Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin - Chương 4: Mô hình hóa dữ liệu

BỘ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNGTRƯỜNG CAO ĐẲNG CNTT HỮU NGHỊ VIỆT - HÀNPHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾChương 4.MÔ HÌNH HÓA DỮ LIỆU4.1. Khái niệm- Mô hình hoá dữ liệu (mô hình hoá CSDL, mô hình hoá thông tin) là kỹ thuật tổ chức và tư liệu hoá dữ liệu của hệ thống trong một mô hình. + Xác định các yêu cầu nghiệp vụ đối với một CSDL- Biểu đồ thực thể quan hệ (Entity Relationship Diagram – ERD) mô tả dữ liệu dựa trên các thực thể và quan hệ.4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ- ERD là mô hình khái niệm của thực thể, các thuộc tính và mỗi quan hệ giữa chúng trong một hệ thống thông tin. (Phân tích)- Mô hình dữ liệu quan hệ(RDM): là bản thiết kể để cài đặt ERD trong môi trường CSDL quan hệ. (Thiết kế)Ví dụ: MS Access Relationship Window là biểu đồ mô tả cách cài đặt mô hình dữ liệu trong Microsoft Access (Cài đặt)4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.1 Vai trò của biểu đồ thực thể quan hệ- CSDL = dữ liệu + quan hệ- ERD là một biểu diễn đồ hoạ của mô hình dữ liệu khái niệm.- ERD được sử dụng để mô hình hoá dữ liệu và quan hệ giữa chúng.- ERD có tính chất độc lập tài nguyên.4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệ* Thực thể- Thực thể là một nhóm các thuộc tính tương ứng với một đối tượng khái niệm mà ta cần phải lưu giữ thông tin về nó. + Đối tượng, người, nơi chốn, sự kiện mà sự tồn tại của chúng không phụ thuộc vào những thực thể khác.- Thực thể là một tập các thể hiện của đối tượng.- Thể hiện là một thực thể cụ thể.4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệ* Thực thể- Thực thể phải có tên duy nhất (danh từ), dấu hiệu xác định duy nhất (ID), và ít nhất một thuộc tính.- Thực thể được ký hiệu bởi một hình chữ nhật- Tương đương với một bảng CSDL4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ* Ví dụ thực thểStudent IDLast NameFirst Name2144ArnoldBetty3122TaylorJohn3843SimmonsLisa9844MacyBill2837LeathHeather2293WrenchTimThực thểThể hiệnThuộc tính4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệ* Thuộc tính- Thuộc tính là tính chất hoặc đặc điểm của thực thể + Kiểu dữ liệu (Data type) + Phạm vi ( Miền giá trị - Domain)- Có 3 thuộc tính chính: + Thuộc tính khóa (khóa chính) + Thuộc tính mô tả + Thuộc tính kết nối (khóa ngoại)CUSTOMER- Customer_ID- Cust_Name - Cust_Address- Cust_Phone 4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệ* Quan hệ- Quan hệ thể hiện một liên kết giữa một, hai, hoặc nhiều thực thể- Quan hệ phải có tên4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệLAI_XESở hữuBANG_LAIQuan hệ 1-111Quan hệ 1-nHOC_VIENMON_HOCĐăng ký1n4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệHOC_VIENĐăng kýMON_HOCQuan hệ n-1n1Quan hệ n-nHOC_VIENMON_HOCĐăng kýnn4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệ* Quan hệ- Số lượng các thể hiện của một thực thể có thể có quan hệ với một thể hiện của thực thể khác trong một quan hệ gọi là bản số + Số nhỏ nhất – Số lớn nhất + Quy tắc nghiệp vụ4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệEmployeeSkillPossess(0,E)(1,S)EmployeeProjectBelong(1,E)(0,P)4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệ* Quan hệ- Bậc của quan hệ xác định số lượng thực thể tham gia vào một quan hệ + Một ngôi ( đệ quy) + Hai ngôi (nhị phân) + Ba ngôi (tam phân)4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệTOWN-TownID -Town_NameTRAVELDistanceNMEMPLOYEE- Emp_ID - Emp_Name- Emp_Title PROJECT- Project_ID- Proj_Name- Proj_Due ManageDateMN4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệEMPLOYEE- EmpID - Emp_Name- Emp_Title TASK- TaskID - TaskNameAssignDateMNPROJECT- ProjectID- Proj_Name- Proj_Due P4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Các phần tử của biểu đồ thực thể quan hệMÔN HỌCMã MHTên MHNGÀYMã ngàyLỚPMã lớpTên lớpPHÒNGMã phòngTên phòngGIẢNG VIÊNMã GVTên GVTKBGiờ BDSố tiết4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Xây dựng biểu đồ thực thể quan hệ* Các bước mô hình hóa dữ liệu logic Mô hình dữ liệu ngữ cảnhThiết lập phạm vi dự ánMô hình dữ liệu dựa khoá (key-base)Loại trừ các quan hệ không xác địnhBổ sung các thực thể quan hệBổ sung các khoá chính và khoá dự phòngXác định các thuộc tính khoá ứng cửMô hình dữ liệu có thuộc tính đầy đủXác định các thuộc tínhThiết lập các tiêu chuẩn cho thuộc tínhChuẩn hoá mô hình dữ liệu4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Xây dựng biểu đồ thực thể quan hệ* Trình tự xây dựng ERD - Xác định các thực thể cần thiết- Xác định các thuộc tính- Gán thuộc tính cho thực thể- Xác định bậc quan hệ giữa các thực thể- Xác định bản số- Xây dựng mô hình4.2. Biểu đồ thực thể quan hệ4.2.2 Xây dựng biểu đồ thực thể quan hệ* Quy tắc xây dựng ERD - Mỗi thực thể phải có tên- Mỗi thực thể phải có dấu hiện nhận biết duy nhất (ID)- Một thể hiện cụ thể của thực thể không phải là thực thể- Mối quan hệ phải có tên- Bản số phải hợp lýBỘ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNGTRƯỜNG CAO ĐẲNG CNTT HỮU NGHỊ VIỆT - HÀNPHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾChương 4.MÔ HÌNH HÓA DỮ LIỆU4.3.Mô hình dữ liệu quan hệ- Relational Data Model- RDM - Là công cụ tiếp theo sau ERD -> xác định danh sách các thuộc tính- Xây dựng RDM gồm 3 bước:Xác định các thuộc tính cần thiếtChuẩn hóa các thực thểXác định mối quan hệ giữa các thực thể4.3.Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.1 Xác định thuộc tính: Căn cứ vào- Hiểu biết về hệ thống- Phỏng vấn, trao đổi- Báo cáo, biểu mẫu4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.2 Chuẩn hóa: Tổ chức các thuộc tính dữ liệu- Không lặp lại, trừ thuộc tính khóa- Các thuộc tính là kết quả tính toán- Không có các thực thể có vai trò giống nhau4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.2 Chuẩn hóa: * Phụ thuộc hàm- Đơn trị- Đa trịThuộc tính trong thực thể phải phụ thuộc hàm vào khóaQuá trình chuẩn hóa dựa vào phụ thuộc hàm4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.2 Chuẩn hóa: * Chuẩn hóa dạng 1 (1NF)- Loại bỏ lặp và dư thừa dữ liệu* Chuẩn hóa dạng 2 (2NF)- Loại bỏ các phụ thuộc hàm không hoàn toàn vào khóa chính* Chuẩn hóa dạng 3 (3NF)- Loại bỏ phụ thuộc hàm bắc cầu vào khóa chính* Kết hợp các tập thực thể chung- Có thể chuẩn hóa lại4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.2 Chuẩn hóa: * Ví dụ 1:4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.2 Chuẩn hóa: * Ví dụ 1:4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.2 Chuẩn hóa: * Ví dụ 1:- Đơn hàng bán (Số hiệu đơn hàng, Mã số khách hàng, Ngày đặt hàng)- Khách hàng (Mã số khách hàng, Tên khách hàng, Địa chỉ khách hàng)- Dòng đơn hàng (Số hiệu đơn hàng, Mã số mặt hàng, Số lượng, Đơn giá)- Mặt hàng (Mã số mặt hàng, Tên mặt hàng)4.3. Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.2 Chuẩn hóa: * Ví dụ 2:Yêu cầu: thiết kế CSDL quản lí cửa hàng thuốc cần các thông tin sau: DB (Mã hóa đơn, Ngày bán, Tổng tiền Hóa đơn, Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng, Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT Nhân viên (Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD, Số lượng, Thành tiền)).Ví dụ:* Các phụ thuộc hàmĐơn trị: Mã hóa đơn, Mã khách hàng, Mã Nhân viên, Số CMT của NV.Đa trị: Mã hóa đơnVí dụ:* Chuẩn hóa dạng 1Dữ liệu dư thừa: Tổng tiền hóa đơn, Thành tiền- Hóa đơn (Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng, Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV) - Thuốc (Mã hóa đơn, Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD, Số lượng) Ví dụ:* Chuẩn hóa dạng 2Thực thể Thuốc được tách làm 2:- Hóa đơn (Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng, Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV) - Hóa đơn_Thuốc (Mã hóa đơn, Mã thuốc, Số lượng) - Thuốc (Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD) Ví dụ:* Chuẩn hóa dạng 3Ở Hóa đơn, ta thấy Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng chỉ phụ thuộc Mã khách hàng. Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV chỉ phụ thuộc mã nhân viên. Do đó tách thực thể này thành 3: - Hóa đơn (Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Mã Nhân viên) - Khách hàng (Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng) - Nhân viên (Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV) Ví dụ:* Chuẩn hóa dạng 3- Hóa đơn (Mã hóa đơn, Ngày bán, Mã khách hàng, Mã Nhân viên) - Khách hàng (Mã khách hàng, Tên Khách hàng, Số ĐT Khách hàng) - Nhân viên (Mã Nhân viên, Số CMT của NV, Tên NV, Địa chỉ NV, Số ĐT NV) - Hóa đơn_Thuốc (Mã hóa đơn, Mã thuốc, Số lượng) - Thuốc (Mã thuốc, Tên thuốc, Công dụng, Ngày SX, Hạn SD) 4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.3 Xác định các mối quan hệ* Lập ma trận/bảng thực thể khóa:* Thiết lập các mối quan hệ4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ4.3.4 Xây dựng RDM- Lập mô hình quan hệ- Điều chỉnh để có mô hình dữ liệu hoàn chỉnh - So sánh với ERD - Thêm/bỏ quan hệ phụ4.4. Từ điển dữ liệu- Các bạn sinh viên tự nghiên cứu phần này trong tài liệu.- Căn cứ vào nội dung và ví dụ về Từ điển dữ liệu, hãy xây dựng từ điển dữ liệu cho các thực thể của 2 ví dụ được trình bày ở phần chuẩn hóa.Một số mẫu mô hình dữ liệu quan hệKý hiệuE1, E2, E3 , : thực thể a1, a2, a3, , b1, b2, b3, : thuộc tính R: quan hệ r : biểu diễn một hoặc nhiều thuộc tính được thể hiện trong quan hệ.Mẫu 1E1- a1 - a2 TASK- TaskID - TaskNameE1( a1, a2 )TASK( TaskID , TaskName )Một số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 2E1- a1 - a2 INDIVIDUAL - SSN - Name E1( a1, a2 )R( a1, a1’, r)INDIVIDUAL ( SSN , Name)MARRY ( SSN , SSN’, Date)RrMARRYDate1111HusbandWifeMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 3E1- a1 - a2 INDIVIDUAL - SSN - Name E1( a1, a2 )R( a1’, a1 )INDIVIDUAL ( SSN , Name)LEAD ( SSN’ , SSN )RLEAD1M1MMemberLeaderMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 4ME1- a1 - a2 TOWN - TownID - Name E1( a1, a2 )R( a1, a1’, r)TOWN ( TownID , Name)TOUR ( TownID, TownID’ , Date )RTourNMNDaterMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 5E1- a1 - a2 E1( a1, a2 ) E2( b1, b2 , b3 , a1)R11E2- b1 - b2 - b3 E1( a1, a2 , b1 ) E2( b1, b2 , b3 )OREMPLOYEE- EmpID - EmpName PROJECT- ProID - ProName- ProDue 11EMPLOYEE(EmpID, EmpName) PROJECT(ProID, ProName, ProDue, EmpID)EMPLOYEE(EmpID, EmpName, ProID) PROJECT(ProID, ProName, ProDue )ORMANAGEMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 6E1- a1 - a2 E1( a1, a2 ) E2( b1, b2 , b3 , a1)R1ME2- b1 - b2 - b3 CUSTOMER- CustID - CustName PURCHASE- PurchID - Item - Quantity 1CUSTOMER (CustID, CustName) PURCHASE(PurchID, Item, Quantity, CustID)INVOLVEMMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 7E1- a1 - a2 E1( a1, a2 ) E2( b1, b2 , b3) R( a1, b1, r)RMNE2- b1 - b2 - b3 CUSTOMER- CustID - CustName SALESREP- RepID - RepName MCUSTOMER (CustID, CustName) SALESREP (RepID, RepName) SALE(CustID, RepID, Date)SALENrDateMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 8E1- a1 - a2 E1( a1, a2 ) E2( b1, b2 , b3) E3( c1, c2 , c3 ) R( b1, c1 , a1, r)R1N E2 - b1 - b2 - b3 E3 - c1 - c2 - c3 rPMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 9E1- a1 - a2 E1( a1, a2 ) E2( b1, b2 , b3) E3( c1, c2 , c3 ) R(a1, b1, c1 , r)RMN E2- b1 - b2 - b3 E3 - c1 - c2 - c3 rPMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệMẫu 9 (ví dụ)EMPLOYEE- EmpID - EmpName EMPLOYEE( EmpID, EmpName ) TASK( TaskID) PROJECT( ProjectID) ASSIGN(EmpID, TaskID, ProjectID, Date)ASSIGNMN TASK - TaskID PROJECT- ProjectID DatePMột số mẫu mô hình dữ liệu quan hệ