Cơ sở dữ liệu quan hệ là một mô hình tổ chức và quản lý dữ liệu phổ biến và mạnh mẽ trong ngành công nghệ thông tin, đặc biệt trong việc phát triển các hệ thống quản lý dữ liệu cho các ứng dụng từ nhỏ đến lớn. Trong môn Tin học 12, việc hiểu rõ về cơ sở dữ liệu quan hệ là rất quan trọng để học sinh có thể áp dụng những kiến thức này vào việc tạo ra, quản lý và truy xuất dữ liệu hiệu quả. Cơ sở dữ liệu quan hệ (Relational Database) là một cách tổ chức dữ liệu trong các bảng, với các bản ghi (rows) và các trường (columns) tương ứng, giúp người dùng dễ dàng quản lý và truy cập dữ liệu.
Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ được giới thiệu lần đầu tiên vào những năm 1970 bởi Edgar F. Codd. Trong mô hình này, dữ liệu được tổ chức trong các bảng (tables), nơi mỗi bảng chứa thông tin liên quan đến một đối tượng cụ thể, ví dụ như bảng "KhachHang" chứa thông tin về khách hàng, bảng "SanPham" chứa thông tin về sản phẩm. Mỗi bảng trong cơ sở dữ liệu quan hệ có thể có nhiều trường, và mỗi trường chứa một loại dữ liệu đặc trưng như số, chuỗi văn bản, ngày tháng hoặc boolean. Các bảng trong cơ sở dữ liệu quan hệ có thể liên kết với nhau thông qua các khóa chính và khóa ngoài.
Khóa chính (Primary Key) là một trường trong bảng, hoặc một tập hợp các trường, có giá trị duy nhất đối với mỗi bản ghi trong bảng đó. Mỗi bản ghi trong bảng sẽ có giá trị khác nhau trong khóa chính, đảm bảo rằng không có hai bản ghi nào giống nhau. Ví dụ, trong bảng "KhachHang", trường "MaKhachHang" có thể là khóa chính, vì mỗi khách hàng sẽ có một mã duy nhất. Khóa chính giúp phân biệt các bản ghi và cung cấp khả năng truy xuất dữ liệu chính xác từ bảng.
Khóa ngoài (Foreign Key) là một trường trong bảng, dùng để liên kết với khóa chính của bảng khác. Khóa ngoài giúp thiết lập mối quan hệ giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu. Ví dụ, trong bảng "HoaDon", trường "MaKhachHang" có thể là khóa ngoài, liên kết với trường "MaKhachHang" trong bảng "KhachHang", qua đó chỉ ra rằng mỗi hóa đơn thuộc về một khách hàng cụ thể. Các mối quan hệ giữa các bảng này giúp người dùng truy xuất dữ liệu từ nhiều bảng khác nhau mà không cần phải lặp lại thông tin.
Mối quan hệ giữa các bảng có thể được phân loại thành ba loại cơ bản: mối quan hệ một-một (one-to-one), một-nhiều (one-to-many) và nhiều-nhiều (many-to-many). Mối quan hệ một-một xảy ra khi mỗi bản ghi trong bảng này chỉ có một bản ghi tương ứng trong bảng kia, ví dụ như mỗi nhân viên có một số chứng minh thư duy nhất. Mối quan hệ một-nhiều là mối quan hệ phổ biến nhất, ví dụ, một khách hàng có thể có nhiều hóa đơn, nhưng mỗi hóa đơn chỉ thuộc về một khách hàng duy nhất. Mối quan hệ nhiều-nhiều thường gặp khi mỗi bản ghi trong bảng này có thể liên kết với nhiều bản ghi trong bảng kia, và ngược lại. Ví dụ, một sinh viên có thể đăng ký nhiều khóa học, và mỗi khóa học có thể có nhiều sinh viên tham gia. Mối quan hệ nhiều-nhiều thường được thực hiện thông qua một bảng trung gian.
Cơ sở dữ liệu quan hệ sử dụng ngôn ngữ truy vấn cấu trúc (SQL) để thao tác với dữ liệu. SQL là ngôn ngữ được thiết kế để giao tiếp với cơ sở dữ liệu quan hệ, cho phép người dùng thực hiện các thao tác như truy vấn (SELECT), thêm (INSERT), cập nhật (UPDATE), xóa (DELETE) dữ liệu. Việc sử dụng SQL giúp người dùng truy xuất, phân tích và thao tác với dữ liệu một cách linh hoạt và dễ dàng. Ví dụ, để lấy thông tin về tất cả các khách hàng trong bảng "KhachHang", câu lệnh SQL sẽ như sau:
SELECT * FROM KhachHang;
SQL cho phép người dùng sử dụng các câu lệnh phức tạp hơn, ví dụ, kết hợp dữ liệu từ nhiều bảng thông qua các phép toán JOIN. Các phép toán JOIN cho phép người dùng kết hợp các bảng liên kết với nhau dựa trên các khóa chính và khóa ngoài. Ví dụ, nếu bạn muốn lấy thông tin khách hàng cùng với hóa đơn của họ, bạn có thể sử dụng câu lệnh INNER JOIN như sau:
SELECT KhachHang.HoTen, HoaDon.MaHoaDon FROM KhachHang INNER JOIN HoaDon ON KhachHang.MaKhachHang = HoaDon.MaKhachHang;
Trong cơ sở dữ liệu quan hệ, dữ liệu được lưu trữ dưới dạng bảng, giúp dễ dàng bảo mật và truy xuất thông qua các truy vấn SQL. Mỗi bảng có thể chứa một số lượng lớn bản ghi và các trường, cho phép lưu trữ các thông tin đa dạng và phức tạp. Cơ sở dữ liệu quan hệ cũng hỗ trợ các tính năng bảo mật như kiểm soát quyền truy cập và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu thông qua các ràng buộc (constraints) như khóa chính và khóa ngoài.
Một yếu tố quan trọng trong cơ sở dữ liệu quan hệ là tính toàn vẹn của dữ liệu. Tính toàn vẹn đảm bảo rằng dữ liệu trong cơ sở dữ liệu luôn chính xác và hợp lệ. Các ràng buộc về toàn vẹn như ràng buộc khóa chính, ràng buộc khóa ngoài, và ràng buộc kiểm tra giúp đảm bảo rằng dữ liệu được nhập vào đúng kiểu, không bị trùng lặp và các mối quan hệ giữa các bảng luôn hợp lệ.
Cơ sở dữ liệu quan hệ có thể mở rộng để phục vụ cho các hệ thống phức tạp, từ các ứng dụng quản lý nhỏ như hệ thống quản lý học sinh cho đến các hệ thống quản lý tài chính, thương mại điện tử hay các hệ thống thông tin doanh nghiệp quy mô lớn. Việc hiểu rõ và áp dụng mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ giúp người học có thể xây dựng, duy trì và mở rộng các hệ thống cơ sở dữ liệu hiệu quả và dễ dàng.
Tóm lại, cơ sở dữ liệu quan hệ là mô hình phổ biến và mạnh mẽ trong việc tổ chức, quản lý và truy xuất dữ liệu. Việc học và hiểu về cơ sở dữ liệu quan hệ giúp học sinh có thể ứng dụng các kiến thức này trong việc xây dựng các hệ thống quản lý dữ liệu, hỗ trợ công việc quản lý thông tin và phân tích dữ liệu trong thực tế.
