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

Chương IV 
Mô Hình Dữ Liệu Mức Logic 
I ) IV.1. GIỚI THIỆU 
Chúng ta đã làm quen với cách thức và phương pháp tạo ra một mô hình dữ liệu 
mức quan niệm về các thông tin của tổ chức nào đó. Nó rất giàu về mặt ngữ nghĩa, do đó 
dễ dàng để mọi thành phần tham gia vào việc phát triển hệ thống thông tin hiểu được, đặc 
biệt là với người dùng. Nhưng nó lại không dễ dàng để hệ thống quản lý tập tin và các hệ 
quản trị cơ sở dữ liệu hiểu được. Do đó cần thiết phải qua một giai đoạn chuyển đổi mô 
hình quan niệm về dữ liệu thành mô hình logic cho dữ liệu - một mô hình "gần gũi" với 
ngôn ngữ máy tính hơn. Giai đoạn này gọi là phân tích và thiết kế thành phần dữ liệu 
mức logic. Nhiệm vụ của giai đoạn này không đi sâu vào chi tiết kỷ thuật truy xuất hoặc 
lưu trữ dữ liệu (đó là nhiệm vụ của mô hình dữ liệu mức vật lý), nhưng phải kể đến các 
khả năng, giới hạn của hệ thống quản lý tập tin hay hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu. Hơn 
nữa, mô hình luận lý cho dữ liệu quan tâm đến sự tổ chức cho dữ liệu, sao cho thích hợp 
với thời gian đáp ứng mà xử lý đòi hỏi 
. 
Như vậy, mục tiêu của mô hình logic cho dữ liệu là nhằm: 
- Tổ chức dữ liệu. 
- Tối ưu hóa cách tổ chức đó. 
Chúng ta đã biết rằng có 3 kiểu mô hình cơ sở dữ liệu: mô hình mạng, mô hình phân 
cấp, và mô hình quan hệ. Mô hình kiểu mạng xuất hiện trước nhất, vào những năm 70. 
Sau đó là mô hình quan hệ và mô hình phân cấp gần như xuất hiện đồng thời. Mô hình 
quan hệ dù xuất hiện sau nhưng có nhiều đặc tính ưu việt hơn hai kiểu mô hình còn lại và 
nhanh chóng phát triển. Hiện nay hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu cài đặt theo mô 
hình quan hệ. Chính vì vậy mà chúng ta quan tâm tới việc chuyển mô hình thực thể - kết 
hợp thành cơ sở dữ liệu theo mô hình quan hệ. 
IV.2. MÔ HÌNH CSDL QUAN HỆ: 
Ðể có một cơ sở dữ liệu theo mô hình quan hệ phải xuất phát từ mô hình thực thể - kết 
hợp. Quá trình chuyển đổi có thể chia thành các bước với những quy tắc như sau: 
A. BƯỚC 1: 
(không bắt buộc nếu trong HÌNH THỰC THỂ - KẾT HỢP không có tổng quát hóa - 
chuyên biệt hóa) 
Chúng ta phải xét xem trong mô hình thực thể - kết hợp có sử dụng khái niệm tổng 
quát hóa - chuyên biệt hóa để trình bày vấn đề hay không. Nếu có thì phải biến đổi mô 
hình về dạng không còn tổng quát hóa - chuyên biệt hóa trong mô hình nữa. Có hai cách 
loại bỏ tổng quát hóa/chuyên biệt hóa: 
 Cách 1: 
Xem mỗi chuyên biệt là một thực thể: khi đó mỗi mối kết hợp giữa thực thể tổng quát 
với các thực thể khác phải tách ra theo các thực thể chuyên biệt. Các thực thể chuyên biệt 
ngoài thuộc tính của bản thân nó (nếu có) còn được thừa hưởng mọi thuộc tính của thực 
thể tổng quát, tuy nhiên chúng ta nên điều chỉnh tên gọi cho mô hình hợp lý. 
Thí dụ: 
Chúng ta biến đổi thành như sau: 
 Cách 2: 
Gộp các chuyên biệt thành một thực thể chung, khi đó phải bổ sung thêm tất cả các 
thuộc tính của các chuyên biệt (nếu có) vào thữc thể tổng quát, và khi đó có thể phải điều 
chỉnh lại bản số và thường phát sinh thêm các ràng buộc. 
Bản số của nó với mối kết hợp - dạy - là (0, n). Khi chuyển sang mô hình quan hệ thì 
ngoài việc áp dụng các quy tắc chuyển đổi để có các quan hệ cần bổ sung các ràng buộc 
sau: 
- Ràng buộc 1: -Không tồn tại một người vừa là cán bộ hành chánh vừa là cán 
bộ giảng dạy (hay vừa có chức danh vừa có nghiệp vụ). 
- Ràng buộc 2: "Với mọi cán bộ, nếu không có chức danh thì không tham gia 
công tác giảng dạy". 
Những ràng buộc này sẽ được đề cập đến trong các quá trình xử lý sau. 
B.BƯỚC 2: 
Áp dụng các quy tắc chuyển đổi như sau: 
- Quy tắc 1. Một thực thể của mô hình thực thể - kết hợp chuyển thành một 
bảng. 
- Quy tắc 2. Một thuộc tính của mô hình thực thể - kết hợp chuyển thành một 
thuộc tính của một bảng tương ứng. Ðặc biệt một KHÓA trong mô hình thực thể - 
kết hợp chuyển thành KHÓA của bảng. 
 Quy tắc 3 
 Một quan hệ phụ thuộc hàm mạnh của mô hình thực thể - kết hợp khi chuyển 
sang mô hình quan hệ được thực hiện như sau: 
 Thực thể đích chuyển thành bảng đích theo quy tắc 2. 
 Thực thể nguồn chuyển thành bảng nguồn, gồm tất cả các thuộc tính của thực 
thể nguồn và thuộc tính khóa của thực thể đích. Thuộc tính khóa của thực thể 
đích chuyển sang được xem như khóa ngoài của bảng nguồn, nghĩa là ta sẽ 
nhận được một thể hiện của bảng đích tương ứng với một thể hiện của bảng 
nguồn từ khóa ngoài của bảng nguồn. 
Nếu mối kết hợp phụ thuộc hàm có thuộc tính, các thuộc tính này được đưa thêm vào 
bảng nguồn. 
Thí dụ : 
- Quy tắc 4. 
Một mối kết hợp n - chiều (n(2, trong trường hợp n=2 thì không phải là phụ thuộc 
hàm) của mô hình thực thể - kết hợp biến thành một bảng, gồm tất cả các khóa của các 
thực thể tham gia và các thuộc tính của mối kết hợp đó (nếu có). Các khóa này kết hợp 
thành khóa của bảng vừa được tạo ra. 
Mỗi thực thể tham gia chuyển thành một bảng. 
Trong trường hợp một 
mối kết hợp dựa trên một 
mối kết hợp khác thì ta có 
thể xem mối kết hợp có 
trước như một thực thể để 
áp dụng quy tắc trên: 
Thí dụ: 
- Quy tắc 5. 
Một quan hệ tự thân sẽ biến mất hay trở thành một bảng, tùy theo các bản số của quan 
hệ đó trong mô hình thực thể - kết hợp. 
Nếu có một bản số là (1, 1): xem quan hệ tự thân như quan hệ phụ thuộc hàm giữa hai 
thực thể, áp dụng quy tắc 3. 
Ví dụ: Trong gia phả dòng họ: 
Ngược lại, cả hai bản số đều là (0, 1); (0, n) hay (1, n): xem như quan hệ nhị phân bình 
thường, áp dụng quy tắc 4. 
Ví dụ: 
Chú ý rằng tên của quan hệ không cần thiếp phải trùng với tên của thực thể (hoặc của 
mối kết hợp), tên của thuộc tính không nhất thiết phải giữ nguyên sau khi chuyển. 
 C. BƯỚC 3: 
Tối ưu hóa các bước chuyển đổi: Trong một mô hình hình thực thể - kết hợp, có những 
thực thể tham gia vào nhiều mối kết hợp. Do đó khi áp dụng các quy tắc trên chúng có 
thể được chuyển thành nhiều quan hệ mà có thể có nhiều thuộc tính trùng lắp. Ðể bảøo 
đảm tính nhất quán của dữ liệu, và tiết kiệm không gian lưu trữ về sau, chúng ta có thể 
gộp một số quan hệ với nhau (thường xuất phát từ các phụ thuộc hàm mạnh từ một thực 
thể đến các thực thể khác), loại bỏ một số thuộc tính ở một số quan hệ nào đó nếu chúng 
đã tồn tại ở quan hệ khác và thậm chí có khi loại bỏ cả quan hệ nếu nó không cần thiết 
(thường những quan hệ chỉ có một thuộc tính do đã tham gia vào các mối kết hợp khác 
rồi), và cũng có thể gép một số quan hệ lại với nhau. 
Thí dụ: trong vấn đề quản lý công tác đào tạo của một trường đại học, các thực thể: 
NHÂN VIÊN, SINH VIÊN, MÔN HỌC thường tham gia vào nhiều mối kết hợp. 
 D. BƯỚC 4: 
Chuẩn hóa dữ liệu: Áp dụng các quy tắc chuẩn hóa trong lý thuyết thiết kế cơ sở dữ 
liệu để tách các quan hệ thành các quan hệ ở dạng chuẩn cao nhất có thể có (thường ở 
dạng chuẩn thứ ba hay tốt nhất là BCNF). 
Tóm lại, mục tiêu cụ thể của giai đoạn này là: căn cứ vào kết quả của mô hình thực thể 
- kết hợp cùng những ràng buộc toàn vẹn mà đã xây dựng ở bước trước, chúng ta phải 
biết chuyển chúng thành cơ sở dữ liệu quan hệ theo mô hình quan hệ. Kết quả phải đạt 
được của bước này là: 
- Một cơ sở dữ liệu quan hệ: tức là một tập các quan hệ ở dạng chuẩn nào đó 
(thường là dạng chuẩn thứ 3 hay tốt nhất là BCNF). 
- Một tập hợp các ràng buộc toàn vẹn giữa các dữ liệu nói trên. 
Thí dụ : Với mô hình thực thể - kết hợp về hệ thống quản lý mua bán hàng hóa đã 
được trình bày cuối phần trên, trước khi chuyển sang mô hình logic cho dữ liệu ta biến 
đổi như sau: ghép thực thể nhân viên vào thực thể khách hàng và hai chuyên biệt hóa đơn 
bán sỉ và hóa đơn bán lẻ thành một thực thể hóa đơn chung để có mô hình như sau: 
Ta có các quan hệ như sau: 
1. CỬAHÀNG (MA_CH, Tên cửa hàng, Ðịa chỉ cửa hàng) 
2. KHÁCHHÀNG (MAKHÁCH, Họ tên khách, Ðịa chỉ khách, Mã số thuế) 
3. HÀNG (MAHÀNG, Tên hàng, Ðơn vị tính) 
4. CỬAHÀNG (MA_CH, Tên cửa hàng, Ðịa chỉ cửa hàng) 
5. PHIẾUNHẬP (STT_PN, Ngày nhập, Thuế suất nhập, MA_CH, MAKHACH) 
6. NHẬP (STT_PN, MAHÀNG, SL nhập, ÐG nhập) 
7. HÓAÐƠN (STT_HÐ, Ngày bán, Thuế suất bán, Ngày thanh toán, MA_CH, 
MAKHACH, Số seri) 
8. BÁN (STT_HÐ, MAHÀNG, SL bán, ÐG bán)