Giáo trình Cơ sở dữ liệu: Phần 1 - TS. Nguyễn Hoàng Sơn

Giáo trình Cơ sở dữ liệu: Phần 1 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái quát về cơ sở dữ liệu; Các mô hình dữ liệu; Ngôn ngữ SQL. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Cơ sở dữ liệu: Phần 1 - TS. Nguyễn Hoàng Sơn ************************************** Nguyen Hoang Son Department of Mathematics College of Sciences, Hue University 77 Nguyen Hue Street, Hue City, Vietnam Email: nhson@hueuni.edu.vn ************************************** Last update, January 2020 1 2 LỜI NÓI ĐẦU Cơ sở dữ liệu là lĩnh vực chuyên nghiên cứu về các mô hình dữ liệu, nguyên lý và các phương pháp tổ chức dữ liệu trên các đối tượng mang thông tin. Cơ sở dữ liệu đầu tiên được xây dựng dựa trên các mô hình dữ liệu mạng và mô hình dữ liệu phân cấp vào giữa những năm 1960. Đây được xem như là thế hệ thứ nhất của cơ sở dữ liệu. Sau đó, thế hệ thứ hai tốt hơn của cơ sở dữ liệu ra đời, đó là dựa trên mô hình dữ liệu quan hệ do E. F. Codd đề xuất vào những năm 1970. Hai thế hệ này của cơ sở dữ liệu đã giải quyết hầu hết các mục tiêu đặt ra của cơ sở dữ liệu như tổ chức dữ liệu, truy cập và cập nhật một khối lượng lớn dữ liệu một cách thuận lợi, an toàn và hiệu quả. Đáp ứng được khá nhiều nhu cầu về thu thập và tổ chức dữ liệu quản lý của các xí nghiệp, tổ chức. Tuy vậy, từ những năm 1990 trở lại đây, trong thực tế xuất hiện những đối tượng mới có cấu trúc phức tạp (văn bản, âm thanh, hình ảnh) và động (các chương trình, mô phỏng) mà các thế hệ trước của cơ sở dữ liệu chưa thể đáp ứng được, dẫn đến đòi hỏi một thế hệ khác nữa của cơ sở dữ liệu ra đời. Mô hình dữ liệu mới đáp ứng cho cơ sở dữ liệu thế này là mô hình dữ liệu hướng đối tượng. Lúc này, cơ sở dữ liệu có khả năng hỗ trợ cho các ứng dụng đa phương tiện. Quá trình hình thành và phát triển của cơ sở dữ liệu được mô tả ngắn gọn như trên cũng đủ cho thấy được tầm quan trọng của cơ sở dữ liệu trong môi trường tính toán hiện đại. Mục đích của giáo trình này nhằm trình bày các khái niệm cơ bản, những tính chất đặc trưng, ứng dụng và cũng như các thuật toán cơ sở quan trọng của lý thuyết cơ sở dữ liệu. Tuy vậy, bên cạnh đó một số nghiên cứu hiện đại, sâu hơn gần đây của lý thuyết cơ sở dữ liệu theo hướng tổ hợp như tập đóng, khóa, phản khóa, chuyển dịch lược đồ quan hệ, họ các tập tối tiểu của thuộc tính, mở rộng phụ thuộc hàm hay tìm các mô tả tương đương của phụ thuộc hàm cũng được giới thiệu. Phần lớn các kết quả theo các cách tiếp cận này được giáo trình phát biểu và chứng minh lại theo hướng 1 ngắn gọn, súc tích. Nhiều kết quả trong các hướng này được sử dụng làm công cụ cho các hướng nghiên cứu thời sự gần đây như khai phá dữ liệu, trí tuệ nhân tạo, tập thô, tập mờ ... Chính vì vậy, ngoài sinh viên là đối tượng chính cho giáo trình này thì các học viên cao học, nghiên cứu sinh và những ai quan tâm muốn phát triển sâu về lý thuyết cơ sở dữ liệu hoặc xem lý thuyết cơ sở dữ liệu như là một công cụ cơ sở thì có thể đọc thêm về các nội dung này. Có thể dễ dàng kể ra những nhà toán tin học và khoa học máy tính có nhiều đóng góp quan trọng vào lĩnh vực này trong những năm đầu tiên (1970) như A. V. Aho, W. W. Armstrong, C. Beeri, E. F. Codd, R. Fagin, C. L. Lucchesi, D. Maier, J. D. Ullman ... và những năm 1985 cho đến nay như J. Demetrovics, T. Eiter, Y. Huhtala, Nguyễn Xuân Huy, G. Gottlob, G. O. H. Katona, L. Libkin, H. Mannila, K. J. Räihä, Vũ Đức Thi, Hồ Thuần ... Bản thân nhóm nghiên cứu của tác giả (cùng với Vũ Đức Thi [16]) theo hướng tổ hợp cũng có những đóng góp nhất định trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, với khuôn khổ của một giáo trình 3 tín chỉ dành cho sinh viên chuyên ngành toán tin ứng dụng Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, tác giả không thể trình bày sâu hơn nữa các kết quả nghiên cứu của lĩnh vực này theo tiếp cận bằng các công cụ toán tổ hợp như siêu đồ thị, họ trù mật, hệ Sperner, tập thô ... Với những đề cập và phân tích như trên, nội dung của giáo trình được chia làm năm chương. Chương 1 tập trung khái quát về hệ cơ sở dữ liệu, trình bày các khái niệm cơ bản nhất như hệ cơ sở dữ liệu, hệ quản trị cơ sở dữ liệu, mô hình dữ liệu, kiến trúc ba mức trừu tượng của hệ cơ sở dữ liệu, ... Chương 2 giới thiệu hai mô hình dữ liệu cơ bản và quan trọng là mô hình dữ liệu thực thể-mối quan hệ và mô hình dữ liệu quan hệ. Ngôn ngữ SQL được giới thiệu trong Chương 3. Đây là ngôn ngữ vấn tin quan hệ, được sử dụng rộng rãi trong các hệ cơ sở dữ liệu thương mại. Chương 4 trình bày quá trình thiết kế một cơ sở dữ liệu quan hệ. Đầu tiên phân tích khi nào một cơ sở dữ liệu là kém, sau đó các bước để có được một cơ sở dữ liệu tốt bằng cách giới thiệu khái niệm phụ thuộc hàm và những vấn đề liên quan đến phụ thuộc hàm như 2 hệ tiên đề Armstrong, phủ phụ thuộc hàm, khóa và phản khóa, chuẩn hóa lược đồ quan hệ và cuối cùng là phụ thuộc đa trị. Dựa trên kinh nghiệm giảng dạy và nghiên cứu trong nhiều năm về lĩnh vực này nên nội dung các kết quả trong chương này được tác giả sắp xếp, phát biểu và chứng minh lại hơi khác so với các giáo trình cơ sở dữ liệu trước đây. Cấu trúc trình bày như thế này càng rõ hơn ở Chương 5, đó là trình bày những hướng nghiên cứu quan trọng gần đây liên quan đến thiết kế một cơ sở dữ liệu hiệu quả, chặt chẻ về mặt toán học như các mô tả tương đương của phụ thuộc hàm, mở rộng phụ thuộc hàm theo tiếp cận tập thô, phụ thuộc hàm xấp xỉ, họ các tập tối tiểu của thuộc tính và chuyển dịch lược đồ quan hệ. Trong quá trình biên soạn, giáo trình không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, chúng tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn trong lần tái bản sau. Nguyễn Hoàng Sơn 3 . 4 MỤC LỤC Lời nói đầu 1 Chương 1. Khái quát về cơ sở dữ liệu 9 1.1. Hệ cơ sở dữ liệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...