Kiểu liờn kết đều là 1 – n và khụng cú tờn 23 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH THỰC THỂ LIấN KẾT
Nhận xột
Là một trong những cụng cụ quan trọng trong phõn tớch hướng cấu trỳc
Nú đưa ra được một mụ hỡnh tương đối tốt trong đú lượng ký hiệu, thụng tin là ớt nhất và mụ tả thế giới thực đầy đủ nhất.
Tuy nhiờn trong ER chưa đảm bảo dữ liệu ở ớt dư thừa thụng tin nhất 24 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH QUAN HỆ
Relational Model
Khỏi niệm: Do Coodd đề xuất năm 1970
Đơn giản: dữ liệu dạng duy nhất, tự nhiờn, dễ hiểu
Chặt chẽ: hỡnh thức húa cao, cho phộp dựng cụng thức, thuật toỏn
Trừu tượng hoỏ cao: độc lập với mức vật lý, cài đặt, thiết bị. Cú tớnh độc lập giữa dữ liệu và chương trỡnh.
Ngụn ngữ truy cập dữ liệu ở mức cao: chuẩn, dễ dựng 25 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH QUAN HỆ
Cỏc định nghĩa cơ bản
Bảng quan hệ
Là một bảng dữ liệu 2 chiều cú  n cột được gọi là cỏc trường,  m dũng được gọi là cỏc bản ghi. 26 Chồng Vợ Năm kết hôn Hải Hạnh 1975 Quỳnh Nga 1980 Hà Cúc 1995 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH QUAN HỆ
Cỏc định nghĩa cơ bản
Lược đồ quan hệ
Là sự hợp thành của hai yếu tố  Một cấu trỳc gồm tờn quan hệ và một danh sỏch cỏc thuộc tớnh  Một tập hợp cỏc ràng buộc toàn vẹn, là cỏc điều kiện mà mọi quan hệ trong lược đồ đều phải thoả món. 27 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH QUAN HỆ
Cỏc định nghĩa cơ bản
Lược đồ quan hệ
Cấu trỳc: cú dạng R(A1, A2, ..., An) trong đú  R tờn quan hệ  A1, A2, , An cỏc thuộc tớnh được gắn với một miền giỏ trị
Vớ dụ  GIÁO VIấN (Mó GV, họ tờn, học hàm, học vị)  ĐƠN HÀNG (SốĐH, ngày lập, tờn KH,Tờn hàng, số lượng)  SINH VIấN (Mó SV, họ tờn, ngày sinh, giới tớnh, quờ quỏn) 28 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH QUAN HỆ
Cỏc định nghĩa cơ bản
Lược đồ quan hệ
Ràng buộc toàn vẹn: là điều kiện ràng buộc đối với giỏ trị của một hay nhiều thuộc tớnh.  Vớ dụ. Bảng chấm cụng: số giờ ≥ 0 Nhõn viờn: năm tuyển dụng > năm sinh + 17
Tỏc dụng  Đảm bảo tớnh hợp lý của mụ hỡnh với thế giới thực  Phỏt hiện những sai lệch trong thu thập, xử lý và truyền thụng tin  Kiểm soỏt để sàng lọc cỏc giỏ trị khụng hợp lý 29 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH QUAN HỆ
Cỏc định nghĩa cơ bản
Lược đồ quan hệ
Cỏc loại ràng buộc toàn vẹn:  Miền giỏ trị. Điểm mụn học ≥ 0 18 < tuổi nhõn viờn < 70  Giỏ trị khụng. Cho phộp một thuộc tớnh nhận giỏ trị null  Điểm thi : được null (trường hợp sinh viờn chưa thi, khụng thi)  Tờn sv: not null (khụng cú sinh viờn nào khụng cú tờn)  Tương hợp giỏ trị. mối quan hệ về giỏ trị giữa cỏc thuộc tớnh  Thành tiền = Số lượng x Đơn giỏ  Định danh. Là thuộc tớnh phõn biệt giữa cỏc bản ghi của quan hệ.  Khụng cú 2 bản ghi trong 1 quan hệ cú cựng định danh. 30 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự Mễ HèNH QUAN HỆ
Ký hiệu đồ họa trong mụ hỡnh quan hệ
Bảng quan hệ
Quan hệ 31 Tờn bảng quan hệ Tờn trường 1 Tờn trường 2 Tờn trường 3 Tờn trường n GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự KẾT LUẬN
Để phõn tớch dữ liệu người ta thường sử dụng cỏc cụng cụ sau
Mụ hỡnh thực thể liờn kết ERD
Mô hình quan hệ RM
Ngoài ra cũn cú cụng cụ trợ giỳp
Từ điển dữ liệu DD
Mụ tả bảng quan hệ sau chuẩn húa sử dụng
Đặc tả dữ liệu: khúa chớnh, khúa ngoài, tờn trường, kiểu dữ liệu, mụ tả. 32 GV Nguyễn Hoài Anh - Khoa cụng nghệ thụng tin - Học viện Kỹ thuật quõn sự THẢO LUẬN
Cỏch vẽ ERD
Cỏch vẽ RM
Gợi ý mẫu đặc tả dữ liệu
HểA ĐƠN 33 STT Khoỏ chớnh Khoỏ ngoại Tờn trường Kiểu dữ liệu Diễn giải 1 x Số HĐ C Số hiệu húa đơn 2 Ngày HĐ D Ngày lập húa đơn 3 x Mó KH C Mó khỏch hàng 4 Tổng tiền N Tổng tiền thanh toỏn