DBMS - Định dạng cơ sở dữ liệu
Xin chào các bạn đam mê cơ sở dữ liệu! Hôm nay, chúng ta sẽ bắt đầu một hành trình đầy thú vị vào thế giới của Định dạng cơ sở dữ liệu. Là một giáo viên khoa học máy tính gần gũi, tôi rất vui mừng được hướng dẫn các bạn qua khái niệm quan trọng này trong thiết kế cơ sở dữ liệu. Đừng lo lắng nếu bạn mới bắt đầu học lập trình - chúng ta sẽ bắt đầu từ cơ bản và dần dần nâng cao!
Giới thiệu về Định dạng cơ sở dữ liệu
Hãy tưởng tượng bạn đang tổ chức tủ quần áo của mình. Bạn sẽ không chỉ quăng tất cả quần áo vào một đống lớn, phải không? Tất nhiên là không! Bạn sẽ tổ chức chúng theo loại, màu sắc hoặc mùa. Định dạng cơ sở dữ liệu cũng vậy - nó là về việc tổ chức dữ liệu hiệu quả và giảm thiểu冗余.
Phụ thuộc hàm
Hãy bắt đầu với một khái niệm cơ bản: Phụ thuộc hàm.
Phụ thuộc hàm là gì?
Phụ thuộc hàm (FD) là mối quan hệ giữa hai thuộc tính trong một mối quan hệ, nơi một thuộc tính xác định thuộc tính khác.
Hãy tưởng tượng bạn có một cơ sở dữ liệu sinh viên:
| Student_ID | Name | Age | Course |
|---|---|---|---|
| 101 | Alice | 20 | Math |
| 102 | Bob | 21 | Physics |
| 103 | Charlie | 19 | Chemistry |
Ở đây, Student_ID phụ thuộc hàm vào Name, Age và Course. Chúng ta viết này như sau:
Student_ID → Name, Age, Course
Điều này có nghĩa là nếu chúng ta biết Student_ID, chúng ta có thể xác định Name, Age và Course của sinh viên.
Axiom của Armstrong
Bây giờ, hãy nói về Axiom của Armstrong. Đây là các quy tắc cơ bản cho phụ thuộc hàm. Hãy tưởng tượng chúng như "luật vật lý" cho các mối quan hệ cơ sở dữ liệu!
- Tính phản hồi: Nếu Y là một tập con của X, thì X → Y
- Tính mở rộng: Nếu X → Y, thì XZ → YZ
- Tính truyền tải: Nếu X → Y và Y → Z, thì X → Z
Những điều này có thể听起来 phức tạp, nhưng chúng chỉ là những cách thức chính thức để mô tả các mối quan hệ logic. Chúng ta sẽ thấy cách chúng áp dụng khi chúng ta tiếp tục!
Phụ thuộc hàm không quan trọng
Một phụ thuộc hàm không quan trọng là khi một thuộc tính bên phải là một tập con của bên trái. Ví dụ:
Student_ID, Name → Student_ID
Điều này không quan trọng vì biết Student_ID và Name sẽ luôn cho bạn biết Student_ID (nó đã có ở đó rồi!).
Định dạng
Bây giờ, hãy cùng tìm hiểu trọng tâm của bài giảng của chúng ta: Định dạng. Định dạng là quá trình tổ chức dữ liệu để giảm thiểu冗余 và phụ thuộc.
Định dạng thứ nhất (1NF)
Định dạng thứ nhất là mức độ cơ bản của định dạng. Để đạt được 1NF:
- Loại bỏ các nhóm lặp lại
- Tạo một bảng riêng cho mỗi tập dữ liệu liên quan
- Xác định mỗi tập dữ liệu liên quan bằng một khóa chính
Hãy xem một ví dụ:
Trước 1NF:
| Order_ID | Product | Quantity |
|---|---|---|
| 1 | Apple, Banana | 2, 3 |
| 2 | Orange, Grape | 1, 4 |
Sau 1NF:
| Order_ID | Product | Quantity |
|---|---|---|
| 1 | Apple | 2 |
| 1 | Banana | 3 |
| 2 | Orange | 1 |
| 2 | Grape | 4 |
Thấy cách chúng ta đã loại bỏ các nhóm lặp lại? Đẹp hơn nhiều!
Định dạng thứ hai (2NF)
Để đạt được 2NF, chúng ta cần:
- Đạt được 1NF
- Loại bỏ các phụ thuộc một phần
Hãy xem một ví dụ:
| Student_ID | Course_ID | Course_Name | Instructor |
|---|---|---|---|
| 101 | C1 | Math | Prof. Smith |
| 102 | C2 | Physics | Prof. Johnson |
Ở đây, Course_Name và Instructor phụ thuộc vào Course_ID, không phải vào Student_ID. Chúng ta nên chia chúng thành hai bảng:
Bảng 1: Student_Course
| Student_ID | Course_ID |
|---|---|
| 101 | C1 |
| 102 | C2 |
Bảng 2: Course
| Course_ID | Course_Name | Instructor |
|---|---|---|
| C1 | Math | Prof. Smith |
| C2 | Physics | Prof. Johnson |
Định dạng thứ ba (3NF)
Để đạt được 3NF, chúng ta cần:
- Đạt được 2NF
- Loại bỏ các phụ thuộc truyền tải
Hãy xem một ví dụ:
| Employee_ID | Department | Department_Head |
|---|---|---|
| 101 | Sales | John |
| 102 | Marketing | Sarah |
Ở đây, Department_Head phụ thuộc vào Department, mà lại phụ thuộc vào Employee_ID. Chúng ta nên chia chúng:
Bảng 1: Employee
| Employee_ID | Department |
|---|---|
| 101 | Sales |
| 102 | Marketing |
Bảng 2: Department
| Department | Department_Head |
|---|---|
| Sales | John |
| Marketing | Sarah |
Định dạng Boyce-Codd (BCNF)
BCNF là một phiên bản mạnh hơn của 3NF. Để đạt được BCNF:
- Đạt được 3NF
- Đối với mỗi phụ thuộc X → Y, X nên là một khóa siêu
Dưới đây là một ví dụ:
| Student | Subject | Professor |
|---|---|---|
| Alice | Math | Prof. Smith |
| Bob | Physics | Prof. Johnson |
Trong trường hợp này, cả (Student, Subject) → Professor và Professor → Subject. Để đạt được BCNF, chúng ta chia chúng:
Bảng 1: Student_Professor
| Student | Professor |
|---|---|
| Alice | Prof. Smith |
| Bob | Prof. Johnson |
Bảng 2: Professor_Subject
| Professor | Subject |
|---|---|
| Prof. Smith | Math |
| Prof. Johnson | Physics |
Và thế là xong! Chúng ta đã bao gồm các khái niệm cơ bản của định dạng cơ sở dữ liệu. Nhớ rằng, mặc dù định dạng rất quan trọng, đôi khi denormalization có thể hữu ích vì lý do hiệu suất. Đó là về việc tìm kiếm sự cân bằng phù hợp cho nhu cầu cụ thể của bạn.
Tôi hy vọng hướng dẫn này đã giúp ích. Nhớ rằng, thực hành làm nên hoàn hảo! Hãy thử định dạng một số cơ sở dữ liệu mẫu của riêng bạn. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi. Chúc các bạn thành công trong việc định dạng!
Credits: Image by storyset