Tài liệu Truy vấn thống kê cơ sở dữ liệu một cách mềm dẻo dựa trên logic mờ

i .. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ĐẶNG BÌNH NINH TRUY VẤN THỐNG KÊ CƠ SỞ DỮ LIỆU MỘT CÁCH MỀM DẺO DỰA TRÊN LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS HỒ CẨM HÀ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ƣ THÁI NGUYÊN 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này của tự bản thân tôi tìm hiểu, nghiên cứu. Các tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn và chú thích đầy đủ. Nếu không đúng tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả luận văn Đặng Bình Ninh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của cơ quan, gia đình và các cá nhân. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất tới tất cả các tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu luận văn này. Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu, các thầy giáo, cô giáo phòng Sau đại học trường Đại học Công Nghệ Thông Tin & Truyền Thông, cùng các thầy cô giáo, những người đã trang bị kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn chân thành nhất đến cô giáo - PGS. TS. Hồ Cẩm Hà, người cô đã tận tình hướng dẫn khoa học và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi chân thành gửi lời cảm ơn đến các cán bộ, giảng viên khoa Giáo dục Mầm Non, trường Đại học Hồng Đức, Thanh Hóa, nơi tôi đang công tác đã tạo mọi điều kiện trong công việc để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn. Do thời gian nghiên cứu có hạn, luận văn của tôi không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng toàn thể bạn đọc. Xin chân trọng cảm ơn! Thanh Hóa, ngày 08 tháng 10 năm 2015 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Đặng Bình Ninh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... iii MỤC LỤC ............................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT....................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ ......................................................... vii MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ............................................. 4 1.1 Cơ sở dữ liệu và các truy vấn ...................................................................... 4 1.1.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu......................................................................... 4 1.1.2 Mô hình CSDL quan hệ ......................................................................... 6 1.1.2.1 Khóa của quan hệ [1]..................................................................... 7 1.1.2.2 Phụ thuộc hàm ................................................................................ 8 1.1.2.3 Đại số quan hệ ................................................................................ 8 1.1.3 Các truy vấn trên mô hình quan hệ ..................................................... 11 1.1.3.1 SQL ............................................................................................... 11 1.1.3.2 MySQL .......................................................................................... 13 1.1.3.3 SQL server. ................................................................................... 14 1.2 Ứng dụng lý thuyết tập mờ trong truy vấn CSDL ..................................... 15 1.2.1 Tập mờ và thông tin không chắc chắn ................................................ 15 1.2.1.1 Tập mờ [5] .................................................................................... 15 1.2.1.2 Các kiểu hàm thuộc....................................................................... 16 1.2.2 Logic mờ .............................................................................................. 18 1.2.3 Lượng từ mờ ........................................................................................ 19 1.2.4 Ứng dụng logic mờ trong truy vấn CSDL ........................................... 21 1.2.4.1 Cơ sở dữ liệu mờ ........................................................................... 21 1.2.4.2 Cơ sở dữ liệu quan hệ ................................................................... 23 CHƢƠNG 2 MỘT PHƢƠNG PHÁP TRUY VẤN THỐNG KÊ MỀM DẺO .. 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v 2.1 Quan niệm truy vấn mềm dẻo trên logic mờ ............................................. 25 2.1.1 Khái niệm truy vấn mềm dẻo ............................................................... 25 2.1.2 Một số ngôn ngữ truy vấn CSDL mềm dẻo [7].................................... 26 2.2 Lƣợng từ hóa với ngôn ngữ tự nhiên ......................................................... 29 2.2.1 Lượng từ ngôn ngữ .............................................................................. 29 2.2.2 Tóm tắt ngôn ngữ sử dụng logic mờ với lượng hóa ngôn ngữ tự nhiên...... 30 2.2.2.1 Giới thiệu mô hình tón tắt SAITETIQ [7] ..................................... 30 2.2.2.2 Tóm tắt ngôn ngữ theo phương pháp tiếp cận của Yager. ........... 33 2.3 Protoforms – Một phƣơng pháp xây dựng thống kê mềm dẻo .................. 38 2.4 Một truy vấn mờ thêm vào nhƣ một phƣơng tiện để thực hiện thống kê bằng ngôn ngữ tự nhiên ................................................................................... 41 2.5 Mô tả quá trình truy vấn ............................................................................ 43 2.5.1. Biểu thức của truy vấn........................................................................ 43 2.5.2 Đánh giá truy vấn ................................................................................ 45 2.5.3 Thuật toán lựa chọn ............................................................................ 45 2.5.4 Phân loại ............................................................................................. 47 2.5.5 Từ tóm tắt đến các bộ trong một câu trả lời. ...................................... 49 CHƢƠNG 3 CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM ............................................................. 50 3.1 Mô tả mô hình và giải pháp sử dụng trong truy vấn mềm dẻo .................. 50 3.1.1 Mô hình truy vấn mềm dẻo .................................................................. 50 3.1.2 Giải pháp được sử dụng trong truy vấn mềm dẻo .............................. 51 3.2 Nội dung thử nghiệm ................................................................................. 52 3.2.1 Xác định miền tham chiếu và xác định điều kiện mờ .......................... 53 3.2.2 Xử lý truy vấn. ..................................................................................... 54 3.2.3 Lọc dữ liệu ........................................................................................... 54 3.3 Thuật toán .................................................................................................. 54 3.4 Kết quả thực hiện ....................................................................................... 59 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 66 Tiếng việt ............................................................................................................. 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi Tiếng anh ............................................................................................................. 66 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt DBMS Database Managemet System Hệ quản trị cơ sở dữ liệu FQUERY Fuzzy Query Công cụ truy vấn mờ LL Lower Limit Giới hạn dƣới UL Upper Limit Giới hạn trên CSDL Cơ sở dữ liệu CNTT Công nghệ thông tin Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Bảng 2.1: Năm loại tóm tắt cơ bản. ...................................................... 39 Bảng 2.2 Bảng quan hệ ......................................................................... 48 Hình 1.1. Hàm thuộc hình thang ......................................................................... 17 Hình 1.2 Hàm thuộc hình tam giác ..................................................................... 18 Hình 1.3 Tập mờ Q và Q* ................................................................................... 20 Hình 2.1 Biến ngôn ngữ cho bảng VẬT LIỆU .................................................... 31 Hình 2.2 Một phần của bảng VẬT LIỆU ............................................................ 32 Hình 2.3 Một phần của bản tóm tắt hệ thống phân cấp cho VẬT LIỆU............. 32 Hình 2.4 Ví dụ về hàm thành viên của một giá trị mờ ....... Error! Bookmark not defined. Hình 2.5 Thành phần của một truy vấn mờ [8] .................................................. 42 Hình 2.6 đoạn chương trình mô phỏng [7] ......................................................... 47 Hình 3.1 Mô hình truy vấn mềm dẻo ................................................................... 51 Hình 3.2 Hình minh họa việc nhập khái niệm mờ .............................................. 54 Hình 3.3 Sơ đồ khối thuật toán thiết lập thuộc tính mờ ...................................... 56 Hình 3.4 Sơ đồ khối thuật toán cập nhật các giá trị mờ ..................................... 57 Hình 3.5 Sơ đồ khối thuật toán thực hiện câu lệnh truy vấn .............................. 58 Hình 3.6 Màn hình menu chính ........................................................................... 59 Hình 3.7 Xác định miền tham chiếu .................................................................... 60 Hình 3.8 Nhập khái niệm mờ cho thuộc tính trẻ ................................................. 60 Hình 3.9 Nhập khái niệm mờ cho thuộc tính cao................................................ 61 Hình 3.10 Chọn điều kiện để thực hiện thống kê CSDL ..................................... 62 Hình 3.11 Thực hiện truy vấn và hiển thị kết quả ............................................... 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ viii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ do Codd E.F đề xuất từ năm 1970 đã đạt đƣợc những kết quả hoàn chỉnh về lý thuyết và ứng dụng, cho đến nay các mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ vẫn đƣợc dùng rất phổ biến. Với lƣợng dữ liệu đƣợc lƣu trữ trong cơ sở dữ liệu, để có thể tìm kiếm đƣợc những thông tin hữu ích và cần thiết chúng ta cần phải sử dụng đến hệ thống tìm kiếm tự động dựa trên mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ với các câu lệnh truy vấn cho phép ngƣời dùng truy xuất dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Nếu nhƣ không có truy vấn thì dữ liệu lƣu trữ đó không thể sử dụng đƣợc, giống nhƣ việc chúng ta cất giữ một món đồ nhƣng không thể tìm thấy hoặc không dùng đến thì việc lƣu trữ đó trở nên vô nghĩa. Tuy nhiên mô hình đó sẽ gặp một số hạn chế trong trƣờng hợp tìm kiếm những thông tin mơ hồ, không đầy đủ, không chắc chắn (gọi chung là dữ liệu mờ), loại dữ liệu này đƣợc con ngƣời sử dụng thƣờng xuyên trong thực tế. Ví dụ nhƣ thay vì muốn có “Danh sách nhân viên có độ tuổi từ 25 đến 30 trong công ty” thì chúng ta lại cần biết “Danh sách những nhân viên trẻ có công trình khoa học đƣợc công bố trên tạp chí uy tín thế giới”, hoặc là, thay vì kiểm tra xem “Có bao nhiêu nhân viên đƣợc khen thƣởng” thì chúng ta cần biết “Có phải hầu hết những nhân viên có tiềm năng đều đƣợc đào tạo ở nƣớc ngoài hay không”… Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu đƣa ra nhiều cách tiếp cận với các câu hỏi liên quan đến thông tin không đầy đủ, không chính xác trên các cơ sở dữ liệu kinh điển (thƣờng đƣợc gọi là hỏi mềm dẻo cơ sở dữ liệu) nhằm giải quyết nhu cầu truy vấn trong những tình huống nêu trên, đặc biệt là những câu hỏi mang tính thống kê để nhận định tình hình của ngƣời làm quản lý. Các cách xử lý loại truy vấn nhƣ vậy đƣợc đề xuất chủ yếu dựa trên cơ sở tiếp cận của lý thuyết tập mờ, hầu hết cách tác giả đều xây dựng ngôn ngữ truy vấn với mong muốn thao tác mềm dẻo, chính xác với dữ liệu mờ. Và ngƣời đi tiên phong trong Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2 lĩnh vực này là Lotfi A.Zadeh, ông đã đề xuất khái niệm mờ từ những khái niệm mơ hồ, không rõ ràng, không chắc chắn và hình thức toán học nó bằng tập mờ (Fuzzy set), trên cơ sở đó lý thuyết tập mờ đƣợc hình thành. Dựa trên lý thuyết tập mờ của Lotfi A.Zadeh các nhà khoa học đã tiếp cận và phát triển theo nhiều hƣớng khác nhau. Chúng ta có thể tìm thấy các kết quả này qua các công trình của D. Dubois, H. Prade, C.S. George Lee, H.J. Zimmermann, T.J. Ross, R. Fuller, J.J. Buckley, R. Kruse, D. Nauck, N.K. Kasabov, W. Pedrycz,... Và rất nhiều bài báo đã đƣợc đăng trên các tạp chí uy tín quốc tế nhƣ: “Querying a summary of database” của W. A. Voglozin, G. Raschia, L. Ughetto, N. Mouaddib, và một bài báo khác là “Linguistic database summaries and their protoforms: towards natural language based knowledge discovery tools” của Janusz Kacprzyk, Sławomir Zadrozny. Trên những cơ sở về lý thuyết và thực tiễn nói trên, với ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng của chủ đề đã đề cập trên đây, em chọn đề tài “Truy vấn thống kê cơ sở dữ liệu một cách mềm dẻo dựa trên logic mờ” làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp của mình. 2. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: - Lý thuyết logic mờ và các mô hình ứng dụng của logic mờ. - Truy vấn kết tập và CSDL quan hệ. * Phạm vi nghiên cứu: - Về mặt lý thuyết: Luận văn tập trung nghiên cứu các kiến thức có liên quan đến logic mờ đặc biệt là những truy vấn mềm dẻo (mang tính ngôn ngữ) - truy vấn mờ. - Về mặt ứng dụng: Cài đặt thử nghiệm một module xử lý truy vấn mềm dẻo khi khai thác một CSDL đƣợc quản trị bởi MS. Access . 3. Hƣớng nghiên cứu của đề tài. - Tìm hiểu các cách tiếp cận, các quan điểm về truy vấn mềm dẻo CSDL đã có. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3 - Tìm hiểu những kiến thức về logic mờ đã tham gia vào việc biểu diễn và xử lý truy vấn mềm dẻo CSDL, đặc biệt là những truy vấn kết tập. 4. Nội dung luận văn Luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu và các truy vấn. Chƣơng 2: Một phƣơng pháp truy vấn thống kê mềm dẻo Chƣơng 3: Cài đặt thử nghiệm 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu. - Thiết kế và cài đặt module phần mềm - Thử nghiệm. 6. Ý nghĩa khoa học của đề tài Trong thời đại hiện nay chúng ta thƣờng phải đối mặt với sự phong phú của dữ liệu và vƣợt ra ngoài nhận thức của con ngƣời, để xử lý sự tăng trƣởng về kích thƣớc của cơ sở dữ liệu, nhiều cách tiếp cận đã đƣợc phát triển để có thể trích xuất từ cơ sở dữ liệu với lƣợng kiến thức rất lớn. Thống kê và phân tích dữ liệu là một trong những khả năng cơ bản mà bây giờ là cần thiết của bất kỳ hệ thống thông minh nào để đáp ứng đƣợc các hoạt động trong cuộc sống thực. Kỹ thuật tổng hợp dữ liệu đã đƣợc phát triển để đáp ứng sự phát triển của cơ sở dữ liệu. Đề tài này trình bày một phƣơng pháp phát triển một công cụ cho truy vấn kết tập linh hoạt mềm dẻo hơn các công cụ truy vấn đang có của các hệ quản trị CSDL quan hệ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ CÁC TRUY VẤN 1.1 Cơ sở dữ liệu và các truy vấn 1.1.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu Một cơ sở dữ liệu là một tập hợp các dữ liệu có liên quan với nhau chứa thông tin về một tổ chức nào đó (nhƣ một trƣờng đại học, một ngân hàng, một công ty, một nhà máy…), đƣợc lƣu trữ trên các thiết bị nhớ thứ cấp (nhƣ băng từ, đĩa từ…) để đáp ứng nhu cầu khai thác thông tin của nhiều ngƣời sử dụng với nhiều mục đích khác nhau [1] Theo cách hiểu trên, thì cơ sở dữ liệu phản ảnh trung thực một khía cạnh nào đó của thế giới dữ liệu hiện thực khách quan, những thay đổi của thế giới thực phải đƣợc phản ánh một cách trung thực vào trong CSDL, vì thế những thông tin đƣa vào trong CSDL phải đƣợc cập nhập thƣờng xuyên. Cơ sở dữ liệu (CSDL) là tài nguyên thông tin chung đƣợc chia sẻ cho nhiều ngƣời cùng sử dụng và cho nhiều ứng dụng khác nhau. Một CSDL đƣợc thiết kế và đƣợc phổ biến cho mục đích riêng. Nó có một nhóm ngƣời sử dụng có chủ định và có một số ứng dụng phù hợp với mối quan tâm của ngƣời sử dụng. Cơ sở dữ liệu đƣợc các hệ ứng dụng khai thác bằng ngôn ngữ con dữ liệu hoặc bằng các chƣơng trình ứng dụng để xử lý, tìm kiếm, tra cứu, sửa đổi, bổ sung hay loại bỏ dữ liệu. Tìm kiếm và tra cứu thông tin là một trong những chức năng qua trọng và phổ biến nhất của các dịch vụ CSDL. Trƣớc kia để quản lý thông tin ngƣời ta áp dụng phƣơng pháp tệp (file), mỗi file đƣợc xem là một cặp hồ sơ lƣu trữ thông tin liên quan đến từng công việc riêng lẻ. Ví dụ: Trong một công ty, mỗi bộ phận sẽ quản lý hồ sơ theo chức năng của mình, nhƣ phòng tài chính có một cặp hồ sơ liên quan đến quản lý lƣơng, phòng tổ chức có một cặp hồ sơ liên quan đến quản lý nhân sự… việc quản lý theo hệ thống tệp này dẫn đến tình trạng dƣ thừa thông tin (cùng một thông tin nhƣng đƣợc lƣu trữ nhiều lần) tốn kém, lãng phí bộ nhớ và các thiết bị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 5 lƣu trữ, nhiều chƣơng trình ứng dụng khác nhau cùng xử lý các dữ liệu nhƣ nhau, gây khó khăn cho việc bảo trì mỗi khi có sự thay đổi dữ liệu trong tệp thì lại phải thay đổi chƣơng trình ứng dụng cho tệp đó. Giải pháp CSDL ra đời đã giải quyết đƣợc những nhƣợc điểm trên. Nếu tổ chức lƣu trữ theo CSDL thì có thể hợp nhất các tệp lƣu trữ, các chƣơng trình ứng dụng có thể cùng chia sẻ tài nguyên trên cùng một hệ CSDL. Tổ chức lƣu trữ dữ liệu theo CSDL sẽ tránh đƣợc sự không nhất quán trong lƣu trữ dữ liệu và bảo đảm đƣợc tính toàn vẹn của dữ liệu Để có đƣợc CSDL tốt, trên cơ sở đó đƣa ra những ứng dụng tốt thì phải thiết kế đƣợc các mô hình CSDL tốt, và việc xây dựng CSDL cũng đơn giản hơn nhiều khi sử dụng mô hình. Mô hình CSDL là một tập hợp các khái niệm dùng để biểu diễn các cấu trúc của CSDL, các mối liên kết và các ràng buộc phải tuân theo trên các dữ liệu. Nhiều mô hình cón có thêm một tập hợp các phép toán cơ bản để đặc tả các thao tác trên CSDL. Có rất nhiều mô hình CSDL đã đƣợc nghiên cứu nhƣ: + Mô hình CSDL phân cấp. + Mô hình CSDL mạng. + Mô hình CSDL quan hệ + Mô CSDL phân tán. + Mô hình CSDL hƣớng đối tƣợng…. Tổ chức lƣu trữ theo mô hình nào là tốt nhất, trên thực tế điều đó rất khó xác định. Tốt nhất còn phụ thuộc vào nhu cầu truy xuất và khai thác thông tin của đơn vị quản lý nó, nó đƣợc sử dụng ở đâu và vào lúc nào là tốt nhất. Tuy nhiên trong các mô hình CSDL trên thì mô hình CSDL quan hệ đƣợc sử dụng phổ biến hơn. Cấu trúc dữ liệu có tính đơn giản, linh hoạt, dễ sử dụng, ngƣời dùng có thể quan sát cũng nhƣ thao tác một cách trực quan, hiệu quả. Mặc dù Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 6 mô hình cơ sở dữ liệu phân cấp và mô hình cơ sở dữ liệu mạng không có những mặt hạn chế nhƣ hệ thống file truyền thống, song lại không dễ dùng nhƣ mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ. Cụ thể, mỗi chƣơng trình sử dụng cơ sở dữ liệu phân cấp và cơ sở dữ liệu mạng sẽ phải điều hƣớng thông qua cách thức sắp đặt vật lý của bảng mà chúng sử dụng. Ngƣợc lại, trong cơ sở dữ liệu quan hệ, DBMS cung cấp việc tự động điều hƣớng. Ngoài ra, chƣơng trình có thể sử dụng các quan hệ không đƣợc định nghĩa trong DBMS. Đó là điều bất khả thi đối với cơ sở dữ liệu phân cấp và cơ sở dữ liệu mạng. Do tính ƣu việt của nó mô hình CSDL quan hệ dần thay thế các mô hình mạng và phân cấp 1.1.2 Mô hình CSDL quan hệ Mô hình CSDL quan hệ đƣợc xây dựng theo lý thuyết do E.F Codd đề xuất. Thuật ngữ quan hệ là do bảng dữ liệu hai chiều đƣợc Codd gọi là bảng quan hệ. Mô hình quan hệ là mô hình khác hẳn với các mô hình trƣớc nó, và từ năm 1980 đã trở thành mô hình đƣợc dùng rộng rãi để phát triển hệ quản trị CSDL. Theo mô hình quan hệ, dữ liệu đƣợc thể hiện trong bảng hai chiều gồm các dòng và cột. Các bảng gọi là các “quan hệ”, các dòng gọi là “bộ” và các cột là “thuộc tính”. Theo cách nhìn của các mô hình trƣớc thì mỗi dòng là một bản ghi, các thuộc tính cho biết ý nghĩa của các giá trị trong bản ghi. Ví dụ 1.1: KHÁCH HÀNG ĐƠN HÀNG MKH Tên Tuổi Địa chỉ KH 001 Mơ 16 Ninh Bình KH 002 Mận 19 Thanh Hóa KH 003 Đào 22 Hà Nội MKH Đơn hàng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 7 KH 001 Đơn hàng 1 KH 002 Đơn hang 2 KH 001 Đơn hang 3 KH 003 Đơn hang 4 1.1.2.1 Khóa của quan hệ [1] Một quan hệ là một tập hợp các bộ. Các phần tử của một tập hợp là phân biệt, do vậy trong một qua hệ không thể có hai bộ giống nhau (bằng nhau trên mọi thuộc tính). Với một lƣợc đồ quan hệ R, tồn tại một tập các thuộc tính có tính chất: với mỗi thể hiện r(R), không có hai bộ nào trong r giống nhau trên tập các thuộc tính này, nói một cách khác là không có hai bộ nào trong r có cùng một tổ hợp các giá trị cho các thuộc tính này. Nếu ta kí hiệu tập thuộc tính có tính chất nhƣ vậy là SK thì có một ràng buộc trên r(R) là: t 1[SK] ≠ t2[SK], với t1 và t2 là hai bộ khác nhau bất kì trong r. Siêu khóa của một lược đồ quan hệ R là một tập hợp gồm một hay nhiều thuộc tính của lược đồ R có tính chất xác định duy nhất một bộ trong mỗi thể hiện của R. Cho lƣợc đồ quan hệ R = < , F>, nếu SK là siêu khóa của R thì SK và trong một quan hệ bất kì của lƣợc đồ R không thể có hai bộ khác nhau nhƣng có cùng một giá trị trên SK. Khóa của một lược đồ quan hệ là một siêu khóa của lược đồ này sao cho mọi tập con thực sự của nó không là siêu khóa Nhƣ vậy một khóa là một siêu khóa tối thiểu, hiểu theo nghĩa đó là một siêu khóa mà ta không thể bỏ bớt thuộc tính nào ra khỏi nó mà vẫn giữ đƣợc tính chất xác định duy nhất cho mỗi bộ. Ví dụ 1.2: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 8 KHÁCH HÀNG MKH Tên Tuổi Địa chỉ KH 001 Mơ 16 Ninh Bình KH 002 Mận 19 Thanh Hóa KH 003 Đào 22 Hà Nội Trong bảng KHÁCH HÀNG trên thì mã khách hàng (MKH) chính là khóa. Mỗi MKH chỉ xác định duy nhất một loại khách hàng trong quan hệ KHÁCH HÀNG. Khóa ngoài của một lược đồ quan hệ là một tập hợp gồm một hay nhiều thuộc tính là khóa của một lược đồ quan hệ khác. 1.1.2.2 Phụ thuộc hàm Cơ sở lý thuyết về chuẩn hóa dữ liệu dựa trên các khái niệm phụ thuộc hàm và khóa của quan hệ. Định nghĩa 1.1.2.2: Cho R là quan hệ trên tập và cho X và Y là 2 tập con bất kỳ của rằng X xác định hàm Y hay Y phụ thuộc vào hàm X, ký hiệu f: X . Nói Y đúng trên lược đồ quan hệ R ( ) nếu như với mọi r là một thể hiện của R ( ) (tức giá trị hiện thời của R), r không thể chứa hai bộ giống nhau trên X nhưng lại khác nhau trên Y. Nói cách khác: t1, t2 Ký hiệu: F: {f: Lj thuộc tính r (t1[X] = t2[X] Rj Lj, Rj t1[Y] = t2[Y]) } là tập các phụ thuộc hàm trên các . 1.1.2.3 Đại số quan hệ Ngôn ngữ đại số quan hệ nhƣ là một ngôn ngữ bậc cao để thao tác trên các quan hệ. Dƣới đây là trình bày tóm tắt về các phép toán trong đại số quan hệ. a) Phép chọn: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 9 Phép chọn là phép tính để xây dựng một tập con của các bộ của quan hệ đã cho thỏa mãn một biểu thức F xác định. Cho r là một quan hệ trên lƣợc đồ quan hệ; Một phép chọn trên r thỏa mãn điều kiện F là một tập hợp đƣợc định nghĩa và ký hiệu: F (r) = {t r F (t) = đúng} F (t) đƣợc biểu diễn là các giá trị của các thuộc tính xuất hiện trong biểu thức F tại bộ t thỏa mãn các điều kiện của F. Biểu thức F đƣợc biểu diễn bằng tổ hợp Boolean của các toán hạng, mỗi toán hạng là một phép so sánh đơn giản giữa 2 biến là hai thuộc tính hoặc giữa một biến là một thuộc tính và một hằng, cho giá trị “đúng” hoặc “sai” đối với mỗi bộ đã kiểm tra. Các phép toán so sánh: <, =, >, , ≤, ≥. Các phép toán logic: &, , AND (và), , |, OR (hoặc), , !, NOT (phủ định). b) Phép chiếu: Phép chiếu trên một quan hệ thực chất là loại bỏ đi một số thuộc tính của quan hệ đó. Phép chiếu một quan hệ r trên tập các thuộc tính X của r, kí hiệu X (r) là một tập các bộ, đƣợc xây dựng bằng cách loại bỏ đi từ các bộ t trong quan hệ r những thuộc tính không thuộc X. Thực chất của phép chiếu là loại bỏ đi một số thuộc tính và giữ lại những thuộc tính còn lại của quan hệ đó. Ðể thuận tiện cho việc biểu diễn hình thức phép chiếu, quy ƣớc một số ký hiệu nhƣ sau: Gọi t là một bộ thuộc r, còn A U, lúc đó t[A] là giá trị của hai bộ t tại thuộc tính A. Giả sử X Vậy X U, với X = {B1, B2, …, Bm} lúc đó t[X] = (t[B1], t[B2],.., t[Bm]) (r) = {t[X] t r}. c) Phép hợp: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 Hợp của hai quan hệ khả hợp r và s, ký hiệu là r s là tập tất cả các bộ thuộc r hoặc s hoặc thuộc cả hai quan hệ. Biểu diễn hình thức phép hợp có dạng: r r hoặc t s = {t t s hoặc (t r và t s)} d) Phép giao: Giao của hai quan hệ khả hợp r và s, ký hiệu r s là tập tất cả các bộ thuộc cả ra và s. r s = {t t r và t s} e) Phép trừ: Hiệu của hai quan hệ khả hợp r và s, ký hiệu là r-s là tập tất cả các bộ thuộc r nhƣng không thuộc s. r-s = {t t r và t s}. f) Phép chia: Gọi r là quan hệ n ngôi, và s là quan hệ m ngôi (n > m, s cho s, ký hiệu r ). Phép chia r s là tập tất cả bộ (n-m) ngôi sao cho: r s={ t q s: (q, t) r} (n-m) bộ g) Phép kết nối tự nhiên: Cho r1 (U1) và r2 (U2). Cho S = U1 U2 và U = U1 U2. Phép kết nối tự nhiên trên hai quan hệ r1 và r2 là một quan hệ r trên U đƣợc ký hiệu và định nghĩa: r1*r2 = {t (U) t1 Nếu S = r1 và t2 r2 và t[U1] = t1, t[U2] = t2}. thì r1*r2 là tích Đề - các thông thƣờng. h) Phép kết nối : Cho hai quan hệ r1 (U1), r2 (U2) trên U1 và U2, X trong các phép so sánh: <, >, ≤, ≥, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN U1, Y U2, là một giữa các giá trị của Dom (X) và Dom (Y). http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 11 Phép kết nối giữa r1 và r2 là một quan hệ trên R = R1R2 đƣợc ký hiệu và định nghĩa nhƣ sau: r = r1 r2 (R) = {t r (R) t.X t.Y} X Y i) Tích Đề-các: Gọi r là quan hệ xác định trên tập thuộc tính {A1, A2,.., An} và s là quan hệ xác định trên tập thuộc tính {B1, B2, …, Bm}. Tích Đề-các của r và s là tập các (n+m) bộ sao cho n thành phần đầu là một bộ thuộc r và m thành phần sau là một bộ thuộc s. r x s = {t t có dạng (a1, a2, …., an, b1, b2, …., bm) Trong đó: (a1, a2, …., an) r và (b1, b2, …., bm) s. 1.1.3 Các truy vấn trên mô hình quan hệ Trong cơ sở dữ liệu thiết kế chuẩn, dữ liệu bạn muốn trình bày thông qua biểu mẫu hoặc báo cáo thƣờng đƣợc đặt trong nhiều bảng. Truy kết nối . Truy vấn có thể cho bạn câu trả lời c . Sau khi thực hiện truy vấn, dữ liệu thỏa yêu cầu sẽ đƣợc rút ra và tập hợp vào một bảng kết quả. Dƣới đây là một số phƣơng pháp truy vấn CSDL đã có. 1.1.3.1 SQL SQL là một ngôn ngữ dùng để truy xuất dữ liệu, cập nhật, thay đổi và quản lý các CSDL quan hệ. Khi tạo một truy vấn thì ACCESS tự động xây dựng các câu lệnh SQL tƣơng ứng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 12 Một số truy vấn của ngôn ngữ SQL nhƣ sau: - Truy vấn hội (Union Query). - Truy vấn chuyển nhƣợng (pass through Query). - Truy vấn định nghĩa dữ liệu (Data Definition Query). - Truy vấn con (Sub Query). * SQL xử lý trên bảng dữ liệu. - Tạo bảng mới. - Thay đổi cấu trúc của bảng. + Thêm hoặc loại bỏ trƣờng. + Loại bỏ chỉ mục. - Xoá bảng * SQL xử lý trên truy vấn. - Truy vấn chọn (Select query). - Truy vấn tình tổng (Total query). - Truy vấn tham khảo chéo. - Truy vấn tạo bảng. - Truy vấn nối dữ liệu. - Truy vấn cập nhật dữ liệu. - Truy vấn xoá. - Tạo mối quan hệ giữa các bảng. - Truy vấn con (Sub query). - Truy vấn hội (Union Query) Chúng ta có thể đƣa ra ý kiến từ việc xem danh sách các truy vấn này để có thể sử dụng đƣợc nhiều hơn việc chỉ là những câu hỏi về dữ liệu. Các truy vấn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/