Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
LỜI MỞ ĐẦU
Mô hình dữ liệu quan hệ được E.Codd đề xuất năm 1970 đã đánh dấu
một mốc phát triển quan trọng về cơ sở lý thuyết cũng như khả năng ứng
dụng của các hệ cơ sở dữ liệu ( CSDL ). Cùng với sự bùng nổ của nhu cầu
xây dựng các hệ thống thông tin, trước hết là các hệ thống thông tin quản lý,
kéo theo sự tham gia vào của cỏc hóng máy tính lớn với sự xuất hiện của các
hệ quản trị cơ sở dữ liệu danh tiếng như: DB2, Sybase. Oracle trên thị
trường công nghệ thông tin thế giới. Đặc biệt không thể không kể đến là sự
phát triển như vũ bão của thế hệ máy tính cá nhân và các môi trường tính toán
phân tán trong những thập kỷ cuối cùng của thế kỷ trước, đã tạo một bước
chuyển biến hết sức mạnh mẽ về cách tiếp cận cũng như về triết lý triển khai
các hệ CSDL, với sự xuất hiện của các hệ quản trị CSDL mới, gọn nhẹ và
thân thiện với người sử dụng hơn như : Foxbase. FoxPro. SQL server Thuật
ngữ CSDL trở nên hết sức quen thuộc cả với các nhà quản lý, các nhân viên
văn phòng và ở bất cứ doanh nghiệp, nào khi muốn tiến hành tin học hoá
hoạt động quản lý của doanh nghiệp mình đều bắt đầu từ việc thiết kế hệ cơ
sở dữ liệu khi các nguồn lực khỏc đó sẵn sàng. Và một trong những vấn đề
quan trọng nhất của việc thiết kế hệ cơ sở dữ liệu là vấn đề chuẩn hoá cơ sở
dữ liệu. Cơ sở dữ liệu được ví như “ xương sống ” của “ cơ thể ” hệ thống
thông tin quản lý trong doanh nghiệp, muốn có một “ cơ thể ” chắc chắn, bền
vững thì chúng ta phải có một “ xương sống ” vững chắc, đầy đủ.
Vấn đề chuẩn hoá dữ liệu trong thiết kế cơ sở dữ liệu là rất rộng lớn,
nghiên cứu quá trình chuẩn hoỏ trờn một lược đồ quan hệ là một mặt của vấn
đề này. Từ việc chuấn hoá dữ liệu chúng ta có thể đưa ra được một lược đồ
quan hệ ngắn gọn, đây sẽ là cơ sở căn bản phục vụ cho việc thiết kế dữ liệu.
1
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
Xuất phát từ tính cấp thiết của vấn đề này, em đã chọn đề tài : “ Vai trò
của chuẩn hoá dữ liệu trong thiết kế cơ sở dữ liệu”. Em xin chân thành cám
ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ của TS. Trần Thị Song Minh và các thầy cô giỏo

ứng dụng khác nhau. Điều này tạo ra những vấn đề như : dữ liệu thiếu nhất
quán, không gian đĩa bị lãng phí, thời gian bảo trì và lưu phòng hệ các tập tin
gia tăng, vấn đề về quản trị như không chú trọng bảo mật và tổ chức dữ liệu
thiết thống nhất. Chúng ta thử xem xét một ví dụ thường gặp trong bất kỳ một
tổ chức nào đó là hệ quản trị nguồn nhân lực, hệ này gồm ba hệ chính :
+ Hệ lương : hệ này duy trì ngày công và lương cho tất cả nhân viên trong tổ
chức
+ Hệ nhân sự : hệ này duy trì lý lịch cá nhân, dữ liệu về tổ chức, công việc
đào tạo và vị trí thăng tiến
+ Hệ hưu : hệ này quản trị các quy tắc liên quan đến nghỉ hưu, loại nghỉ hưu,
chi tiết hưu của từng nhân viên.
Vấn đề phức tạp là hệ lương thông thường được quản lý bởi phòng tài
chính, hệ nhân sự và hệ hưu được quản lý bởi phòng tổ chức, có nhiều dữ liệu
về nhân viên là chung cho cả ba hệ - những hệ này thường thực hiện và sử
dụng riêng biệt và chúng tạo sự trùng dữ liệu nhân viên mà chỳng dựng.
Người sử dụng ít có khả năng khai thác dữ liệu trực tiếp
3
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
Cơ sở dữ liệu và hệ quản trị cơ sở dữ liệu ra đời là nhằm giải quyết các vấn đề
của dữ liệu lưu trữ theo lối cũ, tạo sự thống nhất các hệ dữ liệu vào một hệ cơ
sở dữ liệu chính, khắc phục các nhược điểm của hệ thống thông tin cũ.
A. Thiết kế cơ sở dữ liệu - Lược đồ quan hệ :
I - Một số khái niệm chung:
1. Cơ sở dữ liệu (CSDL) là gì?
Cơ sở dữ liệu ( Database ) là một lĩnh vực nghiên cứu các mô hình,
nguyên lý, phương pháp tổ chức dữ liệu trờn cỏc vật mang tin.
Nghiên cứu cơ sở dữ liệu giỳp cỏc chuyên gia lưu trữ, tìm kiếm, cập
nhật thông tin nhanh, tiết kiệm bộ nhớ, thời gian. Một khía cạnh hết sức quan
trọng khi nghiên cứu cơ sở dữ liệu là giúp chúng ta hiểu những ràng buộc
mang tính chất nội tại của một mô hình CSDL, để từ đó giúp nắm nguyên lý

+ Loại quan hệ như ORACLE của Oracle, DB2 của IBM, Access của
Microsoft Access
+ Loại đối tượng, là một tiếp cận khá mới trong thiết kế DBMS và việc sử
dụng loại này sớm trở nên phổ biến
- DBMS có vai trò quan trọng trong các hệ thống lập trình hiện đã có mặt trờn
cỏc mỏy PC, Mainframe, cũng như các hệ thống phần mềm khác, chẳng hạn
như trình biên dịch, hệ điều hành, các nguyên lý của DBMS cũng xuất hiện và
được nghiên cứu nhằm giỳp chỳng ta nắm vững các nguyên lý về mặt lý
thuyết để sử dụng và cài đặt DBMS một cách hiệu quả nhất. Hiện tại, loại
DBMS chính được sử dụng trong công nghệ là loại DBMS quan hệ
( RDBMS), loại này đã chiếm lĩnh trong công nghệ trên 10-15 năm cuối cùng
khi đánh bật loại DBMS phân cấp và gần đây là DBMS mạng
2.2.Hệ cơ sở dữ liệu: là một hệ thống gồm 4 thành phần:
- Cơ sở dữ liệu hợp nhất: cơ sở dữ liệu của hệ có 2 tính chất là tối thiểu
hoá dư thừa và được chia sẻ
- Những người sử dụng: người sử dụng của hệ là bất kỳ một con người
nào có nhu cầu truy nhập vào CSDL, có nghĩa là người sử dụng bao gồm tất
6
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
cả những người sử dụng cuối, những người viết các chương trình ứng dụng và
những người điều khiển toàn bộ hệ thống hay còn gọi là người quản trị cơ sở
dữ liệu
- Phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu:
- Phần cứng: bao gồm các thiết bị nhớ thứ cấp được sử dụng để lưu trữ
dữ liệu
* Theo nhóm nghiên cứu hệ quản trị cơ sở dữ liệu ANSI/SPARC, kiến trúc
một CSDL được chia thành 3 mức khác nhau:
- Mức ngoài ( Khung nhìn):
+ Mức ngoài lien quan đến cách nhìn, quan niệm của từng người sử dụng
CSDL , vì vậy còn gọi là “ khung nhỡn”

Management
system DBMS)
Người sử dụng
B3
* Lược đồ ngoài A
(Exernal
Scherma A)
Người sử dụng
A1
Người sử dụng
A2
Người sử dụng
B1
Người sử dụng
B2
Ngôn ngữ
Ngôn ngữ Ngôn ngữ
Ngôn ngữ
Ngôn ngữ
Không
gian làm
việc
Không
gian làm
việc
Không
gian làm
việc
Không
gian làm

* Lược đồ trong
( Internal schema)
( Storage structure
definition)
Người
quản
trị hệ
thống
( Data
base
Admin
istrator
) xây
dựng
và bảo
trì các
lược
đồ và
các
ánh xạ
9
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
3. Phân loại các hệ cơ sở dữ liệu:
3.1. Các hệ cơ sở dữ liệu tập trung: Với một hệ cơ sở dữ liệu tập trung, tập
tất cả các dữ liệu được định vị tại một trạm đơn lẻ. Những người sử dụng tại
các trạm từ xa, có thể truy nhập cơ sở dữ liệu thông qua các công cụ truyền
thông dữ liệu.
* Đặc điểm:
- Các hệ cơ sở dữ liệu tập trung cung cấp một sự kiểm soát lớn hơn đối với
việc truy nhập và cập nhật dữ liệu so với các hệ cơ sở dữ liệu phân tán.

người sử dụng. Một vài mạng có thể móc nối với nhau sao cho cỏc nhúm
công việc khác nhau có thể chia sẻ công việc.
Hệ cơ sở dữ liệu khách / chủ
12
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
3.2. Các hệ cơ sở dữ liệu phân tán : Là một cơ sở dữ liệu logic đơn lẻ mà
được trải dài ra về mặt vật lý trên nhiều máy tính ở nhiều vị trí khác nhau. Có
hai kiểu trung chung nhất của các hệ cơ sở dữ liệu phân tán là : hệ cơ sở dữ
liệu phân tán thuần nhất và hệ cơ sở dữ liệu phân tán không thuần nhất
Các hệ cơ sở dữ liệu được thiết kế và xây dựng để lưu trữ tất cả các dữ
liệu của một tổ chức cụ thể. Việc hợp nhất tất cả dữ liệu lại cho phép tổ chức
có thể quản lý tập trung và quản lý một cách có hệ thống. Mặt khác, cơ sở dữ
liệu hợp nhất được tạo lập cho phép giảm dư thừa và trỏnh tớnh không nhất
quán trong dữ liệu, đảm bảo sự tuân thủ các tiêu chuẩn thống nhất và cân
bằng các yêu cầu đối lập trong tổ chức.
13
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
Các hệ cơ sở dữ liệu phân tán
4. Mô hình quan hệ :
4.1. Các đối tượng của dữ liệu quan hệ :
4.1.1. Khái niệm toán học của mô hình quan hệ :
14
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
Quan hệ hiểu theo nghĩa lý thuyết tập hợp, đó là tập con của tích Đề - Các
của các miền :
+ Miền ( Domain) : là một tập các giá trị
+ Tích Đề - Các của n miền :D
1
* D
2

+ Nếu R là biến quan hệ thì R cú cỏc giá trị khác nhau tại các thời điểm
khác nhau. Tuy nhiên, tất cả các giá trị có thể có của quan hệ R đều có chung
1 tiêu đề
- Miền : là tập hợp được đặt tên của các giá trị vô hướng cú cựng kiểu. Nói
chính xác hơn, mỗi thuộc tính cần phải được định nghĩa trờn đỳng một miền
cơ bản với ý nghĩa giá trị của thuộc tính đó phải lấy ra từ miền tương ứng đó
15
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
- Thuộc tính : Các thành phần ( các cột) của quan hệ gọi là các thuộc tính
( Attributes).
+ Số lượng các thuộc tính trong một quan hệ được gọi là ngôi
+ Sự khác nhau giữa miền và thuộc tính là : Một thuộc tính biểu thị
cách sử dụng một miền trong một quan hệ
4.1.2. Tính toàn vẹn dữ liệu quan hệ :
4.1.2.1. Khoá :
* Khoỏ chính ( Primary key) : Khoỏ chính là một thuộc tính hoặc là một kết
hợp các thuộc tính cho phép nhận diện duy nhất và tối thiểu một thực thể
riêng biệt nào đó
* Khoá ứng cử ( Candidate key) : Khoá ứng cử là một thuộc tính hay kết hợp
các thuộc tính có tính chất như khoỏ chớnh
* Khoá ngoại lai ( Foreign key): Một thuộc tính của quan hệ R1 được gọi là
một khoá ngoại lai nếu nó không phải là khoỏ chớnh của quan hệ R1 nhưng
các giá trị của nó là các giá trị của khoỏ chính trong một quan hệ R2 nào đó
( quan hệ R1 và R2 không nhất thiết phải khác nhau)
* Khoá phụ ( Secondary key): là khoỏ dựng để sắp xếp hoặc tìm kiếm
4.1.2.2. Các quy tắc toàn vẹn dữ liệu trong mô hình quan hệ:
* Quy tắc toàn vẹn thực thể ( Entity Integrity – EI ): Thuộc tính nào dùng
làm khoỏ chớnh trờn một bảng dữ liệu không bao giờ được rỗng ( null)
16
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL

102 5/10/98 7/10/98 302 1 200
103 7/10/98 10/10/98 303 3 600
104 5/12/98 10/12/98 304 2 400
105 15/1/99 18/1/99 304 3 600
( Thực thể là: MK: Mó khỏch, Ngayden: Ngày đến, Ngaydi: Ngày đi,
Sophong: số phòng, Songuoi: Số người, Tien: Tiền )
Trong hai ví dụ trên, để quản lý các mảng thông tin ( dữ liệu) khác
nhau, nhưng cả hai đều có chung một đặc thù: Dữ liệu được mô tả dưới dạng
bảng, mỗi bảng có một dòng đầu là dòng thuộc tính, mỗi thuộc tính có một
miền giá trị của nó. Các mảng dữ liệu được mô tả dưới dạng bảng như vậy sẽ
được gọi là mô hình CSDL quan hệ.
Lược đồ quan hệ: Lược đồ quan hệ là sự trừu tượng hoá của quan hệ, một sự
trừu tượng hoá ở mức độ cấu trúc của một bảng 2 chiều. Khi nói tới lược đồ
quan hệ tức là đề cập tới cấu trcỳ tổng quát của một quan hệ; Khi đề cập tới
18
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
quan hệ thì điều đó được hiểu rằng đó là một bảng có cấu trúc cụ thể hoặc
một định nghĩa cụ thể trên một lược đồ quan hệ với các bộ giá trị của nó.
Như vậy, tập tất cả các thuộc tính cần quản lý của một đối tượng cùng
với mối liên hệ giữa chúng được gọi là lược đồ quan hệ.Lược đồ quan hệ Q
với tập thuộc tính { A
1
, A
2
,…,A
n
} được viết là Q ( A
1
,A
2

thông tin chi tiết về mỗi phòng chỉ được thể hiện trong một bộ của quan hệ
PHONG và trong quan hệ NHAN_VIEN, chỉ có mó phũng là lặp lại với một
số bộ. Đối với các quan hệ dư thừa dữ liệu, có một số vấn đề nảy sinh được
gọi là các dị thường cập nhật (them, xoá, sửa bộ). Chúng ta xem xét các dị
thường đó với thí dụ minh hoạ các quan hệ dưới đây:
Quan hệ PHềNG
Mã_phòng Địachỉphòng Đthoại
5 23 Lê Duẩn 8347122
4 11 Đội Cấn 7347342
2 9 Hàng Nón 5521104
1 5 Hồ Giám 9365281
Quan hệ NHÂN_VIấN
MaN
V
Họ_Tên ĐịaChỉNV CôngViệc MãPhòng
1234 Nguyễn Thị Hoài Tứ Kỳ-H.Dương Nhân Viên 5
3344 Phạm Thị Hằng Ý Yên – N. Định T. Phòng 5
9988 Hà Thị Sao Sơn Tây-Hà Tây Văn Thư 4
9876 Nguyễn Thị Hạnh Vĩnh Yên-V.Phúc KT.Trưởng 4
6688 Nguyễn Thị Hồng Hoà Bình-Hoà Bình Nhân Viên 5
4534 Vũ Phương Thuỳ Tam Nông-Phú Thọ Thư Ký 2
9879 Phan Bích Ngọc Vĩnh Tường-
V.Phúc
Nhân Viên 4
8866 Trần Quang Huy Tam Nông-Phú Thọ Giám Đốc 1
20
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
Quan hệ NHÂNVIấN_PHềNG
MaNV Họ_Tên ĐịaChỉNV CôngViệc MãPhòn
g

được, ít nhất thì thuộc tính MóNV là khóa chớnh của quan hệ không cho phép
nhận giá trị Null. Trường hợp dùng quan hệ NHÂN_VIấN và PHềNG, đơn
giản là ta chỉ việc thêm một bộ mới cho quan hệ PHềNG.
2.2. Dị thường xoá bộ ( Deletion Anomalies):
- Nếu chúng ta xoá một bộ nói về nhân viên duy nhất của một phòng nào đó
trong NHÂNVIấN_PHềNG thì những thông tin chi tiết về phòng này cũng bị
mất luôn không còn trong CSDL nữa. Chẳng hạn, khi xoá đi ‘ Trần Quang
Huy’ thì cũng mất luôn thông tin về phòng có mã là số 1. Việc thiết kế CSDL
chia thành 2 bảng, một bảng nói về ‘ Trần Quang Huy’ trong bảng
NHÂN_VIấN, cỏc thông tin về phòng số 2 vẫn còn trong bảng PHềNG
2.3. Dị thường sửa bộ ( Update Anomalies):
17
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
- Trong trường hợp muốn thay đổi giá trị của một thuộc tính của một phòng
cụ thể nào đó ( chẳng hạn điện thoại của phòng số 5), trong quan hệ
NHÂNVIấN_PHềNG, tất cả các bộ phận nhân viên của phòng này đều phải
được sửa đổi tương ứng. Thay vì thể, nếu chúng ta thiết kế CSDL với 2 bảng,
chúng ta chỉ cần sửa đổi một bộ trong quan hệ phòng mà không e ngại phá vỡ
tính nhất quán của CSDL.
- Sở dĩ có dị thường cập nhật như vậy đối với bảng NHÂNVIấN_PHềNG là
vì bảng này chứa đựng quá nhiều thông tin, vừa thông tin chi tiết về thực thể
nhân viên, vừa thông tin chi tiết về thực thể phòng. Khi dùng 2 bảng, chúng ta
đó tỏch bớt thông tin, không để tất cả trong một bảng. Tuy vậy, việc tách
thành nhiều bảng như thế này cần phải thoả điều kiện không làm mất thông
tin và bảo đảm được các ràng buộc quan trọng. Cần phải có những nghiên cứu
về dạng dư thừa dữ liệu để đưa ra các tiêu chuẩn thiết kế CSDL. Phụ thuộc
hàm là một dạng ràng buộc giữa các thuộc tính, vì vậy trở thành một đối
tượng được tập trung nghiên cứu trong lý thuyết thiết kế CSDL quan hệ.
B. Chuẩn hoá:
Một quan hệ được gọi là chuẩn hoá nếu trong quan hệ đú các miền chỉ

2
,…, h
n
} là một quan hệ trên R
A,B R ( A, B là tập cột, hay tập thuộc tính)
Khi đó ta nói: A xác định hàm cho B hay B phụ thuộc hàm vào A trong
r.
19
Vai trò của chuẩn hóa dữ liệu trong thiết kế CSDL
Ký pháp: A B nếu: ( h
i
, h
j
r) (( a A) ( h
i
(a) = h
j
(a)))
( b B) ( h
i
(b) = h
j
(b)))
Điều đó có nghĩa là khi đối số trùng nhau thì hàm cú cựng giá trị.
Người ta còn viết, (A,B) hay A B thay cho A B. Lúc đó, tập hợp tất cả
( A,B) như thế xác định một họ f trên R
Khái niệm về phụ thuộc hàm còn có thể được phát biểu như sau: “ Cho trước
một quan hệ R, chúng ta nói rằng, thuộc tính Y của R là phụ thuộc hàm vào
thuộc tính X của R nếu và chỉ nếu mỗi giá trị của X trong R được kết hợp với
đúng một giá trị của Y trong R tại bất kỳ thời điểm nào”.