Giáo trình Phân tích thiết kế hệ thống thông tin - Chương 3: Mô hình quan niệm của hệ thống thông tin

Chương 3: MÔ HÌNH QUAN NIỆM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN

3.1 Giới thiệu về mô hình quan niệm

Mô hình quan niệm của một hệ thống thông tin được thiết lập từ hai mô

hình liên quan đến nhau là mô hình quan niệm về dữ liệu và mô hình quan

niệm về xử lý.

Mô hình quan niệm về dữ liệu: là sự mô tả toàn bộ dữ liệu của hệ thống,

những mô tả này độc lập với các lựa chọn môi trường cài đặt, là công cụ cho

phép người phân tích thể hiện dữ liệu của hệ thống ở mức quan niệm. Mô

hình có thể mô tả bằng ngôn ngữ tự nhiên hoặc bằng hình vẽ.

Mô hình quan niệm về xử lý: mô tả toàn bộ các quy tắc xử lý được áp dụng

cho dữ liệu của hệ thống.

Mô hình quan niệm cũng là cơ sở để trao đổi giữa những người phân

tích thiết kế hệ thống.

3.2 Mô hình thực thể-mối quan hệ (mô hình ER)

3.2.1 Ý nghĩa của mô hình

Mô hình ER do Peter Chen đề xuất năm 1976, được sử dụng rộng rãi từ

năm 1988. ANSI đã chọn nó làm mô hình chuẩn cho IRDS. Mô hình ER là

một cách để mô tả thế giới thực gần gủi với quan niệm và cách nhìn nhận

bình thường. Mô hình này là một mô tả logic chi tiết dữ liệu của một tổ chức

hoặc một lĩnh vực nghiệp vụ, nó còn là công cụ để phân tích thông tin nghiệp

vụ. Mô hình được sử dụng rộng rãi trong các phần mềm thiết kế như ER

Designer CASE (Chen và Associates 1988), trong các phần mềm trợ giúp

thiết kế bằng máy tính.

3.2.2 Các thành phần của mô hình ER

Mô hình ER có các thành phần cơ bản sau:

- Các tập thực thể

- Các mối quan hệ giữa các thực thể

- Các thuộc tính của các thực thể và các mối quan hệ

62

- Các mối quan hệ để mô tả kiểu kết nối giữa các thực thể (hoặc các

bản số của các thực thể thông qua các mối quan hệ tương ứng)

3.2.1 Thực thể và tập thực thể

Một tập thực thể là mô hình của một lớp đối tượng cụ thể hoặc trừu tượng

của thế giới thực. Mỗi thể hiện trong một tập thực thể được gọi là một thực thể

hoặc cá thể (bản thể) của tập thực thể đó. Các đối tượng trong một tập thực thể

tồn tại khách quan và độc lập tương đối lẫn nhau. Sự tồn tại của chúng không

phụ thuộc vào hoạt động của hệ thống và chúng liên hệ với nhau thông qua tổ

chức của hệ thống hoặc hoạt động của hệ thống.

Một thực thể được nhận diện bằng một số các đặc trưng của nó gọi là

thuộc tính. Như vậy thuộc tính (Attribute) là các yếu tố thông tin cụ thể để

nhận biết một tập thực thể.

Mỗi tập thực thể được đặc trưng bởi một tên và danh sách các thuộc

tính của nó. Người ta dùng một trong các ký hiệu sau để mô tả một tập thực

thể.

Thuộc tính 1

<Tên tậpthực thể>

- Thuộc tính 1

- Thuộc tính 2

- ...

<Tên tậpthực thể>

hoặc

Thuộc tính 2

Thuộc tính N

- Thuộc tính N

Ví dụ: Mã số nhân viên, họ tên, ngày sinh, đơn vị, nơi sinh là các yếu tố thông

tin tạo thành tập tập thực thể NHÂN VIÊN.

§¬n vÞ

M· nh©n viªn

Nh©n viªn

- M· nh©n viªn

- Hä Tªn

NHÂN VIÊN

hoặc

- Ngµy sinh

- §¬n vÞ

Ngµy sinh

- Hä Tªn

3.2.2 Thuộc tính

63

Thuộc tính của một thực thể có thể phân thành các loại chủ yếu sau: thuộc

tính đơn, thuộc tính lặp (đa trị), thuộc tính định danh.

a. Thuộc tính đơn

Thuộc tính đơn là thuộc tính mà giá trị của nó không thể phân tách

được trong các xử lý theo một ý nghĩa tương đối nào đó.

Ví dụ: Thuộc tính HỌTÊN là thuộc tính đơn trong hệ thống thông tin “Quản

lý nhân sự” bởi vì trong hệ thống này người ta không có nhu cầu tách thuộc

tính HỌTÊN thành hai thuộc tính HỌLÓT và TÊN, tuy nhiên điều này không

còn đúng nữa khi ở trong hệ thống thông tin “Quản lý Đào tạo”

b. Thuộc tính phức hợp

Thuộc tính phức hợp là thuộc tính được tạo từ những thuộc tính đơn

khác nhau.

Ví dụ: Thuộc tính Ngày sinh là gộp của 3 thuộc tính ngày, tháng và năm sinh.

Thuộc tính HỌTÊN được tạo từ hai thuộc tính HỌLÓT và TÊN

c. Thuộc tính lặp (đa trị): thuộc tính có thể nhận nhiều hơn một giá trị đối với

mỗi thực thể.

Ví dụ: KỸNĂNG, TĐỘNGNGỮ là các thuộc tính lặp trong tập thực thể

NHÂNVIÊN vì mỗi nhân viên có thể có nhiều kỹ năng và trình độ ngoại ngữ

khác nhau.

d. Thuộc tính định danh (khóa)

Thuộc tính định danh là một hoặc một số tối thiểu các thuộc tính của

một tập thực thể mà giá trị của nó cho phép phân biệt các thực thể khác nhau

trong tập thực thể. Trong một tập thực thể có thể có nhiều thuộc tính định

danh khác nhau. Thông thường người ta chọn thuộc tính định danh là một

thuộc tính đơn duy nhất.

Ví dụ: Trong tập thực thể NHÂNVIÊN thuộc tính MÃNV, SỐCMND là các

thuộc tính có thể làm thuộc tính định danh.

64

Để tiện cho việc tổ chức dữ liệu và xử lý sau này, khi chọn thuộc tính

định danh nên chú ý đến các yếu tố sau:

▪ Chọn định danh sao cho giá trị của nó không thay đổi trong suốt vòng

đời của thực thể. Ví dụ, SỐCMND ít khi được chọn làm thuộc tính

định danh vì mỗi nhân viên có thể có nhiều chứng minh nhân dân khác

nhau và có thể không có chứng minh nhân dân.

▪ Chọn định danh phải bảo đảm giá trị của nó đối với thực thể thuộc tập

thực thể phải khác rỗng (NOT NULL). Nếu định danh là hợp bởi một

số thuộc tính khác nhau thì phải bảo đảm mỗi thuộc tính thành phần

phải khác rỗng.

▪ Tránh sử dụng các định danh áp đặt mà cấu trúc của nó có thành phần

chỉ sự phân loại, địa điểm.

3.3 Mối quan hệ giữa các tập thực thể

3.3.1 Mối quan hệ

Khái niệm tập thực thể với các thuộc tính không nói lên được mối liên

quan giữa các tập thực thể với nhau. Mối quan hệ là sự mô tả sự liên hệ giữa

các phần tử của các tập thực thể với nhau, chúng là các gắn kết các tập thực

thể với nhau.

Chúng ta có thể diễn tả khái niệm mối quan hệ giữa các tập thực thể

một cách hình thức như sau: Mối quan hệ R giữa các tập thực thể E₁, E₂,..., E_k

là một tập con của tích Descartes F₁x F₂x ... x F_n, trong đó F_i{E₁, E₂,...,

E_k}. Một thể hiện của mối quan hệ R là một tập các n-bộ (e₁,e₂,...,e_n), trong đó

e_iF_i(i=1...n). Nếu n-bộ (e₁, e₂,..., e_n) là một thể hiện của R thì ta nói rằng

e₁,e₂,..., e_ncó mối quan hệ R với nhau. Ta có thể phân loại các mối quan hệ

giữa các tập thực thể như sau:

Mối quan hệ giữa các tập thực thể có thể là một mối quan hệ sở hữu

hoặc phụ thuộc hoặc mô tả sự tương tác giữa chúng.

65

Một mối quan hệ có thể có thuộc tính riêng của nó. Để mô tả một mối

quan hệ người ta dùng một hình ellip trong đó ghi tên của mối quan hệ và các

thuộc tính riêng của nó nếu có.

Sinh viên

Môn học

Điểm thi

- Lần

- Điểm

- Mã SV

- Mã MH

- Tên MH

- Số ĐVHT

- Họ SV

- Tên SV

- Ngày sinh

Số ĐVHT

Mã SV

hoặc

Điểm thi

Sinh viên

Môn học

Ngàysinh

Họ SV

Mã MH

Tên MH

Tên SV

Lần

Điểm

Khi định nghĩa một mối quan hệ cần phải nêu ý nghĩa của nó.

Ví dụ: (e₁,e₂)  điểm thi có ý nghĩa: sinh viên e₁thi một môn học e₂lần thứ

mấy và được bao nhiêu điểm.

Một tập thực thể có thể tham gia nhiều mối quan hệ và giữa hai tập thực thể

có thể có nhiều mối quan hệ khác nhau.

Ví dụ: Giữa hai tập thực thể Sinh viên và Môn học có hai mối quan hệ là

ĐKMH và Điểm thi.

Chiều của mối quan hệ: là số tập thực thể tham gia vào mối quan hệ đó.

Mối quan hệ một chiều (đệ quy-phản xạ): mối quan hệ giữa các thực thể của

cùng một tập thực thể. Ký hiệu:

Ví dụ:

Người

Nhân viên

- Mã NV

- Họ tên

Kết hôn

- Năm

Quản lý

- Mã

- Họ

- Tên

- Ngày sinh

66

Mối quan hệ hai chiều: là sự kết nối giữa hai tập thực thể, còn gọi là mô hình

nhị nguyên. Mối quan hệ này thường được sử dụng trong thực tế.

Ví dụ:

NGƯỜI

NHÀ

Sở hữu

Năm SH

Hoten

SoCM

Sốnhà

Đườngphố

Dtich

Mối quan hệ nhiều chiều: mối quan hệ có số tập thực thể tham gia lớn hơn 2,

còn gọi là mô hình đa nguyên. Trong thực tế, người ta thường dưa các mối

quan hệ nhiều chiều về mối quan hệ hai chiều.

Giáo viên

Sinh viên

Họtên

QQuán

Dạy

Môn học

Tên MH

Số tiết

Mối quan hệ ba chiều

Mối quan hệ Dạy có ý nghĩa:

(a,b,c,d,e)  TKB : Giáo viên a Dạy Sinh viên b Môn học c tại Phòng học d

vào tiết thứ e.

M«n häc

- M· MH

Gi¸o viªn

- M· GV

- Tªn MH

- Tªn GV

TKB

Ngµy t t

- M· ngµy

- Tªn ngµy

TiÕt häc

p häc

- M· phßng

- Tªnphßng

- M· TH

- Giê B§

Mối quan hệ năm chiều

67

3.3.2 Bản số

Xác định mối quan hệ giữa các tâp thực thể như ở trên chưa nói lên độ

phức tạp của chúng. Chẳng hạn, khó có thể biết được mỗi thực thể của tập

thực thể này có liên hệ với bao nhiêu thực thể của tập thực thể kia thông qua

mối quan hệ. Để diễn tả tần suất xuất hiện của các phần tử của tập thực thể

trong một mối quan hệ người ta dùng một khái niệm là bản số.

Bản số (Cardinality) là một cặp số nguyên (i,j), chứa số tối thiểu và số tối đa

trường hợp có thể có của các phần tử của tập thực thể tham gia vào mối quan hệ.

Bản số của tập thực thể nào thì được ghi trên nhánh của tập thực thể đó. Nếu i,j

nhận giá trị lớn hơn 1 thì quy ước thay chúng bởi ký tự n.

Ví dụ

Sinh viên

- Mã SV

- Họ tên

Lớp học

- Mã lớp

- Tên lớp

(1,1)

(1,n)

học

Bản số (1,1): Một sinh viên học ít nhất là 1 lớp và nhiều nhất là 1 lớp.

Bản số (1,n): một lớp có ít nhất là 1 sinh viên và nhiều nhất là n sinh viên.

Các ví dụ:

a. Giả sử một người phải ở và chỉ ở trong một nhà, khi đó bản số của các tập

thực thể NGƯỜI và NHÀ qua mối quan hệ Ở là (1,1)-------(1,n)

(1,n)

(1,1)

Người

- Họ tên

- Số CMND

Nhà

- Số nhà

- Đường

- Dtích

ở

Năm

b. Bản số của mối quan hệ Kết hôn của công dân Việt nam

(0,1)

Nhân viên

Người

Kết hôn

- Năm

Quản lý

- Mã NV

- Họ tên

- Quê quán

- Họ tên

- Số CMND

- Gtính

(0,1)

68

c. Giả sử mọi vật tư của công ty phải được chứa trong các kho hàng và một

vật tư chỉ ở trong một kho mà thôi, khi đó bản số của các tập thực thể VÂT

TƯ và KHO qua mối quan hệ Chứa trong là (1,1)-----(1,n)

(1,1)

(1,n)

VẬT TƯ

KHO

Chứa trong

MaVT

TenVT

Tenkho

Đchi

d. Bản số của các tập thực thể THẦY và TRÒ qua mối quan hệ Dạy học

Dạy

THAY

(1,n)

TRÒ

(1,n)

MaGV

TenGV

MaSV

HTen

Các trường hợp có thể xảy ra của các cặp bản số:

(1,1)

(1,n)

(1,1) hoặc (0,1)

(1,n) hoặc (0,1)

(1,n) hoặc (0,n)

(0,1) hoặc (0,1)

(1,1)

(0,n)

(1,n) hoặc (1,1)

3.3.3 Bản số trực tiếp giữa các mối quan hệ

Trong một số phương pháp phân tích người ta không biểu diễn một cách rõ

ràng bản số của một tập thực thể trong mối quan hệ mà chỉ biểu diễn bản số

trực tiếp giữa hai tập thực thể. Bản số trực tiếp giữa hai tập thực thể:

Giả sử tập thực thể E₁có bản số trong mối quan hệ là (i₁:j₁); tập thực thể

E₂có bản số trong mối quan hệ là(i₂:j₂). Khi đó bản số trực tiếp giữa hai tập

thực thể E₁,E₂là (j₂:j₁).

Người ta dùng các ký hiệu sau để mô tả bản số trực tiếp của hai tập thực thể:

(1:1)

(n:n)

(1:n)

hoặc

69

(1:1)

(n:n)

(1:n)

tương ứng với: 0, 1, n

hoặc sử dụng các ký hiệu: , ,

Sinh viên

Khóa học

(n:n)

Mối quan hệ ISA (cha-con): Cho hai tập thực thể A và B. Ta nói A có mối

quan hệ ISA với B nếu mỗi thực thể trong A cũng là một thực thể trong B

(còn gọi là A là con của B).

Ký hiệu

TTThể con

TTThể cha

1

n

ISA

- Ttinh1

- ....

- Ttinh1

- ....

- Ttính n

- Ttính m

Ví dụ: Tập thực thể NHÂNVIÊN có tập thực thể ĐẢNGVIÊN là tập thực thể

con. Vậy: ĐẢNGVIÊN ISA NHÂNVIÊN

3.3.4. Tách một mối quan hệ đa nguyên thành các mối quan hệ nhị

nguyên

Trong mô hình ER người ta xem bậc (degree) của một mối quan hệ là

số các tập thực thể tham gia vào mối quan hệ này. Chẳng hạn mối quan hệ bậc

hai, còn được gọi là mối quan hệ nhị nguyên, là mối quan hệ giữa hai tập thực

thể. Trên thực tế để đơn giản và tiện cho việc thiết kế cài đặt các CSDL, hầu

hết các mối quan hệ đa nguyên đều được chuyển đổi thành các mối quan hệ

nhị nguyên. Dựa vào khả năng chuyển đổi này của mối quan hệ đa nguyên,

một số công cụ thiết kế CSDL chỉ cho phép sử dụng các mối quan hệ nhị

nguyên. Cụ thể phương pháp chuyển đổi được thực hiện như sau.

Thuật toán 3.1. Tách một mối quan hệ đa nguyên thành các mối quan hệ nhị

nguyên không kèm thuộc tính.

70

Input: Mối quan hệ R giữa các tập thực thể E₁, E₂, ..., E_nlà mối quan hệ bậc n

(n > 2). Bản số đính kèm trên cung nối tập E_ivà R là (min_i, max_i), với i=1,

2,..., n.

Output: Các mối quan hệ nhị nguyên

Method: Thay R bởi n mối quan hệ R_i(không kèm thuộc tính) giữa các tập

thực thể E_ivới tập thực thể E (biểu diễn mối quan hệ R), với i =1, 2, ..., n.

Procedure Chuyen_doi_MQH_da_nguyen;

1.

Mối quan hệ R được thay thế bởi tập thực thể E có cùng tập các thuộc

tính;

2.

3.

For i:=1 to n do

Xây dựng mối quan hệ nhị nguyên R_igiữa tập thực thể E_ivới tập

thực thể E;

4.

5.

Gán bản số của cung nối R_ivới E_ilà (min_i, max_i);

Gán bản số của cung nối R_ivà E là (1, 1);

6.

Endfor;

End Chuyen_doi_MQH_da_nguyen;

Lúc này ta hiểu rằng: mỗi thể hiện (e₁, e₂, ..., e_n) thuộc R (mối quan hệ

cũ), với e_i E_i(i = 1, 2, ..., n), sẽ cho tương ứng với một thực thể e thuộc E

(tập thực thể mới tạo lập), sao cho các thể hiện (e, e_i) thuộc R_i(các mối quan

hệ mới tạo lập).

Ví dụ. Hình sau đây trình bày một ví dụ về một mối quan hệ tam nguyên, và

trình bày kết quả chuyển đổi thành ba mối quan hệ nhị nguyên.

GIÁO VIÊN

MSGV

HOTEN

(0,n)

Dạy

Thời gian

(1,n)

LỚP

MALOP

TENLOP

MÔN HỌC

MSMON

SOTIET

Hình a

71

GIÁO VIÊN

MSGV

HOTEN

(1,1)

Dạy

(0,n)

LỊCH DẠY

THỜI GIAN

(1,1)

Bố

trí

Gồm

có

(1,n)

MÔN HỌC

MSMON

SOTIET

LỚP

MALOP

TENLOP

Hình b

Hình 3.1. Minh hoạ việc chuyển đổi một mối quan hệ tam nguyên. (a) Ví dụ

về một mối quan hệ tam nguyên. (b) Kết quả chuyển đổi thành ba mối quan hệ

nhị nguyên.

Ví dụ trên cho thấy rằng, mối quan hệ DAY trong hình a được chuyển

đổi thành tập thực thể LICHDAY đóng vai trò như một tập thực thể yếu

không có khoá bộ phận và có ba mối quan hệ định danh là GIANG, BOTRI

và GOMCO. Ba tập thực thể tham gia vào các mối quan hệ này là

GIAOVIEN, LOP, MONHOC đều là các tập thực thể chủ của tập thực thể

LICHDAY. Vì vậy, mỗi thực thể thuộc tập thực thể yếu LICHDAY được

định danh bởi sự phối hợp của ba thực thể lần lượt thuộc ba tập thực thể chủ

GIAOVIEN, LOP và MONHOC.

Rõ ràng, ta cũng có thể sử dụng thuật toán 3.1. để phân tách một mối

quan hệ nhị nguyên (đặc biệt là mối quan hệ nhị nguyên có kèm thuộc tính)

thành các mối quan hệ nhị nguyên không kèm thuộc tính.

72

3.3.5. Ràng buộc phụ thuộc hàm trên mối quan hệ đa nguyên

Xét mối quan hệ R là mối quan hệ đa nguyên bậc n (n > 2) giữa n tập

thực thể E₁, E₂, ..., E_n. Khác với mối quan hệ nhị nguyên, đối với mối quan hệ

đa nguyên R, ngoài ràng buộc về bản số đính kèm trên mỗi cung nối tập E_ivà

R là (min_i, max_i), với i = 1, 2, ..., n; ta cần bổ sung một loại ràng buộc khác

được gọi là ràng buộc phụ thuộc hàm giữa các tập thực thể tham gia vào mối

quan hệ R (gọi tắt là ràng buộc phụ thuộc hàm trên R). Một cách hình thức, ta

lần lượt xét các định nghĩa sau:

Thể hiện của một mối quan hệ: Gọi R là mối quan hệ đa nguyên bậc n

(n > 2) giữa n tập thực thể E₁, E₂, ..., E_n; gọi tắt là mối quan hệ R trên

{E₁, E₂, ..., E_n}. Gọi e₁, e₂, ..., e_nlần lượt là các thực thể thuộc các tập thực thể

E₁, E₂, ..., E_n. Khi đó, một bộ t gồm n thành phần (e₁, e₂, ..., e_n), ký hiệu t = (e₁,

e₂, ..., e_n), được gọi là một thể hiện của mối quan hệ R, nếu và chỉ nếu (e₁, e₂,

..., e_n) thuộc mối quan hệ R.

Chiếu của một thể hiện: Xét mối quan hệ R trên  = {E₁, E₂, ..., E_n}, X là

một tập con của , và t = (e₁, e₂, ..., e_n)  R. Khi đó, chiếu của t trên X, ký

hiệu là t[X], là bộ t chỉ chứa các thành phần tương ứng với các thực thể của

các tập thực thể có trong X.

Phụ thuộc hàm giữa các tập thực thể: Xét mối quan hệ R trên , gọi X và Y

là các tập con của . Khi đó, ta nói rằng R thoả phụ thuộc hàm

X  Y (đọc là: X xác định Y, hoặc Y phụ thuộc hàm vào X) nếu và chỉ nếu:

với mọi t₁, t₂ R ta có: t₁[X] = t₂[X] kéo theo t₁[Y]= t₂[Y].

Một mối quan hệ R được gọi là thoả F - tập các phụ thuộc hàm trên R,

nếu R thoả tất cả các phụ thuộc hàm trong F.

Từ những định nghĩa hình thức được nêu ở trên, ta có thể nhận thấy

rằng, có sự tương ứng 1-1 giữa một số khái niệm này với các khái niệm của lý

thuyết phụ thuộc hàm trong mô hình quan hệ. Cụ thể:

73

• Một mối quan hệ đa nguyên R tương ứng với một lược đồ quan hệ trên

mô hình quan hệ. Và tập các thể hiện của mối quan hệ đa nguyên này tương

ứng với một quan hệ trong lược đồ quan hệ trên. Tức là, một thể hiện của mối

quan hệ R tương ứng với một bộ thuộc quan hệ đó.

• Các tập thực thể tham gia vào R tương ứng với các thuộc tính có trong

một lược đồ quan hệ.

• Một ràng buộc phụ thuộc hàm trên một mối quan hệ R tương ứng với

một ràng buộc phụ thuộc hàm trong một lược đồ quan hệ.

Thành phần của một bộ trong một quan hệ là giá trị của một thuộc tính,

nhưng một thành phần của một thể hiện trong mối quan hệ R là một thực thể.

Vì vậy, hai thực thể e và e được gọi là bằng nhau, ký hiệu là e = e’, nếu e và

e’ cùng tham chiếu đến một đối tượng trong cùng một tập thực thể.

Từ việc so sánh này, cho phép một loạt các định nghĩa (bao đóng của

tập các phụ thuộc hàm trên một mối quan hệ, bao đóng của tập các tập thực

thể, khoá của một mối quan hệ, ...), các tính chất và các thuật toán (thuật toán

tìm bao đóng của tập các tập thực thể, bài toán thành viên, thuật toán tìm khoá

của một mối quan hệ, ...) được xây dựng một cách tương tự như đối với lý

thuyết phụ thuộc hàm trên mô hình quan hệ. Chẳng hạn, chúng ta có thể định

nghĩa khoá của một mối quan hệ đa nguyên như sau.

Khoá của một mối quan hệ đa nguyên: Xét mối quan hệ đa nguyên R trên 

thoả tập phụ thuộc hàm F, gọi X là một tập con của . Khi đó, X được gọi là

khoá của R nếu thoả mãn hai điều kiện sau:

(1). R thoả phụ thuộc hàm X  , hay ta gọi X là một siêu khoá trên R.

(2). Không tồn tại tập X’  X (X’ là tập con thực sự của X) thoả điều

kiện trên.

Từ định nghĩa này, cho thấy rằng  là một siêu khoá của mối quan hệ R. Và

thuật toán xác định một khoá của mối quan hệ được xây dựng như sau.

Thuật toán 1.2. Xác định một khoá của mối quan hệ R.

74

+ Input: Mối quan hệ R trên  thoả tập phụ thuộc hàm F

+ Output: Một khoá K của mối quan hệ R.

+ Method:

Function Key(, F);

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

K := ;

for mỗi tập thực thể E trong  do

if R thoả K{E}  then

K := K{E}

endif;

endfor;

return K;

Xét mối quan hệ DAY giữa ba tập thực thể GIAOVIEN, MONHOC và

LOP có ngữ nghĩa rằng: (g, m, l)  DAY nếu giáo viên g dạy môn m cho lớp

l. Giả sử F chỉ có một phụ thuộc hàm {MONHOC, LOP}{GIAOVIEN} để

chỉ rằng một môn học của một lớp chỉ do một giáo viên phụ trách. Khi đó,

theo thuật toán trên ta có K={MONHOC, LOP} là một khoá của mối quan hệ

DAY.

Rõ ràng, ta có thể chỉ ra mối liên quan giữa các ràng buộc về bản số và

ràng buộc phụ thuộc hàm trong mối quan hệ đa nguyên bởi các tính chất sau.

Tính chất 3.1: Xét mối quan hệ R trên  = {E₁, E₂, ..., E_n}, khi đó: chỉ số cực

đại của bản số thuộc cung nối E_k  và R trên sơ đồ ER là bằng 1, khi và chỉ

khi R thoả E_k  (hay K = E_klà một khoá của R).

Tính chất 3.1 cho ta một tiêu chuẩn để xác định khoá của R dựa vào

ràng buộc bản số. Dĩ nhiên tính chất này còn có thể áp dụng đối với mối quan

hệ nhị nguyên (với n = 2). Dựa vào tính chất này, ta có thể chứng minh tính

chất sau khi xét một mối quan hệ nhị nguyên.

Tính chất 3.2: Xét mối quan hệ nhị nguyên R giữa hai tập thực thể E₁và E₂,

khi đó: mối quan hệ R là mối quan hệ nhiều-nhiều, khi và chỉ khi khoá của R

là  = {E₁, E₂}.

75

Tính chất 1.2. cho thấy rằng, đối với mối quan hệ nhị nguyên, ràng

buộc phụ thuộc hàm là thật sự không cần thiết trong việc xác định khoá của

mối quan hệ này.

Ngoài ra, liên quan đến việc phân tách một mối quan hệ đa nguyên

trong một mô hình ER thành các mối quan hệ nhị nguyên, ta nhận thấy rằng,

rõ ràng việc phân tách này có thể làm mất mát ngữ nghĩa của các ràng buộc

phụ thuộc hàm giữa các tập thực thể tham gia vào mối quan hệ đa nguyên đó.

3.3.6 Mô hình thực thể-mối quan hệ (ER model)

Mô hình thực thể-mối quan hệ là mô hình liên hoàn các tập thực thể và các

mối quan hệ trong hệ thống thông tin. Trên mô hình này sẽ thể hiện đầy đủ

các tập thực thể và mối quan hệ giữa chúng trong hệ thống. Đây cũng chính là

mô hình quan niệm về dữ liệu của hệ thống thông tin.

Ví dụ 1: Mô hình thực thể-mối quan hệ của HTTT "Quản lý Kho hàng"

NHÀ CC

KHO

KHHÀNG

(1,n)

Chứa

Xuất cho

Nhập từ

(1,1)

PH NHẬP

(1,n)

(0,n)

HÀNG

PH XUẤT

(1,n)

Gồm các

khoản_N

Gồm các

khoản_X

Mô hình thực thể -mối quan hệ của HTTT "QL Kho hàng"

3.4 Một vài nhận xét để rà soát lại mô hình ER

3.4.1 Đối tượng nào có thể làm tập thực thể?

76

Một đối tượng có thể làm tập thực thể nếu nó được tạo thành từ một lớp

các cá thể tương ứng. Ví dụ, tập thực thể SINHVIÊN được tạo từ các thực thể

mà mỗi thực thể là một sinh viên.

3.4.2 Yếu tố thông tin gì có thể làm thuộc tính cho một tập thực thể?

Các thông tin đặc trưng để xác định các thực thể trong một tập thực thể

đều có thể làm thuộc tính cho tập thực thể đó. Tuy nhiên cần phải chọn thông

tin nào cần thiết và được sử dụng trong các xử lý. Để tránh nhầm lẫn khi xác

định thuộc tính cho một tập thực thể, ta đặt hệ thống thông tin ở trạng thái

tĩnh và xem thử thuộc tính đó có nguy cơ bị phá vỡ không. Nếu có thì thuộc

tính đó là một tập thực thể hoặc là thuộc tính của một tập thực thể khác.

3.4.3 Loại bỏ các thuộc tính vô nghĩa

Loại bỏ các thông tin không bao giờ sử dụng đến. Ví dụ trong quản lý

sinh viên thì thuộc tính anhem không cần.

3.4.4 Tính độc lập của các thuộc tính

huộc tính của một tập thực thể không được suy từ những thuộc tính khác

của tập thực thể đó.

Ví dụ :

Hóa đơn

- Mã hóa đơn

- Số lượng

Hóa đơn

- Mã hóa đơn

- Số lượng

chuyển thành

- Đơn giá

- Thành tiền

Thuộc tính Thành tiền được tính toán từ hai Thuộc tính Số lượng và Đơn

giá. Ta loại bỏ Thuộc tính Thành tiền khỏi tập thực thể hóa đơn.

3.4.5 Xác định thuộc tính khóa

Trong mỗi tập thực thể nên chọn khóa chỉ có một thuộc tính để tiện việc

xử lý. Nếu trong tập thực thể không có một thuộc tính nào để làm khóa thì

nên áp đặt một thuộc tính bên ngoài để làm khóa.

Thông thường thuộc tính áp đặt này có dạng: Mã + <Tên tập thực thể>,

77

Ví dụ : Trong tập thực thể NHÂN VIÊN không tồn tại một thuộc tính nào để

làm khóa, ta đưa thêm thuộc tính Mã nhân viên làm khóa.

Trong biểu diễn tập thực thể, những thuộc tính khóa được gạch dưới.

3.4.6 Tách thuộc tính có dung lượng lớn

Nếu một thuộc tính của tập thực thể có nhiều giá trị, mỗi giá trị chiếm một

dung lượng lớn và lặp lại nhiều lần thì nên tách thành một tập thực thể riêng

có tên là <tên thuộc tính> và có hai thuộc tính là: Mã + <tên thuộc tính> và

Tên + <tên thuộc tính>.

Ví dụ : Thuộc tính Đơn vị, Nơi sinh trong tập thực thể Nhân viên với Nơi

sinh bao gồm Huyện và Tỉnh được tách thành các tập thực thể riêng như sau:

Huyện

Nhân viên

Tỉnh

Quê quán

Thuộc

- Mã huyện

- Tên huyện

- Mã NV

- Họ NV

- Tên NV

- Ngày sinh

- Mã tỉnh

- Têntỉnh

Ở

Đơn vị

- Mã đơn vị

- Tên đơn vị

3.4.7 Xử lý một thuộc tính lặp (đa trị) nằm trong một tập thực thể

Nếu trong tập thực thể có thuộc tính đa trị thì tách thuộc tính này thành

một tập thực thể có tên là <tên thuộc tính đa trị> và có hai thuộc tính là:

Mã + <tên thuộc tính> và Tên + <tên thuộc tính>.

Ví dụ: một nhân viên có thể biết nhiều ngoại ngữ khác nhau (lặp). Khi đó

thuộc tính Ngoại ngữ trong tập thực thể Nhân viên phải được chuyển thành

một tập thực thể khác.

(1,n)

Ngoại ngữ

Nhân viên

(1,n)

Biết

- Mã ngngữ

- Tên ngngữ

- Mã NV

- Họ NV

- Mã NV

- Họ NV

- Tên NV

- Ngày sinh

- Ngoại ngữ

- Tên NV

- Ngày sinh

78

3.4.8 Xử lý một nhóm thuộc tính lặp nằm trong cùng một tập thực thể

Nếu trong một tập thực thể có một nhóm thuộc tính lặp thì tách chúng

(các thuộc tính lặp) thành một tập thực thể riêng. Tập thực thể này nhận các

thuộc tính lặp làm thuộc tính và nhận thuộc tính khóa của tập thực thể gốc

làm khóa.

Ví dụ: một bệnh nhân có thể có nhiều triệu chứng, ngày khám và bác sĩ khám.

Trong trường hợp dưới đây chúng ta chuyển các thuộc tính lặp này thành một

tập thực thể riêng.

(1,1)

Bệnh nhân

(1,n) Lsử điều trị

Có

MaBN

HtênBN

Đchỉ

Triệu chứng (l)

Ngày khám (l)

Bác sĩ khám (l)

MaBN

HtênBN

Đchỉ

MaBN

Triệu chứng

Ngày khám

Bác sĩ khám

3.4.8 Xử lý các thuộc tính phức hợp

Thay thuộc tính phức hợp bởi các thuộc tính đơn tạo thành nó.

Ví dụ:

Nhân viên

Ngoaingu

- Mã NV

MaNN

- HọTên NV

- Ngày sinh

- Ngoại ngữ

- Họ NV

- Tên NV

- Ngày sinh

Tênngngu

3.4.9 Các tập thực thể có mối quan hệ ISA

Khi một thuộc tính của tập thực thể mà chỉ có một số phần tử có giá trị,

nếu phần tử nào có giá trị thì có thêm một số thuộc tính riêng của nó thì

chuyển thành một tập thực thể riêng có tên là <tên thuộc tính> và có thuộc

tính là các thuộc tính riêng của nó (trường hợp này giữa hai tập thực thể này

có mối quan hệ ISA).

79

Tập thực thể gốc gọi là tập thực thể Cha, tập thực thể được tách ra gọi là tập

thực thể Con.

Ví dụ: Trong hệ thống quản lý nhân viên của một cơ quan, với tập thực thể

Nhân viên, ngoài những Thuộc tính chung như : Họ, tên, ngày sinh, giới tính,

nơi sinh... còn có các Thuộc tính Đảng viên, Bộ đội ...

Thuộc tính Đảng viên để quản lý những Đảng viên trong cơ quan. Chỉ có một

số nhân viên là Đảng viên, nếu là Đảng viên thì quản lý : Ngày vào Đảng, ngày

chính thức, nơi vào Đảng. Nơi vào Đảng chỉ quản lý cấp tỉnh.

Thuộc tính Bộ đội để quản lý những nhân viên trong cơ quan từng đi bộ đội.

Chỉ có một số nhân viên là Bộ đội. Nếu là Bộ đội thì quản lý các thuộc tính:

Ngày nhập ngũ, ngày xuất ngũ, cấp bậc và binh chủng khi xuất ngũ. Như vậy,

Thuộc tính Đảng viên và Bộ đội được tách thành các tập thực thể con.

Nhân viên

- Mã NV

- Họ Tên

- Ngày sinh

chuyển thành

- Bộ đội

- Đảng viên

Bộ đội

Nhân viên

Đảng viên

- Ngày VĐ

- Ngày CT

ISA

- Ngày NN

- Ngày XN

- Mã NV

- Họ Tên

- Ngày sinh

Nếu trong tập thực thể con được tách ra tồn tại các thuộc tính có tính chất

trên thì tiếp tục tách thuộc tính đó thành tập thực thể như phương pháp ở trên.

3.5 Mô hình quan niệm về dữ liệu

Mô hình quan niệm dữ liệu mô tả toàn bộ dữ liệu của hệ thống. Thực

chất mô hình quan niệm dữ liệu là mô hình thực thể - mối quan hệ. Để mô tả

mô hình quan niệm về dữ liệu của một hệ thống thông tin, cần mô tả thông tin

theo các bước sau:

B1: Mô tả toàn bộ các tập thực thể và các thuộc tính tương ứng của chúng.

80

B2: Mô tả toàn bộ các mối quan hệ. Ý nghĩa của mỗi mối quan hệ và các

thuộc tính tương ứng của chúng (nếu có). Bản số của mỗi tập thực thể qua

mối quan hệ. Loại mối quan hệ: một chiều, hai chiều (1-1, 1-n, n-n, isa,...),

nhiều chiều.

B3: Vẽ mô hình thực thể - mối quan hệ.

81