bài giảng cơ sở dữ liệu

Chơng 1 Đại Cơng Các Hệ Cơ Sở Dữ Liệu Trang 11 Bộ xử lý câu truy vấn (Query processor): Bộ này biên dịch các phát biểu trong ngôn ngữ hỏi thành các câu lệnh ở mức thấp sao cho bộ quản lý cơ sở dữ liệu có thể hiểu đợc. Hơn nữa nó còn tối u hoá câu truy vấn sao cho việc thực thi câu hỏi đợc nhanh hơn. Bộ tiền biên dịch DML (DML precompiler): Bộ tiền biên dịch DML dịch các phát biểu của ngôn ngữ hỏi đợc nhúng trong ngôn ngữ chủ thành các mã lệnh thích hợp. Bộ biên dịch DDL (DDL compiler): Biên dịch các phát biểu DDL thành một tập các bảng. Các files dữ liệu: lu trữ chính cơ sở dữ liệu. Tự điển dữ liệu: Chứa các dữ liệu định nghĩa dữ liệu tức toàn bộ các định nghĩa của cơ sở dữ liệu. Các chỉ mục: Cung cấp việc truy xuất nhanh các mẫu dữ liệu. Toàn bộ hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu đợc mô tả trong hình 1.6. Khoa CNTT 2 Năm 2000 Bài Giảng Cơ Sở Dữ Liệu Chơng 1 Đại Cơng Các Hệ Cơ Sở Dữ Liệu Trang 12 Users Ngời khai thác Lập trình viên Chuyên viên Ngời quản trị CSDL Khai thác ứng dụng Chơng trình ứng dụng Câu hỏi Lợc cơ sở dữ liệu Bộ tiền biên dịch DML Bộ xử lý câu truy vấn Mã lệnh các đối tợng chơng trình ứng dụng Bộ tiền biên dịch DDL Bộ quản lý cơ sở dữ liệu Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Bộ quản lý file File dữ liệu Tự điển dữ liệu Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống quản trị cơ sở Khoa CNTT 2 Năm 2000 Bài Giảng Cơ Sở Dữ Liệu Chơng 2 Các Mô Hình Dữ Liệu Trang 13 Chơng 2 Các Mô Hình Dữ Liệu 2.1 Mô hình dữ liệu (data model) 2.1.1 Các mô hình dữ liệu (Data models) Cấu trúc cơ sở của cơ sở dữ liệu là quan niệm về mô hình dữ liệu. Mô hình dữ liệu có một tập các công cụ quan niệm cho việc mô tả dữ liệu, mô tả các mối quan hệ dữ liệu, các ngữ nghĩa dữ liệu và các ràng buộc nhất quán. Nhiều mô hình dữ liệu đợc đa ra, chúng đợc phân thành ba nhóm: các mô hình logic dựa trên đối tợng, các mô hình logic dựa trên mẫu tin và các mô hình dữ liệu vật lý. 2.1.2 Các mô hình logic dựa trên đối tợng (Object-Based logical models) Các mô hình logic dựa trên đối tợng đợc sử dụng để mô tả các mức quan niệm và mức tầm nhìn. Chúng đợc đặc trng bởi các khả năng cấu trúc hóa linh động và cho phép đặc tả một các rõ ràng các ràng buộc dữ liệu. Có nhiều loại mô hình khác nhau. Một số các mô hình đợc biết đến rộng rãi là: Mô hình thực thể liên kết Mô hình hớng đối tợng Mô hình nhị phân Mô hình dữ liệu ngữ nghĩa Mô hình dữ liệu chức năng ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu mô hình thực thể liên kết và mô hình hớng đối tợng nh là các thể hiện của lớp mô hình logic dựa trên đối tợng. Mô hình thực thể mối liên kết (Entity-Relationship Model) (EntityMô hình thực thể mối liên kết (ER) dựa trên sự nhận thức về thế giới thực bao gồm một tập các đối tợng cơ bản đợc gọi là thực thể (entity) và các mối liên kết (relationship) giữa các đối tợng này. Một thực thể là một đối tợng mà phân biệt đợc với những đối tợng khác bởi một tập thuộc tính đặc tả. Ví dụ các thuộc tính number và balance mô tả một số tài khoản cụ thể trong ngân hàng và ngân khoản của nó. Một mối liên kết là mối quan hệ giữa các thực thể. Ví dụ mối liên kết CustAcct liên kết khách hàng với mỗi tài khoản của họ. Khoa CNTT 2 Năm 2000 Bài Giảng Cơ Sở Dữ Liệu Chơng 2 Các Mô Hình Dữ Liệu Trang 14 Tập tất cả các thực thể cùng kiểu và tập các mối liên kết có cùng kiểu đợc gọi là tập thực thể và tập mối liên kết tơng ứng. Bổ sung cho các thực thể và các liên kết, mô hình thực thể mối liên kết ER thể hiện một vài ràng buộc mà nội dung dữ liệu trong cơ sở dữ liệu phải tuân theo. Một trong các ràng buộc quan trọng là ràng buộc số phần tử ánh xạ (mapping cardinalities), nó biểu diễn số lợng các thực thể của tập thực thể này có thể liên kết số thực thể của tập thực thể kia. Cấu trúc logic của toàn bộ cơ sở dữ liệu có thể dợc biểu diễn một cách đồ họa bằng một sơ đồ thực thể mối liên kết ER (ER diagram) bao gồm các thành phần sau: Hình chữ nhật thể hiện tập thực thể. Hình Elip thể hiện các thuộc tính. Hình thoi thể hiện mối liên kết giữa các tập thực thể. Đờng nối liên kết các thuộc tính với tập thực thể và tập thực thể với mối liên kết. Mỗi thành phần đều có tên mà thực thể và mối liên kế thể hiện chúng.Để minh họa, ta xét một phần hệ thống cơ sở dữ liệu ngân hàng bao gồm các khách hàng và các tài khoản của họ. Sơ đồ ER tơng ứng đợc minh họa ở hình 2.1 street name Customer city number balance Account CustAcc Hình 2.1 Sơ đồ ER Mô hình hớng đối tợng (The Object-Oriented Model) ObjectTơng tự mô hình ER, mô hình hớng đối tợng cũng dựa trên một tập các đối tợng. Một đối tợng chứa các giá trị đợc lu trong các biến riêng (instance variables) bên trong đối tợng. Không nh các mô hình hớng mẫu tin, các giá trị này tự nó là các đối tợng. Do đó, các đối tợng chứa các đối tợng đến một Khoa CNTT 2 Năm 2000 Bài Giảng Cơ Sở Dữ Liệu Chơng 2 Các Mô Hình Dữ Liệu Trang 15 độ sâu lồng vào nhau tùy ý. Một đối tợng cũng chứa phần mã lệnh để điều hành đối tợng. Các phần mã lệnh này đợc gọi là phơng thức (method). Các đối tợng chứa cùng kiểu giá trị và cùng kiểu phơng thức đợc gom lại trong một lớp (class). Một lớp có thể đợc xem nh một định nghĩa kiểu cho các đối tợng. Một cách duy nhất mà một đối tợng có thể truy xuất dữ liệu của một đối tợng khác là gọi một phơng thức của đối tợng đó. Điều này đợc gọi là gởi thông báo đến đối tợng. Để minh họa mô hình hớng đối tợng, ta xét một đối tợng thể hiện tài khoản ngân hàng (bank account). Đối tợng này chứa các biến number và balance thể hiện số tài khoản và ngân khoản của nó. Đối tợng này cũng chứa phơng thức chi trả lãi (pay-interest) (xem hình 2.2). Giả sử trớc đây ngân hàng chi trả lãi 6% cho tất cả các tài khoản nhng nay ngân hàng thay đổi cách chi trả lãi nh sau: trả lãi 5% đối với các tài khoản có ngân khoản nhỏ hơn $1000 và 6% đối với các tài khoản có ngân khoản lớn hơn hay bằng $1000. Đối với hầu hết các mô hình, sự thay đổi này dẫn đến việc thay đổi mã lệnh trong một hoặc nhiều chơng trình ứng dụng. Nhng trong mô hình hớng đối tợng thì điều này chỉ cần thay đổi trong phơng thức payinterest mà thôi. Đối tợng bank account Number Biến Balance Phơng thức Pay_Interest Hình 2.2 Mô hình một đối tợng 2.1.3 Các mô hình dựa trên mẫu tin (Record-Based Logical Models) Các mô hình dựa trên mẫu tin đợc sử dụng để mô tả dữ liệu ở các mức quan niệm và khung nhìn. Ngợc lại với các mô hình dựa trên đối tợng, chúng đợc dùng cho việc đặc tả toàn bộ cấu trúc logic của cơ sở dữ liệu và cung cấp một mô tả mức cao hơn cho việc hiện thực cơ sở dữ liệu vật lý. Khoa CNTT 2 Năm 2000 Bài Giảng Cơ Sở Dữ Liệu Chơng 2 Các Mô Hình Dữ Liệu Trang 16 Các mô hình dợc gọi là mô hình dựa trên mẫu tin vì cơ sở dữ liệu đợc xây dựng theo dạng các mẫu tin xác định. Mỗi kiểu mẫu tin dịnh nghĩa một số các trờng hoặc các thuộc tính và mỗi trờng thờng có chiều dài cố định. Các mô hình dựa trên mẫu tin không chứa một cơ chế cho việc thể hiện các mã lệnh trực tiếp trong cơ sở dữ liệu. Vì thế nó có hai ngôn ngữ riêng rẽ nhng gắn liền với mô hình để biểu diễn các truy vấn cơ sở dữ liệu và cập nhật cơ sở dữ liệu. Ba mô hình dữ liệu dựa trên mẫu tin đợc chấp nhận rộng rãi nhất là mô hình quan hệ, mô hình mạng và mô hình phân cấp. Mô hình quan hệ là mộ hình dành đợc sự a chuộng hơn hai mô hình kia trong những năm gần đây, nó sẽ đợc nghiên cứu sâu trong giáo trình này. Mô hình mạng và mô hình phân cấp chỉ còn đợc sử dụng trong một số các cơ sở dữ liệu cũ. Mô hình quan hệ Mô hình quan hệ thể hiện dữ liệu và mối quan hệ giữa chúng bằng một tập các bảng. Mỗi bảng chứa một số cột với tên duy nhất. Để biểu diễn mô hình dữ liệu quan hệ với ngời dùng bảng, trong đó: 1 cột thì tơng ứng với một thuộc tính. 1 hàng thì tơng ứng với 1 bộ (record). 1 bảng thì tơng ứng với 1 quan hệ (file). Bảng quan hệ Cột thuộc tính Khoa CNTT 2 Năm 2000 Bài Giảng Cơ Sở Dữ Liệu