Bài giảng Nhập môn Cơ sở dữ liệu - Bài 7: Ràng buộc toàn vẹn

n
Khoa HTTT-Đại học CNTT 2
Nội dung chính
1. Giới thiệu ràng buộc toàn vẹn (RBTV)
2. Các đặc trưng của một RBTV
3. Phân loại RBTV
4. Bảng tầm ảnh hưởng tổng hợp
2Khoa HTTT-Đại học CNTT 3
1. Giới thiệu
Š Ràng buộc toàn vẹn là các quy định, điều kiện từ
ứng dụng thực tế, các điều kiện này là bất biến. 
⇒Vì thế phải luôn đảm bảo cơ sở dữ liệu thoả ràng 
buộc toàn vẹn sau mỗi thao tác làm thay đổi tình 
trạng của cơ sở dữ liệu.
Khoa HTTT-Đại học CNTT 4
2.1 Nội dung
2.2 Bối cảnh
2.3 Bảng tầm ảnh hưởng
2. Các đặc trưng của một 
RBTV
3Khoa HTTT-Đại học CNTT 5
ŠMô tả chặt chẽ ý nghĩa của ràng buộc toàn 
vẹn.
Š Nội dung được phát biểu bằng ngôn ngữ tự
nhiên hoặc bằng ngôn ngữ hình thức (ngôn 
ngữ tân từ, đại số quan hệ, mã giả,)
„ Ngôn ngữ tự nhiên: dễ hiểu nhưng không chặt
chẽ, logic.
„ Ngôn ngữ hình thức: chặt chẽ, cô đọng
2.1 Nội dung
Khoa HTTT-Đại học CNTT 6
2.2 Bối cảnh
Š Là tập các quan hệ khi thao tác trên những 
quan hệ đó có khả năng làm cho ràng buộc bị
vi phạm.
Š Đó là những quan hệ có thể vi phạm ràng 
buộc toàn vẹn khi thực hiện các thao tác 
thêm, xoá, sửa.
4Khoa HTTT-Đại học CNTT 7
2.3 Bảng tầm ảnh hưởng (1)
Š Nhằm xác định khi nào tiến hành kiểm tra 
ràng buộc toàn vẹn. Thao tác nào thực hiện 
có thể làm vi phạm ràng buộc toàn vẹn.
Š Phạm vi ảnh hưởng của một ràng buộc toàn 
vẹn được biểu diễn bằng một bảng 2 chiều 
gọi là bảng tầm ảnh hưởng.
Khoa HTTT-Đại học CNTT 8
2.3 Bảng tầm ảnh hưởng (2)
Một số quy định
Š Những thuộc tính khoá (những thuộc tính nằm 
trong khoá chính của quan hệ) không được phép 
sửa giá trị
Š Thao tác thêm và xoá xét trên một bộ của quan hệ. 
Thao tác sửa xét sửa từng thuộc tính trên bộ của 
quan hệ
Š Trước khi xét thao tác thực hiện có thể làm vi phạm 
ràng buộc hay không thì CSDL phải thoả ràng buộc 
toàn vẹn trước.
5Khoa HTTT-Đại học CNTT 9
Quan hệ n
Quan hệ 1
SửaXóaThêmRàng buộc 
Ri
Š Bảng tầm ảnh hưởng của một ràng buộc
+ : thực hiện thao tác có thể làm vi phạm RBTV
- : thực hiện thao tác không thể làm vi phạm RBTV
+(A) : có thể làm vi phạm RBTV khi sửa trên thuộc tính A 
–(*) : không vi phạm RBTV do thao tác không thực hiện được
2.3 Bảng tầm ảnh hưởng (3)
Khoa HTTT-Đại học CNTT 10
3.1 RBTV có bối cảnh trên 1 quan hệ
3.2 RBTV có bối cảnh trên nhiều quan hệ
3.3 Phụ thuộc hàm (functional dependency)
3. Phân loại
6Khoa HTTT-Đại học CNTT 11
3.1 RBTV có bối cảnh 1 quan hệ
3.1.1 RBTV miền giá trị.
3.1.2 RBTV liên thuộc tính
3.1.3 RBTV liên bộ
Khoa HTTT-Đại học CNTT 12
Lược đồ CSDL quản lý giáo vụ
HOCVIEN (MAHV, HO, TEN, NGSINH, GIOITINH, NOISINH, MALOP)
LOP (MALOP, TENLOP, TRGLOP, SISO, MAGVCN)
KHOA (MAKHOA, TENKHOA, NGTLAP, TRGKHOA)
MONHOC (MAMH, TENMH, TCLT, TCTH, MAKHOA)
DIEUKIEN (MAMH, MAMH_TRUOC)
GIAOVIEN(MAGV,HOTEN,HOCVI,HOCHAM,GIOITINH,NGSINH,NGVL,
HESO, MUCLUONG, MAKHOA)
GIANGDAY(MALOP,MAMH,MAGV,HOCKY, NAM,TUNGAY,DENNGAY)
KETQUATHI (MAHV, MAMH, LANTHI, NGTHI, DIEM, KQUA)
7Khoa HTTT-Đại học CNTT 13
Š Là tập giá trị mà một thuộc tính có thể nhận.
Š R1: Giới tính của học viên chỉ là Nam hoặc Nữ
„ Nội dung:
∀hv ∈ HOCVIEN: hv.Gioitinh ∈ {‘Nam’,’Nữ’}
„ Bối cảnh: quan hệ HOCVIEN
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
3.1.1 Ràng buộc miền giá trị
+(Gioitinh)-+HOCVIEN
SửaXóaThêmR1
Khoa HTTT-Đại học CNTT 14
Š Là ràng buộc giữa các thuộc tính với nhau trên 1 bộ
của quan hệ
Š R2:Ngày bắt đầu (TUNGAY) giảng dạy một môn học cho một 
lớp luôn nhỏ hơn ngày kết thúc (DENNGAY)
„ Nội dung:
∀gd ∈ GIANGDAY: gd.TUNGAY < gd.DENNGAY
„ Bối cảnh : GIANGDAY
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
3.1.2 Ràng buộc liên thuộc tính
+(Tungay, Denngay)-+GIANGDAY
SửaXóaThêmR2
8Khoa HTTT-Đại học CNTT 15
3.1.3 Ràng buộc liên bộ (1)
Š Là ràng buộc giữa các bộ trên cùng một quan hệ (có thể 
liên quan đến nhiều thuộc tính).
Š R3: Tất cả các học viên phải có mã số phân biệt với nhau
„ Nội dung: 
∀h1,h2∈ HOCVIEN: Nếu h1≠h2 thì h1.Mahv≠h2.Mahv
„ Bối cảnh: quan hệ HOCVIEN
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
-(*)-+HOCVIEN
SửaXóaThêmR3
Khoa HTTT-Đại học CNTT 16
3.1.3 Ràng buộc liên bộ (2)
Š R4: Các giáo viên có cùng học vị, cùng hệ số lương thì
mức lương sẽ bằng nhau
„ Nội dung:
∀gv1,gv2∈ GIAOVIEN: 
Nếu (gv1.Hocvi=gv2.Hocvi)∧(gv1.Heso=gv2.Heso) thì
gv.Mucluong=gv.Mucluong
„ Bối cảnh: quan hệ GIAOVIEN
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
+(Hocvi, Heso, Mucluong)-+GIAOVIEN
SửaXóaThêmR4
9Khoa HTTT-Đại học CNTT 17
3.2.1 RBTV tham chiếu (khoá ngoại, phụ
thuộc tồn tại)
3.2.2 RBTV liên thuộc tính
3.2.3 RBTV do thuộc tính tổng hợp
3.2.4 RBTV do chu trình trong lược đồ biểu
diễn quan hệ
3.2 RBTV có bối cảnh nhiều quan 
hệ
Khoa HTTT-Đại học CNTT 18
Š Là ràng buộc quy định giá trị thuộc tính 
trong một bộ của quan hệ R (tập thuộc tính 
này gọi là khoá ngoại), phải phụ thuộc vào sự
tồn tại của một bộ trong quan hệ S (tập thuộc 
tính này là khoá chính trong quan hệ S). 
Š RBTV tham chiếu còn gọi là ràng buộc phụ
thuộc tồn tại hay ràng buộc khóa ngoại
3.2.1 Ràng buộc tham chiếu (1)
10
Khoa HTTT-Đại học CNTT 19
Š R5: Học viên thi một môn học nào đó thì môn học đó
phải có trong danh sách các môn học
„ Nội dung:
z ∀k ∈ KETQUATHI, ∃m ∈ MONHOC: k.Mamh = m.Mamh
z Hoặc: KETQUATHI[Mamh] ⊆ MONHOC[Mamh]
„ Bối cảnh: quan hệ KETQUATHI, MONHOC
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
3.2.1 Ràng buộc tham chiếu (2)
-(*)+-MONHOC
-(*)-+KETQUATHI
SửaXóaThêmR5
Khoa HTTT-Đại học CNTT 20
3.2.2 Ràng buộc liên thuộc tính (1)
Š Là ràng buộc giữa các thuộc tính trên những quan hệ
khác nhau
Š R6: Ngày giáo viên giảng dạy một môn học phải lớn hơn hoặc 
bằng ngày giáo viên đó vào làm.
„ Nội dung: ∀gd ∈ GIANGDAY
Nếu ∃gv ∈ GIAOVIEN: gd.Magv = gv.Magv thì
gv.NGVL ≤ gd.TUNGAY
„ Bối cảnh: GIANGDAY, GIAOVIEN
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
+(Ngvl)--GIAOVIEN
+(Tungay)-+GIANGDAY
SửaXóaThêmR6
11
Khoa HTTT-Đại học CNTT 21
3.2.2 Ràng buộc liên thuộc tính (2)
Š R7: Ngày thi một môn học phải lớn hơn ngày kết thúc học 
môn học đó.
„ Nội dung: 
∀kq ∈ KETQUATHI
Nếu ∃gd ∈GIANGDAY, ∃hv ∈HOCVIEN: 
(gd.Malop=hv.Malop)∧(kq.Mamh=gd.Mamh) thì
gd.Denngay < kq.Ngthi
„ Bối cảnh: GIANGDAY, HOCVIEN, KETQUATHI
Khoa HTTT-Đại học CNTT 22
3.2.2 Ràng buộc liên thuộc tính (3)
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
+(Ngthi)-+KETQUATHI
+(Denngay)--GIANGDAY
+(Malop)--HOCVIEN
SửaXóaThêmR7
12
Khoa HTTT-Đại học CNTT 23
3.2.3 RBTV do thuộc tính tổng hợp (1)
Š Là ràng buộc giữa các thuộc tính, các bộ trên những 
quan hệ khác nhau.
Š Thuộc tính tổng hợp là thuộc tính được tính toán từ
giá trị của các thuộc tính khác, các bộ khác.
Š Ví dụ : SANPHAM(Masp,Tensp, Nuocsx, Gia)
KHACHHANG(Makh, Hoten, Doanhso)
HOADON(Sohd, Nghd,Makh,Trigia)
CTHD(Sohd,Masp,Soluong,Gia)
„ Trị giá của một hoá đơn bằng tổng thành tiền của các chi tiết 
thuộc hoá đơn đó
Khoa HTTT-Đại học CNTT 24
3.2.3 RBTV do thuộc tính tổng hợp (2)
Š Doanh số của một khách hàng bằng tổng trị giá các 
hoá đơn mà khách hàng đó đã mua
„ Nội dung:
∀kh ∈ KHACHHANG, 
kh.Doanhso = ∑(hd ∈ HOADON: hd.Makh=kh.Makh)(hd.Trigia)
„ Bối cảnh: KHACHHANG, HOADON
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
+(Makh)++HOADON
+(Doanhso)-+KHACHHANG
SửaXóaThêm
13
Khoa HTTT-Đại học CNTT 25
3.2.3 RBTV do thuộc tính tổng hợp (3)
Š R8: Sỉ số của một lớp là số lượng học viên thuộc lớp đó
„ Nội dung:
∀l ∈ LOP, 
l.Siso = Count(hv ∈ HOCVIEN: hv.Malop = lp.Malop)(*)
„ Bối cảnh: quan hệ LOP, HOCVIEN
„ Bảng tầm ảnh hưởng:
+(Malop)++HOCVIEN
+(Siso)-+LOP
SửaXóaThêmR8
Khoa HTTT-Đại học CNTT 26
3.2.4 Do hiện diện của chu trình (1)
Biểu diễn lược đồ quan hệ dưới dạng đồ thị:
„ Quan hệ được biểu diễn bằng nút tròn rỗng to
„ Thuộc tính được biểu diễn bằng nút tròn đặc nhỏ
„ Tất cả các nút đều được chỉ rõ bằng tên của quan hệ
hoặc thuộc tính. Thuộc tính thuộc một quan hệ 
được biểu diễn bởi một cung nối giữa nút tròn to và
nút tròn nhỏ
„ Nếu đồ thị biểu diễn xuất hiện một đường khép kín
 => lược đồ CSDL có sự hiện diện của chu trình.
14
Khoa HTTT-Đại học CNTT 27
3.2.4 Do hiện diện của chu trình (2)
GIAOVIEN
GIANGDAY
MONHOC
Tenmh
TCLT
Mamh
Malop
Magv
Hoten
Hocvi
Makhoa
Y
X
Khoa HTTT-Đại học CNTT 28
3.2.4 Do hiện diện của chu trình (3)
Š X = GIANGDAY[Magv, Mamh]
Š Y = (GIAOVIEN ⋈MONHOC) [Magv,Mamh]
Š Ý nghĩa:
„ X: giáo viên và những môn học đã được phân công cho 
giáo viên đó giảng dạy
„ Y: giáo viên và những môn học thuộc khoa giáo viên đó
phụ trách
Š Mối quan hệ giữa X và Y trong các ràng buộc sau:
Makhoa
15
Khoa HTTT-Đại học CNTT 29
3.2.4 Do hiện diện của chu trình (4)
Š Ràng buộc 1: giáo viên chỉ được phân công 
giảng dạy những môn thuộc khoa giáo viên 
đó phụ trách X⊆Y
Š Ràng buộc 2: giáo viên phải được phân công 
giảng dạy tất cả những môn thuộc khoa giáo 
viên đó phụ trách X=Y
Š Ràng buộc 3: có thể phân công giáo viên 
giảng dạy bất kỳ môn học nào X ≠ Y
Khoa HTTT-Đại học CNTT 30
3.2.4 Do hiện diện của chu trình (4)
Š R9: giáo viên chỉ được phân công giảng dạy những 
môn thuộc khoa giáo viên đó phụ trách X⊆Y
+(Magv)-+GIANGDAY
+(Makhoa)--GIAOVIEN
+(Makhoa)--MONHOC
SửaXóaThêmR9
16
Khoa HTTT-Đại học CNTT 31
3.3 Phụ thuộc hàm (1)
Š Cho quan hệ Q(A, B, C). Phụ thuộc hàm A xác định 
B. Ký hiệu A → B nếu:
∀q1,q2∈Q: Nếu q1.A=q2.A thì q1.B=q2.B
Š A → B được gọi là phụ thuộc hàm hiển nhiên nếu 
B⊆A
Š A → B được gọi là phụ thuộc hàm nguyên tố nếu 
¬∃A’⊂A, A’≠A sao cho A’→ B
Khoa HTTT-Đại học CNTT 32
3.3 Phụ thuộc hàm (2)
Š Mỗi quan hệ đều có ít nhất một phụ thuộc hàm
Š Ràng buộc khoá cũng là một phụ thuộc hàm 
Mamh → Tenmh, Tclt, Tcth, Makhoa
Š R4: Các giáo viên có cùng học vị, cùng hệ số lương 
thì mức lương sẽ bằng nhau. Ràng buộc này có thể
biểu diễn bằng phụ thuộc hàm như sau:
Hocvi,Heso → Mucluong
17
Khoa HTTT-Đại học CNTT 33
4. Bảng tầm ảnh hưởng tổng hợp (1)
Š Bảng tầm ảnh hưởng tổng hợp của m ràng buộc trên n 
quan hệ bối cảnh
Rm
R2
R1
SXTSXTSXT
QHnQH2QH1
Khoa HTTT-Đại học CNTT 34
+-++--+--R9
+-++++R8
+-++--+--R7
+-++--R6
-*-+-*+-R5
+
S
-
X
+
T
GIAOVIEN
SXT
LOP
SXT
MONHOC
R4
-*-+R3
+-+R2
+-+R1
SXTSXTSXT
KETQUA
THI
GIANGDAYHOCVIEN
4. Bảng tầm ảnh hưởng tổng hợp (2)