Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ - Phần 6: Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu

Tham khảo tài liệu thiết kế cơ sở dữ liệu (6), công nghệ thông tin, cơ sở dữ liệu phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ - Phần 6: Chuẩn hóa cơ sở dữ liệuTHIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ (Relational Database Designing)Phần VI – CHUẨN HÓA (Standardize / Normalize) CƠ SỞ DỮ LIỆUCác dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.1) Dạng Chuẩn củ a (Normal Form) Lược Đồ Quan hệ Định nghĩa : Dạng chuẩn là tập các tiêu chuẩn để đánh giá độ tốt & xấu (của một lược đồ Quan hệ). Phân loại : Có 4 mức dạng chuẩn : 1. Dạng chuẩn 1 2. Dạng chuẩn 2 3. Dạng chuẩn 3 4. Dạng chuẩn Boyce-Codd (BC) ≈ Dạng chuẩn 4 5. Dạng chuẩn 5 : không được đề cập trong bài giảng nàyCác dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.2) Dạng Chuẩn 1 Định nghĩa : 1 lược đồ quan hệ Q được gọi là đạt dạng chuẩn 1 nếu toàn bộ các thuộc tính đều mang giá trị đơn (single value). Lưu ý : Giá trị đơn : Chỉ nhận 1 giá trị tại 1 thời điểm. Ví dụ : chuỗi, số, ngày tháng, … Không phải Giá trị đơn : mảng, tập hợp, …  Đa số các lược đồ quan hệ đều đạt dạng chuẩn 1.Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.3) Dạng Chuẩn 2 Định nghĩa : 1 lược đồ quan hệ Q được gọi là đạt dạng chuẩn 2 nếu Q đạt dạng chuẩn 1 và mọi thuộc tính không khóa của Q đều phụ thuộc đầy đủ vào mọi khóa. Lưu ý : Thuộc tính không khóa : Xem slide chương 1 Phụ thuộc đầy đủ : K là 1 khóa của Q, X là 1 thuộc tính không khóa, X gọi là Phụ thuộc đầy đủ vào K nếu và chỉ nếu không tồn tại K’ ⊂ K sao cho PTH K’X ∈ F+Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.4) Dạng Chuẩn 2 – Ví dụ Cho Q(ABCD), F = {ABC;BD;BCA} Áp dụng thuật toán xác định tất cả các khóa, ta có khóa của Q là K1=AB và K2=BC. Nhận thấy : D là 1 thuộc tính không khóa {B} ⊂ K2 BD ∈ F+  Q không đạt dạng chuẩn 2Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.5) Dạng Chuẩn 2 – Hệ quả 1. Nếu Q đạt dạng chuẩn 1, và không có thuộc tính không khóa thì Q đạt dạng chuẩn 2. 2. Nếu Q đạt dạng chuẩn 1, và tất cả các khóa của Q đều chỉ có 1 thuộc tính thì Q đạt dạng chuẩn 2.Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.6) Dạng Chuẩn 2 – Ý nghĩa Cho quan hệ Q, K là 1 khóa, K’ ⊂ K, K’≠ ∅, B là 1 thuộc tính không khóa. Giả sử K’  B (Q không đạt dạng chuẩn 2) Do K là khóa, => K  B ta lại có K’ B => K chỉ đóng vai trò là siêu khóa đối với B hay B không phụ thuộc đầy đủ vào khóa. Trong thực tế, các quan hệ có tồn tại những phụ thuộc không đầy đủ thường mang lại sự không tối ưu cho CSDL.Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.7) Phụ thuộc bắc cầu Cho lược đồ quan hệ Q, X là tập thuộc tính thuộc Q+, A là 1 thuộc tính thuộc Q+. Định nghĩa : A được gọi là phụ thuộc bắc cầu vào X nếu và chỉ nếu : 1. Tồn tại tập con Y thuộc Q+ sao cho : XY ∈ F+ và YA ∈ F+ 1. Y  X∉ F+ 2. A ∉ XY Định nghĩa : A được gọi là phụ thuộc trực tiếp vào X nếu và chỉ nếu A phụ thuộc X và không phụ thuộc bắc cầu vào XCác dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.8) Dạng Chuẩn 3 Định nghĩa : 1 lược đồ quan hệ Q được gọi là đạt dạng chuẩn 3 nếu mọi thuộc tính không khóa của Q đều phụ thuộc trực tiếp vào mọi khóa. Ý nghĩa : Các phụ thuộc hàm bắc cầu của thuộc tính không khóa vào khóa gây khó khăn trong việc kiểm tra các ràng buộc toàn vẹn khi CSDL vận hành.Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.9) Dạng Chuẩn 3 – Hệ quả 1. Nếu Q đạt dạng chuẩn 3 thì Q đạt dạng chuẩn 2. CM : Giả sử Q đạt dạng chuẩn 3 và không đạt dạng chuẩn 2, => có thuộc tính A và khóa K sao cho : K’A với K’⊂ K => KK’ ∧K’A ∧A ∉ KK’ => A phụ thuộc bắc cầu vào K => trái với giả thuyết. 2. Nếu Q không có thuộc tính không khóa thì Q đạt dạng chuẩn 3. CM : hiển nhiênCác dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.10) Dạng Chuẩn 3 – Định lý Cho lược đồ quan hệ Q, F là tập các phụ thuộc hàm có vế phải chỉ 1 thuộc tính. Q đạt dạng chuẩn 3 nếu và chỉ nếu mọi PTH XA ∈ F đều có : X là siêu khóa A là thuộc tính khóaCác dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.11) Dạng Chuẩn 3 – Chứng minh định lý Chiều thuận : Cho Q đạt dạng chuẩn 3, xét PTH XA bất kỳ, giả sử A không là thuộc tính khóa và X không là siêu khóa. Gọi K là 1 khóa của Q, => KX, ta có : KX , XA X không K (vì nếu XK thì X là 1 siêu khóa) A ∉ KX (do A ∉K và A ∉X)  A phụ thuộc bắt cầu vào K  trái với giả thiếtCác dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.12) Dạng Chuẩn 3 – Chứng minh định lýChiều đảo : Cho lược đồ quan hệ Q, F là tập PTH có vế phải 1 thuộc tính, với mọi XA ∈ F ta đều có X là siêu khóa (1) hay A là thuộc tính khóa (2). Giả sử Q không đạt dạng chuẩn 3 => tồn tại 1 khóa K, tập thuộc tính Y,thuộc tính không khóa A : KY, YA, Y không K, A∉KY Do A là thuộc tính không khóa => Y là siêu khóa => YK => trái với giả thiết.Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.13) Thuật toán kiểm tra Dạng chuẩn 3 Input : lược đồ Q, tập PTH F. Output : Q đạt dạng chuẩn 3 hay không. Bước 1 : Tìm tất cả các khóa của Q Bước 2 : Tách các PTH trong F sao cho F chỉ gồm toàn các PTH có vế phải 1 thuộc tính Bước 3 : Xét từng PTH XA trong F, nếu có A không là thuộc tính khóa và X không là siêu khóa thì kết luận Q không đạt dạng chuẩn 3.Các dạng chuẩn của Lược đồ Quan hệ (p.14) Dạng chuẩn Boyce-Codd / DC 4 Định nghĩa : 1 lược đồ quan hệ Q được gọi là đạt dạng chuẩn BC nếu mọi PTH XA ∈ F+ đều có X là siêu khóa. Hệ quả : 1. Nếu Q đạt dạng chuẩn BC thì Q đạt dạng chuẩn 3. CM : dễ dàng từ định nghĩa. 2. Nếu Q c ...