csdl - buoi13-14

Khoa HTTT - Đại học
CNTT 1
Bài 9: Phụ thuộc hàm
và dạng chuẩn

Khoa HTTT - Đại học CNTT 2
Nội dung
 Phụ thuộc hàm
 Hệ luật dẫn Amstrong
 Bao đóng
 Phủ tối thiểu
 Khóa
 Thuật toán tìm khóa
 Các dạng chuẩn
 Dạng chuẩn 1
 Dạng chuẩn Boyce Codd

1. Phụ thuộc hàm (1)
X,Y là hai tập thuộc tính trên quan hệ R
r1, r2 là 2 bộ bất kỳ trên R
Ta nói X xác định Y, ký hiệu X → Y, nếu và chỉ nếu
r1[X] = r2[X] thì r1[Y] = r2[Y]
X → Y là một phụ thuộc hàm, hay Y phụ thuộc X.
X là vế trái của phụ thuộc hàm, Y là vế phải của phụ thuộc hàm.
Ví dụ: cho quan hệ sinh viên như sau:
SINHVIEN(Tên, Mônhọc, SốĐT, ChuyênNgành, GiảngViên,
Điểm)

Tên Mônhọc SốĐT ChuyênNgành GiảngViên Điểm
Huy CSDL 0913157875 HTTT Hưng 5
Hoàng CSDL 0913154521 HTTT Hưng 10
Huy AV 0913157875 HTTT Thủy 5
Hải Toán
SXTK
0166397547 MạngMT Lan 10
Tính HQTCSDL 012145475 CNPM Sang 7
Tính LậpTrình 012145475 CNPM Việt 8
Hoàng LậpTrình 0913154521 HTTT Việt 10
Tên SốĐT ChuyênNgành?
Mônhọc GiảngViên?
Tên Mônhọc Điểm?

Một số tính chất sau:
Với mỗi Tên có duy nhất một SốĐT và ChuyênNgành
Với mỗi Mônhọc có duy nhất một GiảngViên
Với mỗi Tên, Mônhọc có duy nhất một Điểm
Ký hiêu:
{Tên} → {SốĐT, ChuyênNgành}
{Mônhọc} → {GiảngViên}
{Tên, Mônhọc} → {Điểm}

Tên Mônhọc SốĐT ChuyênNgành GiảngViên Điểm
Các phụ thuộc hàm kéo theo:
{Tên} → {ChuyênNgành}
{Mônhọc, Điểm} → {GiảngViên, Điểm}

2. Hệ luật dẫn Amstrong (1)
Gọi F là tập các phụ thuộc hàm
Định nghĩa: X → Y được suy ra từ F, hay F suy ra X →
Y, ký hiệu: F ╞ X → Y nếu bất kỳ bộ của quan hệ thỏa F
thì cũng thỏa X → Y
Hệ luật dẫn Amstrong:
Với X, Y, Z, W U. Phụ thuộc hàm có các tính chất sau:⊆
F1) Tính phản xạ: Nếu Y X thì X → Y⊆
F2) Tính tăng trưởng: {X → Y} ╞ XZ → YZ
F3) Tính bắc cầu: {X → Y, Y → Z} ╞ X → Z

2. Hệ luật dẫn Amstrong (2)
Từ hệ luật dẫn Amstrong ta suy ra một số tính chất sau:
F4) Tính kết hợp: {X → Y, X → Z} ╞ X → YZ
F5) Tính phân rã: {X → YZ, X → Y} ╞ X → Z
F6) Tính tựa bắt cầu: {X → Y, YZ → W} ╞ XZ → W
Ví dụ: F = {A → B, A → C, BC → D}, chứng minh A →
D?
1)A → B
2)A → C
3)A → BC (tính kết hợp F4)
4)BC → D
5)A → D (tính bắc cầu F3)

3. Bao đóng (1)
Bao đóng của tập phụ thuộc hàm
Bao đóng của tập phụ thuộc hàm F, ký hiệu F+
là tập tất
cả các phụ thuộc hàm được suy ra từ F.
Nếu F = F+
thì F là họ đầy đủ của các phụ thuộc hàm.
Thuật toán tìm bao đóng của tập thuộc tính
Bao đóng của tập thuộc tính X đối với tập phụ thuộc hàm
F, ký hiệu là X+
Flà tập tất cả các thuộc tính A có thể suy
dẫn từ X nhờ tập bao đóng của các phụ thuộc hàm F+
X+
F ={ A ∈ Q+
| X → A F∈ +
}

3. Bao đóng (2)
Input: (Q,F),X ⊆ Q+
Output: X+
F
Bước 1: Tính dãy X(0)
, X(1)
,…, X(i)
:
- X(0)
= X
- X(i+1)
= X(i)
Z, (Y → Z )∪ ∃ ∈ F(Y ⊆ X(i)
), loại (Y →
Z) ra khỏi F
- Dừng khi X(i+1)
= X(i)
hoặc khi X(i)
=Q+
Bước 2: Kết luận X+
F = X(i)

3. Bao đóng (3)
Ví dụ:
Cho lược đồ quan hệ R(A, B, C, D, E, G, H) và tập phụ
thuộc hàm
F={ f1: B → A , f2: DA → CE, f3: D → H, f4: GH →
C, f5: AC → D}
Tìm AC+
F ?

3. Bao đóng (4)
Bước 1: X0 = AC
Bước 2: Từ f1 đến f4 không thoả, f5 thoả nên X1 = AC D∪ =
ACD
Lặp lại bước 2:
f1 không thoả,
f2 thỏa nên X2=ACD CE∪ = ACDE
f3 thỏa nên X3=ACDE H∪ =ACDEH
f4 không thỏa, f5 đã thỏa
Lặp lại bước 2: f2, f3 và f5 đã thỏa, f1 và f4 không thỏa. Nên
X4=X3=ACDEH
Vậy AC+
=ACDEH

3. Bao đóng (5)
Bài toán thành viên
Cho tập thuộc tính Q, tập phụ thuộc hàm F trên Q và
một phụ thuộc hàm X → Y trên Q. Câu hỏi đặt ra rằng
X → Y ∈ F+
hay không?
X → Y ∈ F+
⇔ Y ⊆ X+
Ví dụ:
Từ ví dụ tìm bao đóng của tập thuộc tính AC. Cho biết
AC → E có thuộc F+
?
Ta có AC+
F=ACDEH
Vì E ∈ AC+
F nên AC → E ∈ F+

4. Phủ tối thiểu (1)
Hai tập phụ thuộc hàm tương đương
Hai tập phụ thuộc hàm F và G tương đương nếu F+
= G+
. Ký
hiệu G ≡ F
Phủ tối thiểu của một tập phụ thuộc hàm
F được gọi là phủ tối thiểu của tập phụ thuộc hàm (hay tập
phụ thuộc hàm tối thiểu) nếu thỏa:
(i) F là tập phụ thuộc hàm có thuộc tính vế trái không dư
thừa
(ii) F là tập phụ thuộc hàm có vế phải một thuộc tính
(iii) F là tập phụ thuộc hàm không dư thừa

Phụ thuộc hàm có thuộc tính vế trái dư thừa
Cho F là tập các phụ thuộc hàm trên lược đồ quan hệ Q. Khi đó
Z → Y ∈ F là phụ thuộc hàm có thuộc tính vế trái dư thừa nếu
tồn tại A∈ Z mà
F = F – (Z → Y) ∪ ((Z - A) → Y)
Ngược lại Z → Y là phụ thuộc hàm có thuộc tính vế trái
không dư thừa hay Y phụ thuộc đầy đủ vào Z. Z → Y còn
được gọi là phụ thuộc hàm đầy đủ.
Phụ thuộc hàm có vế phải một thuộc tính
Mỗi tập phụ thuộc hàm F đều tương đương với một tập phụ
thuộc hàm G mà vế phải của các phụ thuộc hàm thuộc G chỉ
gồm một thuộc tính

Phụ thuộc hàm không dư thừa
F là tập phụ thuộc hàm không dư thừa nếu không tồn tại F’⊂ F sao cho
F’ ≡ F. Ngược lại F được gọi là tập phụ thuộc hàm dư thừa.
Thuật toán tìm phủ tối thiểu của tập phụ thuộc hàm
Bước 1: Phân rã các phụ thuộc hàm có vế phải nhiều thuộc tính thành
các phụ thuộc hàm có vế phải một thuộc tính
Bước 2: Loại các thuộc tính có vế trái dư thừa của mọi phụ thuộc hàm
(bỏ thuộc tính bên vế trái, khi và chỉ khi bao đóng của các thuộc tính
còn lại có chứa thuộc tính đó)
Bước 3: Loại các phụ thuộc hàm dư thừa khỏi F (Các thuộc tính ở vế
phải của PTH chỉ xuất hiện duy nhất 1 lần thì không thể loại bỏ. Còn lại
tính bao đóng của tập thuộc tính vế trái nếu có xuất hiện thuộc tính vế
phải thì có thể loại bỏ thuộc tính đó và đó là PTH dư thừa)

Ví dụ:
Cho lược đồ quan hệ Q(A,B,C,D) và tập phụ thuộc hàm F={AB → CD, B → C,
C → D} Tìm phủ tối thiểu?
Bước 1: Tách các phụ thuộc hàm sao cho vế phải chỉ còn một thuộc tính.
+ ta có F={AB → C, AB → D, B → C, C → D}
Bước 2: Bỏ các thuộc tính dư thừa ở vế trái.
+ B → C, C → D Không xét vì vế trái chỉ có một thuộc tính.
+ xét AB → C : Nếu Bỏ A thì B+
=BCD không chứa A nên không thể Bỏ A. Nếu
Bỏ B thì A+
=A. không bỏ được thuộc tính nào.
+ xét AB → D : Nếu Bỏ A thì B+
=BCD không chứa A nên không thể Bỏ A. Nếu
Bỏ B thì A+
=A. không bỏ được thuộc tính nào.
Bước 3: Loại khỏi F các phụ thuộc hàm dư thừa.
+ xét AB->C : Tính AB+=ABCD chứa C nên loại bỏ AB->C
+ xét AB->D : tính AB+=ABCD chứa D nên loại bỏ AB->D
+ B->C : tính B+=B không thể bỏ.
+ C->D : tính C+=C không thể bỏ.
Phủ tối thiểu là {B->C, C->D}

5. Khoá
Định nghĩa
Cho lược đồ quan hệ Q(A1, A2, …, An), Q+
là tập thuộc tính
của quan hệ Q, F là tập phụ thuộc hàm trên Q, K là tập con
của Q+
. Khi đó K gọi là một khóa của Q nếu:
(i) K+
F = Q+
(ii) Không tồn tại K’ K sao cho K’⊂ +
F = Q+
Thuộc tính A được gọi là thuộc tính khóa nếu
A∈ K, trong đó K là khóa của Q. Ngược lại thuộc tính A
được gọi là thuộc tính không khóa.
K’ được gọi là siêu khóa nếu K ⊆ K’.

5. Thuật toán tìm khoá (1)
Sử dụng đồ thị có hướng để tìm khóa như sau:
Bước 1:
- Mỗi nút của đồ thị là tên một thuộc tính của lược đồ quan hệ R
- Cung nối hai thuộc tính A và B thể hiện phụ thuộc hàm A → B
- Thuộc tính chỉ có các mũi tên đi ra (nghĩa là chỉ nằm trong vế trái của
phụ thuộc hàm) được gọi là nút gốc
- Thuộc tính chỉ có các mũi tên đi tới (nghĩa là chỉ nằm trong vế phải của
phụ thuộc hàm) được gọi là nút lá
Bước 2:
- Xuất phát từ tập các nút gốc (X), dựa trên tập các phụ thuộc hàm F, tìm
bao đóng X+
F .
- Nếu X+
F= Q+
thì X là khóa, ngược lại bổ sung một thuộc tính không thuộc
nút lá vào X rồi thực hiện tìm bao đóng của X. Dừng khi tìm được một khóa của
R.

Ví dụ: Cho lược đồ quan hệ R(A, B, C, D, E, G, H) và tập phụ
thuộc hàm
F={ B → A , DA → CE, D → H, GH → C, AC → D}
Tìm một khóa của R?
Phân rã vế phải ta có F ={ B → A , DA → C, DA → E, D → H,
GH → C, AC → D}

Nhận thấy từ đồ thị trên, nút B và G là nút gốc. Khóa của
R phải chứa thuộc tính B hoặc G, trong ví dụ này chọn B.
B+
F = BA, Vì B+
F ≠ Q+
nên B không là khóa. Nhận thấy D là
thuộc tính ở vế trái của ba phụ thuộc hàm trong F nên bổ
sung thuộc tính D vào để xét khóa.
BD+
F = BDACEH, vì BD+
F ≠ Q+
nên BD không là khóa.
Bổ sung thuộc tính G.
BDG+
F = BDGACEH, vì BDG+
F = Q+
nên BDG là khóa.

6. Các dạng chuẩn (1)
Dạng chuẩn 1 (1NF)
Lược đồ Q ở dạng chuẩn 1 nếu mọi thuộc tính đều mang giá
trị nguyên tố.
Giá trị nguyên tố là giá trị không phân nhỏ được nữa.
Các thuộc tính đa trị (multi-valued), thuộc tính đa
hợp(composite) không là nguyên tố.
Ví dụ:
Thuộc tính ĐiaChỉ : Số 175 Đường 3/2 Phường 10 Quận 5
không là nguyên tố.
ĐịaChỉ → (SốNhà, Đường, Phường, Quận)

6. Các dạng chuẩn (2)
Ví dụ: HOADON(MaHD, MaKH, NgayHD, CtietMua, SoTien)
CtietMua không là nguyên tố nên không thỏa dạng chuẩn 1

6. Dạng chuẩn 2 (2NF) (1)
Lược đồ Q ở dạng chuẩn 2 nếu thoả:
(1) Q đạt dạng chuẩn 1
(2) Mọi thuộc tính không khóa của Q đều phụ thuộc đầy
đủ vào khóa.
Kiểm tra dạng chuẩn 2
Bước 1: Tìm mọi khóa của Q
Bước 2: Với mỗi khóa K, tìm bao đóng của tập tất cả các tập
con thực sự Si của K
Bước 3: Nếu tồn tại bao đóng Si
+
chứa thuộc tính không khóa
thì Q không đạt dạng chuẩn 2, ngược lại Q đạt dạng chuẩn 2.

Ví dụ:
Cho Q1 (A, B, C, D), F={A→B, B→DC}
Lược đồ chỉ có một khóa là A, nên mọi thuộc tính đều phụ
thuộc đầy đủ vào khóa. Do vậy Q1 đạt dạng chuẩn 2.
Ví dụ:
Cho Q2 (A, B, C, D), F={AB → D, C → D}
Lược đồ có khóa là ABC, ngoài ra còn có C ABC mà⊂ C
→ D, trong đó D là thuộc tính không khóa (nghĩa là thuộc
tính D không phụ thuộc đầy đủ vào khóa). Do vậy Q2 không
đạt dạng chuẩn 2.

Lược đồ Q ở dạng chuẩn 3 nếu mọi phụ thuộc hàm X → A ∈ F+
, với A X đều có:∉
(1) X là siêu khóa, hoặc
(2) A là thuộc tính khóa
Hay mọi thuộc tính không khóa của Q không phụ thuộc bắc cầu vào khóa chính của
Q
Kiểm tra dạng chuẩn 3
Bước 2: Phân rã vế phải của mọi phụ thuộc hàm trong F để tập F trở thành tập phụ
thuộc hàm có vế phải một thuộc tính
Bước 3: Nếu mọi phụ thuộc hàm X → A ∈ F, mà A X đều thỏa∉
(1) X là siêu khóa (vế trái chứa một khóa), hoặc
(2) A là thuộc tính khóa (vế phải là tập con của khóa)
thì Q đạt dạng chuẩn 3, ngược lại Q không đạt dạng chuẩn 3.

Ví dụ:
Cho Q (A, B, C, D), F={AB → D, C → D}
Bước 1: Q có một khóa là ABC
Bước 2: Mọi phụ thuộc hàm trong F đều đã có vế phải một
thuộc tính.
Bước 3: Với AB → D, nhận thấy rằng D AB có∉
• Vế trái (AB) không phải là siêu khóa.
• Hơn nữa vế phải (D) không là thuộc tính khóa
Vậy Q không đạt dạng chuẩn 3.

6. Dạng chuẩn Boyce Codd
(BCNF) (1)
Lược đồ Q ở dạng chuẩn BC nếu mọi phụ thuộc hàm X
→ A ∈ F+
, với A X đều có X là siêu khóa.∉
Nhắc lại:
Siêu khóa : là một tập con các thuộc tính của Q+
mà giá
trị của chúng có thể phân biệt 2 bộ khác nhau trong
cùng một thể hiện TQ bất kỳ.
Nghĩa là: ∀ t1, t2 ∈ TQ, t1[K] ≠ t2[K] ⇔ K là siêu khóa của
Q.

(BCNF) (2)
Kiểm tra dạng chuẩn BCNF
Bước 2: Phân rã vế phải của mọi phụ thuộc hàm trong
F để tập F trở thành tập phụ thuộc hàm có vế phải một
thuộc tính
Bước 3: Nếu mọi phụ thuộc hàm X → A ∈ F, mà A ∉
X đều thỏa X là siêu khóa (vế trái chứa một khóa), thì
Q đạt dạng chuẩn BC, ngược lại Q không đạt dạng
chuẩn BC.

(BCNF) (3)
Ví dụ:
Cho Q (A, B, C, D, E, I), F={ACD → EBI, CE → AD}
Bước 1: Q có hai khóa là {ACD, CE}
Bước 2: Phân rã vế phải của các phụ thuộc hàm trong
F, ta có: F={ACD → E, ACD → B, ACD → I, CE →
A, CE → D}
Bước 3: Mọi phụ thuộc hàm trong F đều có vế trái là
một siêu khóa Vậy Q đạt dạng chuẩn BC.

csdl - buoi13-14

More Related Content

What's hot (20)

Similar to csdl - buoi13-14 (20)

More from kikihoho (20)

Recently uploaded (20)

csdl - buoi13-14