Phân tích - Thiết kế - Cài đặt Hệ thống thơng tin TRÌNH BÀY: PGS.TS ĐẶNG MINH ẤT BỘ MƠN: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG VỀ DỮ LIỆU  Bài 1: Đại cương  Bài 2: Mã hoá liệu  Bài 3: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình thực thể liên kết  Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 1: Đại cương  Nội dung học  Một hệ thống trạng thái vận động bao gồm hai yếu tố chức xử lý liệu  Trong XLTT có nhiều cơng cụ để mô tả liệu  Trong phần đề cập tới công cụ chủ yếu:       Mã hóa liệu (Coding) Từ điển liệu (Data Dictionary) Mơ hình thực thể liên kết ER (Entity Relationship) Mơ hình quan hệ (Relational Data Base Modeling) Mục đích giai đoạn phân tích hệ thống liệu là: Lập lược đồ liệu hay gọi biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) Phương pháp thực hiện: Thể theo hai cách tiếp cận:   Mơ hình thực thể liên kết: phương pháp trực quan từ xuống Mơ hình quan hệ: Xuất phát từ danh sách thuộc tính đến lược đồ quan hệ Phương pháp từ lên Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 2: Mã hoá liệu  Nội dung học  Khái niệm mã hóa  Chất lượng yêu cầu mã hóa  Các kiểu mã hóa  Cách lựa chọn mã hố Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 2: Mã hoá liệu  Khái niệm mã hóa  Mã tên viết tắt gán cho đối tượng hay nói cách khác gán cho đối tượng tên ngắn gọn lại phản ánh đầy đủ nội dung  Ngoài mã hóa cịn hình thức chuẩn hóa liệu  Khi xây dựng CSDL cần thiết phải biết cách mã hóa liệu  Mã hóa xem việc xây dựng tập hợp mã hiệu biểu diễn theo quy ước, thông thường ngắn gọn mặt thuộc tính thực thể tập hợp thực thể Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 2: Mã hố liệu  Chất lượng yêu cầu mã hóa  Có nhiều phương pháp mã hóa khác Do cần xác định số tiêu chí để đánh giá chất lượng việc mã hóa  Mã không nhập nhằng: Thể ánh xạ 1-1 mã hóa giải mã, đối tượng xác định rõ ràng với mã định  Thích ứng với phương thức sử dụng: Việc mã hóa tiến hành thủ cơng nên cần phải dễ hiểu, dễ giải mã, việc mã hóa máy địi hỏi cú pháp chặt chẽ  Mã có khả mở rộng  Mã phải ngắn gọn, dễ nhớ  Mã có tính gợi ý Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 2: Mã hoá liệu  Các kiểu mã hóa  Mã hóa liên tiếp (Serial Coding): Ta dùng số nguyên liên tiếp từ trở để mã hóa Phương pháp thường để đánh số thứ tự danh sách đối tượng  Ưu điểm: Không nhập nhằng, đơn giản, dễ bổ sung vào sau  Nhược điểm: Không xen được, thiếu tính gợi ý cần phải có bảng tương ứng khơng phân theo nhóm  Mã hóa theo vùng (Range Coding): Sử dụng số nguyên mã hóa liên tiếp phân lớp (vùng) cho loại đối tượng, lớp dùng mã liên tiếp  Ưu điểm: Khơng nhập nhằng, đơn giản, mở rộng, xen thêm  Nhược điểm: Thiếu gợi ý Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 2: Mã hố liệu  Các kiểu mã hóa  Mã phân đoạn: Bản thân mã phân thành nhiều đoạn, đoạn mang ý nghĩa riêng    Mã phân cấp: Các đối tượng mã hoá theo chế độ phân cấp chi tiết nhỏ dần    Ưu điểm: Không nhập nhằng, mở rộng, xen thêm dùng phổ biến Nhược điểm: Mã dài nên thủ tục nặng nề, không cố định bị bảo hịa mã Ưu điểm: Các ưu điểm tương tự mã phân đoạn Ngoài việc tìm kiếm mã dễ dàng Nhược điểm: Tương tự nhược điểm mã kiểu phân đoạn Mã diễn nghĩa: Bằng cách gán tên ngắn gọn hiểu cho đối tượng   Ưu điểm: Tiện dùng cho xử lý thủ công số lượng đối tượng mã Nhược điểm: Khơng giải mã MTĐT Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 2: Mã hố liệu  Cách lựa chọn mã hoá  Việc lựa chọn mã hoá cần dựa vào yếu tố sau  Nghiên cứu việc sử dụng mã sau  Nghiên cứu số lượng đối tượng mã hoá để lường trước phát triển  Nghiên cứu phân bố thống kê đối tượng để phân bổ theo lớp  Tìm xem có mã hố dùng trước cho đối tượng để kế thừa  Thoả thuận người dùng cách mã hoá  Thử nghiệm trước dùng thức để chỉnh lý kịp thời Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 3: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình thực thể liên kết 10  Nội dung học  Khái niệm  Thực thể kiểu thực thể  Các thuộc tính  Quan hệ kiểu quan hệ  Xây dựng mơ hình liệu- Lược đồ khái niệm Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 3: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mô hình thực thể liên kết 19  Quan hệ kiểu quan hệ  Ví dụ kiểu quan hệ: Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 3: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình thực thể liên kết 20  Xây dựng mơ hình liệu- Lược đồ khái niệm  Có hai giai đoạn q trình xây dựng mơ hình: định thực thể  Xác định mối quan hệ  Xác  Xác định thực thể giai đoạn khó việc xây dựng mơ hình liệu Để thực việc sử dụng cách tiếp cận sau:    Duyệt lại trình hoạt động đơn vị sở ghi chép lại toàn thơng tin (các danh từ) có liên quan Duyệt theo mơ hình chức cố gắng trả lời câu hỏi “Khi thực chức cần sử dụng thơng tin gì?” Sau có danh sách danh từ, tiến hành phân loại xem danh từ thể thuộc tính thực thể Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 3: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình thực thể liên kết 21  Xây dựng mơ hình liệu- Lược đồ khái niệm  Xác định mối quan hệ thực thể   Xác định mối quan hệ thực thể thực sau xác định thực thể quan trọng thông tin mà hệ thống phải quản lý Một số quy định cần ý việc xác định mối quan hệ:  Trong sơ đồ quan hệ thực thể đưa vào thực thể thông tin gốc tồn hệ thống  Phần chuẩn hóa thơng tin thông thường thực giai đoạn thiết kế phân tích chi tiết mơ hình quan hệ liệu  Việc chuẩn hóa thực theo ngun tắc sau: • Hai thực thể có quan hệ một- thông thường nhập lại làm thực thể • Hai thực thể có quan hệ nhiều- nhiều cần phân tách thành hai quan hệ một- nhiều với trợ giúp thực thể phụ (thực thể trung gian)  Bài tập tình Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 22  Nội dung học  Chuẩn hố liệu  Mơ hình quan hệ  Khái niệm định nghĩa phụ thuộc hàm  Các dạng chuẩn  Chuẩn hóa  Thành lập BCD dựa vào lý thuyết mơ hình quan hệ Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 23  Chuẩn hố liệu  Chuẩn hố q trình khảo sát danh sách thuộc tính, áp dụng tập quy tắc phân tích vào danh sách đó, chuyển chúng thành dạng mà:  Tối thiểu việc lặp lại  Tránh dư thừa  Xác định giải nhập nhằng Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 24  Mơ hình quan hệ  Khái niệm tốn học mơ hình quan hệ  Mơ hình quan hệ Codd đề xuất năm 1970 với ưu điểm sau:        Đơn giản: liệu biểu diễn dạng nhất, quan hệ, tức bảng giá trị, tự nhiên dễ hiểu người dùng không chuyên tin học Chặt chẽ: khái niệm hình thức hố cao, cho phép áp dụng cơng cụ tốn học, thuật tốn Trừu tượng hố cao: mơ hình dừng mức quan niệm, nghĩa độc lập với mức vật lý, với cài đặt, với thiết bị Nhờ làm cho tính độc lập liệu chương trình cao Cung cấp ngơn ngữ truy nhập liệu mức cao, dễ sử dụng trở thành chuẩn Mơ hình quan hệ tập tích đề miền R= {A1,A2, ,An} với Ai (i=1,…, n) tập hữu hạn thuộc tính r(R) hay r(A1, A2, , An).Biểu diễn quan hệ bảng cột thuộc tính, dịng có thứ tự, n bậc R hay R quan hệ n Bộ tập hợp giá trị thể đối tượng Khóa (key) quan hệ R tập cho với t1, t2 R tồn A thuộc K cho t1(A) # t2(A) có nghĩa khơng tồn mà có giá trị thuộc tính Các K Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 25  Mơ hình quan hệ  Kết nối hai quan hệ đích phép kết nối ghép nối quan hệ R với quan hệ S, hai có giá trị thuộc tính chung R S, có loại bỏ trùng lặp thuộc tính chung  Mục  Phân rã quan hệ đích tách quan hệ R thành hai quan hệ S T nhỏ mà không thông tin  Mục S T phép chiếu R  Kết nối S T lại R Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 26  Khái niệm định nghĩa phụ thuộc hàm   Khái niệm phụ thuộc hàm:  Trước hết, xem xét khái niệm phụ thuộc hàm hai thuộc tính Chúng ta nói thuộc tính B phụ thuộc hàm vào thuộc tính A viết A → B (A xác định B) với giá trị A tương ứng với giá trị B  Như vậy, phụ thuộc hàm nghĩa là:Với giá trị khoá thời điểm xét, có giá trị cho thuộc tính khác bảng Định nghĩa phụ thuộc hàm  Cho quan hệ R(A,B,C), C rỗng Thuộc tính B gọi phụ thuộc hàm vào thuộc tính A hay A xác định B, R (a1, b1, c1) (a2, b2, c2) mà có a1 = a2 có Nói cách khác, ln ln có giá trị B liền với giá trị cho trước A quan hệ R (Cho nên nói là: A xác định B)  Tính chất phụ thuộc hàm Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 27  Khái niệm định nghĩa phụ thuộc hàm  Phụ thuộc hàm sơ đẳng, phụ thuộc hàm trực tiếp khoá quan hệ: phụ thuộc hàm (PTH) A →B PTH sơ đẳng không tồn A’ A mà A’→ B Nói cách khác khơng có thuộc tính thừa vế trái PTH  Một PTH A→ B quan hệ R PTH trực tiếp khơng tồn tập thuộc tính C R khác với A B, mà: A → C C → B  A khóa quan hệ R (A,B) A→B PTH sơ đẳng R  Một Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 28  Các dạng chuẩn      Nếu quan hệ không dạng chuẩn gây dư thừa thông tin dẫn đến CSDL mâu thuẫn Chuẩn hóa nhằm loại bỏ dư thừa thông tin Dạng chuẩn (1NF): Một quan hệ R gọi chuẩn miền thuộc tính nguồn đơn (dãy số sơ cấp) Dạng chuẩn (2NF): Một dạng chuẩn chuẩn chuẩn phụ thuộc hàm khóa thuộc tính khác phụ thuộc hàm sơ đẳng Dạng chuẩn (3NF): Một dạng chuẩn chuẩn chuẩn phụ thuộc hàm khóa thuộc tính khác phụ thuộc hàm trực tiếp Nguyên tắc: Một quan hệ chuẩn hóa tách thành nhiều quan hệ chuẩn hóa khác mà khơng làm mát thơng tin Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 29  Các dạng chuẩn  Q trình chuẩn hố bao gồm: việc áp dụng ba quy tắc kiểm tra liên tiếp nhau:  Nếu danh sách kiểu thực thể qua quy tắc kiểm tra thứ gọi có “dạng chuẩn hóa thứ nhất” (1NF):Một thực thể hay quan hệ gọi có dạng chuẩn 1(1NF) khơng chứa thuộc tính lặp  Nếu qua quy tắc kiểm tra thứ hai gọi có “dạng chuẩn hố thứ hai” (2NF):Một dạng quan hệ 1NF coi dạng chuẩn 2NF tất phụ thuộc hàm khoá thuộc tính khác hồn tồn  Nếu qua quy tắc kiểm tra thứ ba gọi có “dạng chuẩn hóa thứ ba” (3NF), xem chuẩn hoá đầy đủ:Một thực thể 2NF xem dạng chuẩn 3NF tất phụ thuộc hàm khố thuộc tính khác trực tiếp Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 30  Chuẩn hóa  Chuẩn hóa phân rã (khơng làm mát thông tin) quan hệ R thành tập hợp quan hệ dạng chuẩn  Có nhiều giải thuật chuẩn hóa, tập trung theo hai hướng: Phân tích tổng hợp  Chuẩn hố theo hướng phân tích:      Thực chuẩn hóa dần theo bước: 1NF, 2NF, 3NF Đưa dạng chuẩn 1: Tách thuộc tính lặp (khơng đơn) Đưa dạng chuẩn 2: Tách nhóm thuộc tính PTH vào phần khóa Đưa dạng chuẩn 3: Tách nhóm thuộc tính PTH vào (hay số) thuộc tính ngồi khóa Ví dụ minh hoạ q trình tách chuẩn Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mô hình quan hệ 31  Chuẩn hóa  Chuẩn hố theo hướng tổng hợp  Cách làm cho lược đồ quan hệ 3NF mà không qua giai đoạn 1NF, 2NF  B1: Xuất phát từ danh sách thuộc tính Tìm PTH thuộc tính danh sách B2:Lập đồ thị PTH:  Mỗi thuộc tính danh sách nút  Mỗi nhóm thuộc tính vế trái PTH nút  Nếu có PTH A→ B vẽ cung nối nút A tới nút B B3: Đưa đồ thị phủ tối thiểu nó:  Hoặc làm tay mà biến đổi chủ yếu loại bỏ cung khép kín hình tam giác  Hoặc làm máy (giải thuật tìm phủ tối thiểu) B4: Dùng hình chữ nhật (hay hình thang) để khoanh vùng đồ thị thành quan hệ sau: nút (tức nút có con) lấy làm khóa, hợp với lập thành quan hệ    Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 32  Thành lập BCD dựa vào lý thuyết mơ hình quan hệ  Sau giải vấn đề “kỹ thuật” (đặc biệt chuẩn hóa), ta tóm tắt quy trình thành lập BCD cho hệ thống, theo mơ hình quan hệ Để thành lập biểu đồ cấu trúc liệu BCD ta chia thành bước sau: 1: Thành lập danh sách thuộc tính, gọi danh sách xuất phát ban đầu  Bước 2: Tự chỉnh lại danh sách  Bước 3: Tìm PTH có danh sách nói  Bước 4: Tiến hành chuẩn hóa dựa tập PTH lập  Bước Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 33  Kết luận  Phân tích hệ thống chức xử lý ta có:   Biểu đồ phân cấp chức BPC ( Bussiness Function Diagram-BFD) Biểu đồ luồng liệu BLD ( Data Flow Diagram – DFD)  Phân tích hệ thống liệu ta có biểu đồ cấu trúc liệu BCD:   Mơ hình thực thể liên kết Mơ hình quan hệ dạng phân rã tổng hợp  Mơ hình thực thể liên kết dễ dùng hơn, mơ hình quan hệ chặt chẽ Chính mơ hình thực thể liên kết thường vận dụng bước đầu lập mơ hình, cịn mơ hình quan hệ vận dụng bước hồn chỉnh mơ hình Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 ... thể Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thơng tin 25 October 2011 Bài 3: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình thực thể liên kết 17  Quan hệ kiểu quan hệ  Khái niệm  Quan hệ (liên kết) kết... A Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 3: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình thực thể liên kết 19  Quan hệ kiểu quan hệ  Ví dụ kiểu quan hệ: Phân tích - Thiết. .. Bước Phân tích - Thiết kế - Hệ thống thông tin 25 October 2011 Bài 4: Lập biểu đồ cấu trúc liệu (BCD) theo mơ hình quan hệ 33  Kết luận  Phân tích hệ thống chức xử lý ta có:   Biểu đồ phân