Database Fundamentals

📚 Định nghĩa

Database (Cơ sở dữ liệu) là tập hợp dữ liệu được tổ chức, lưu trữ và quản lý một cách có hệ thống để có thể truy xuất, cập nhật và phân tích dễ dàng.

💡 Ý nghĩa — Tại sao cần Database?

Hãy tưởng tượng bạn quản lý thông tin 10,000 khách hàng:

🏢 Ứng dụng thực tế

• 🏦 Ngân hàng: Quản lý tài khoản, giao dịch, khoản vay
• 🛒 E-commerce: Sản phẩm, đơn hàng, khách hàng, thanh toán
• 🏥 Bệnh viện: Hồ sơ bệnh nhân, lịch khám, đơn thuốc
• 📊 Data Analytics: Data warehouse cho phân tích kinh doanh

1.4 RDBMS — Relational Database Management System

RDBMS là phần mềm quản lý database theo mô hình quan hệ (relational model):

• Dữ liệu được tổ chức thành tables (bảng)
• Các bảng liên kết với nhau qua keys (khóa)
• Truy vấn bằng ngôn ngữ SQL (Structured Query Language)

📚 Định nghĩa

Một Table (bảng) là đơn vị lưu trữ chính trong RDBMS:

2.2 Các khái niệm

💡 Ý nghĩa

Table/Row/Column là ngôn ngữ chung của mọi relational database. Khi ai đó nói “table Customers có 50,000 rows”, bạn hiểu ngay: có 50,000 khách hàng. Hiểu cấu trúc này giúp bạn:

• Đọc bất kỳ database nào (SQL Server, PostgreSQL, MySQL)
• Hiểu ERD và Data Dictionary ngay lập tức
• Viết SQL chính xác (biết SELECT lấy columns nào, FROM table nào)

🏢 Ứng dụng

2.3 Ví dụ thực tế — Database E-commerce

📚 Định nghĩa

Data Type quy định loại giá trị mà một column có thể chứa. Chọn đúng data type giúp:

• Tiết kiệm bộ nhớ (INT 4 bytes vs BIGINT 8 bytes)
• Đảm bảo tính đúng đắn (không thể nhập text vào cột kiểu INT)
• Tối ưu hiệu suất (query trên INT nhanh hơn trên VARCHAR)

💡 Ý nghĩa

Chọn sai data type là lỗi thiết kế phổ biến nhất và rất khó sửa sau khi database đã có dữ liệu:

• Dùng VARCHAR cho tiếng Việt → mất dấu (“Nguyễn” → “Nguy?n”)
• Dùng FLOAT cho tiền → sai số tích lũy (0.1 + 0.2 ≠ 0.3)
• Dùng VARCHAR cho số → không thể SUM, không sort đúng (“9” > “10” vì so chuỗi)

🏢 Ứng dụng

3.2 Các Data Types phổ biến trong SQL Server

Số (Numeric)

1-- Ví dụ
2CREATE TABLE Products (
3    ProductID   INT,              -- ID sản phẩm: số nguyên
4    Price       DECIMAL(10, 2),   -- Giá: 10 chữ số, 2 sau dấu thập phân
5    Weight      FLOAT,            -- Cân nặng: số thập phân xấp xỉ
6    Rating      TINYINT           -- Đánh giá: 1-5 stars
7);

Chuỗi (String)

1-- Ví dụ
2CREATE TABLE Customers (
3    CustomerID   INT,
4    FirstName    NVARCHAR(50),     -- Unicode cho tiếng Việt
5    Email        VARCHAR(100),      -- Email chỉ có ASCII
6    Gender       CHAR(1),           -- 'M' hoặc 'F' — luôn 1 ký tự
7    Bio          NVARCHAR(MAX)      -- Giới thiệu bản thân — độ dài tùy ý
8);

Ngày giờ (Date/Time)

Logic và khác

3.3 Chọn Data Type đúng — Checklist

📚 Định nghĩa

Key (khóa) là column hoặc tổ hợp columns dùng để định danh duy nhất mỗi row và liên kết các bảng với nhau. Keys là xương sống của relational database.

4.2 Primary Key (PK) — Khóa chính

Định nghĩa: Column (hoặc tổ hợp columns) có giá trị duy nhất cho mỗi row, dùng để định danh row đó.

💡 Ý nghĩa: PK là “số CMND” của mỗi row — nhờ PK, bạn có thể tìm chính xác 1 row trong hàng triệu rows. Không có PK, bạn không thể phân biệt 2 “Nguyễn Văn A” khác nhau.

Quy tắc:

• ✅ Mỗi bảng chỉ có 1 Primary Key
• ✅ Giá trị phải duy nhất (unique) — không trùng
• ✅ Không được NULL — luôn phải có giá trị
• ✅ Thường là cột ID tự tăng (IDENTITY)

1-- Ví dụ tạo bảng với Primary Key
2CREATE TABLE Departments (
3    DepartmentID  INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,  -- Tự tăng: 1, 2, 3...
4    Name          NVARCHAR(100) NOT NULL,
5    GroupName     NVARCHAR(100) NOT NULL
6);

Ứng dụng: Khi bạn nói "nhân viên số 102", PK EmployeeID = 102 xác định chính xác 1 người duy nhất.

4.3 Foreign Key (FK) — Khóa ngoại

Định nghĩa: Column trong bảng này tham chiếu đến Primary Key của bảng khác, tạo mối quan hệ (relationship) giữa 2 bảng.

Ý nghĩa: FK đảm bảo dữ liệu tham chiếu luôn hợp lệ — không thể có đơn hàng của khách hàng không tồn tại.

1-- Orders có FK tham chiếu đến Customers
2CREATE TABLE Orders (
3    OrderID       INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,
4    CustomerID    INT NOT NULL,             -- FK → Customers.CustomerID
5    OrderDate     DATE NOT NULL,
6    TotalAmount   DECIMAL(12,2),
7    FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers(CustomerID)
8);

🏢 Ứng dụng: FK được dùng trong mọi database có nhiều bảng: đơn hàng → khách hàng, nhân viên → phòng ban, bài viết → tác giả. Khi viết JOIN (bài sau), bạn sẽ luôn join qua FK.

4.4 Composite Key — Khóa tổ hợp

Định nghĩa: Primary Key gồm nhiều columns kết hợp — khi 1 column không đủ để định danh duy nhất.

1-- OrderDetails: mỗi row là 1 sản phẩm trong 1 đơn hàng
2-- Composite PK: (OrderID, ProductID) — cùng đơn hàng + cùng sản phẩm = unique
3CREATE TABLE OrderDetails (
4    OrderID    INT,
5    ProductID  INT,
6    Quantity   INT NOT NULL,
7    UnitPrice  DECIMAL(10,2) NOT NULL,
8    PRIMARY KEY (OrderID, ProductID),     -- Composite Key
9    FOREIGN KEY (OrderID) REFERENCES Orders(OrderID),
10    FOREIGN KEY (ProductID) REFERENCES Products(ProductID)
11);

💡 Ý nghĩa: Composite Key xuất hiện phổ biến trong các bảng trung gian (junction tables) của mối quan hệ Many-to-Many, và trong bảng chi tiết (OrderDetails, EnrollmentDetails).

🏢 Ứng dụng: OrderDetails dùng Composite Key (OrderID, ProductID) — nghĩa là cùng 1 đơn hàng + cùng 1 sản phẩm chỉ xuất hiện 1 lần.

4.5 Relationships — Các loại quan hệ

📚 Định nghĩa

Constraint (ràng buộc) là quy tắc áp dụng lên column hoặc table để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu — ngăn chặn dữ liệu sai hoặc không hợp lệ được insert vào database.

💡 Ý nghĩa — Tại sao cần Constraints?

Không có constraints, dữ liệu có thể bị:

• Nhập email trùng cho 2 khách hàng khác nhau
• Đặt tuổi = -5 hoặc giá sản phẩm âm
• Để trống tên khách hàng
• Tham chiếu đến sản phẩm không tồn tại

5.3 Các loại Constraints

5.4 Ví dụ tổng hợp

1CREATE TABLE Employees (
2    -- PRIMARY KEY: định danh duy nhất
3    EmployeeID    INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,
4
5    -- NOT NULL: bắt buộc nhập
6    FirstName     NVARCHAR(50) NOT NULL,
7    LastName      NVARCHAR(50) NOT NULL,
8
9    -- UNIQUE: không trùng
10    Email         VARCHAR(100) NOT NULL UNIQUE,
11
12    -- CHECK: kiểm tra điều kiện
13    Age           INT CHECK (Age >= 18 AND Age <= 100),
14    Salary        DECIMAL(12,2) CHECK (Salary > 0),
15
16    -- DEFAULT: giá trị mặc định
17    Status        VARCHAR(20) DEFAULT 'Active',
18    CreatedDate   DATETIME2 DEFAULT GETDATE(),
19
20    -- FOREIGN KEY: tham chiếu bảng khác
21    DepartmentID  INT NOT NULL,
22    FOREIGN KEY (DepartmentID) REFERENCES Departments(DepartmentID)
23);

5.5 Constraint trong thực tế

1-- ✅ Hợp lệ
2INSERT INTO Employees (FirstName, LastName, Email, Age, Salary, DepartmentID)
3VALUES (N'Nguyễn', N'Văn A', 'a.nguyen@company.com', 25, 15000000, 1);
4
5-- ❌ LỖI: Age < 18 → vi phạm CHECK constraint
6INSERT INTO Employees (FirstName, LastName, Email, Age, Salary, DepartmentID)
7VALUES (N'Trần', N'Thị B', 'b.tran@company.com', 15, 10000000, 1);
8
9-- ❌ LỖI: Email trùng → vi phạm UNIQUE constraint
10INSERT INTO Employees (FirstName, LastName, Email, Age, Salary, DepartmentID)
11VALUES (N'Lê', N'Minh C', 'a.nguyen@company.com', 30, 20000000, 2);
12
13-- ❌ LỖI: DepartmentID = 99 không tồn tại → vi phạm FOREIGN KEY
14INSERT INTO Employees (FirstName, LastName, Email, Age, Salary, DepartmentID)
15VALUES (N'Phạm', N'Đức D', 'd.pham@company.com', 28, 18000000, 99);

🏢 Ứng dụng thực tế

📚 Định nghĩa

Normalization là quy trình tổ chức dữ liệu trong database để:

• Loại bỏ dữ liệu dư thừa (redundancy)
• Tránh bất thường khi INSERT/UPDATE/DELETE (anomalies)
• Đảm bảo tham chiếu toàn vẹn (data integrity)

💡 Ý nghĩa — Tại sao cần Normalization?

Bảng chưa chuẩn hóa:

Vấn đề:

• 🔴 Dư thừa: "Nguyễn A" và SĐT lặp lại 2 lần
• 🔴 Update anomaly: Đổi SĐT Nguyễn A phải sửa ở nhiều rows
• 🔴 Delete anomaly: Xóa đơn hàng 3 → mất luôn thông tin Trần B
• 🔴 Insert anomaly: Không thể thêm khách mới chưa có đơn hàng

6.3 First Normal Form (1NF)

Quy tắc: Mỗi cell chỉ chứa 1 giá trị duy nhất (atomic values). Không có cột lặp lại.

6.4 Second Normal Form (2NF)

Quy tắc: Đã đạt 1NF + mọi non-key column phải phụ thuộc vào toàn bộ Primary Key (không chỉ 1 phần).

6.5 Third Normal Form (3NF)

Quy tắc: Đã đạt 2NF + không có phụ thuộc bắc cầu (transitive dependency).

6.6 Ví dụ chuẩn hóa hoàn chỉnh

Bảng gốc (chưa chuẩn hóa):

| OrderID | CustName | CustPhone | ProductName | Price | Qty | Total |

Sau khi chuẩn hóa (3NF):

🏢 Ứng dụng

Trong thực tế, đạt 3NF là đủ tốt cho hầu hết hệ thống. Các chuẩn cao hơn (BCNF, 4NF, 5NF) hiếm khi cần thiết.

7.1 Schema — Lược đồ

Định nghĩa: Schema là nhóm logic để tổ chức các bảng trong database, giống như "thư mục" phân loại tables.

Ý nghĩa: Trong database lớn (hàng trăm tables), schema giúp:

• Phân loại tables theo chức năng kinh doanh
• Quản lý quyền truy cập (phòng HR chỉ xem schema HumanResources)
• Tránh xung đột tên (HR.Employee vs Sales.Employee)

Ví dụ — AdventureWorks:

Cú pháp truy cập: Schema.TableName

1-- Truy cập table Employee trong schema HumanResources
2SELECT * FROM HumanResources.Employee;
3
4-- Truy cập table Product trong schema Production
5SELECT * FROM Production.Product;

7.2 Data Dictionary — Từ điển dữ liệu

Định nghĩa: Data Dictionary là tài liệu mô tả chi tiết cấu trúc database: mỗi table có những columns nào, data type gì, constraint gì, ý nghĩa ra sao.

Tại sao cần?

• Data Analyst mới vào công ty đọc Data Dictionary để hiểu database
• Developer tham khảo khi viết queries
• Đảm bảo team cùng hiểu ý nghĩa dữ liệu

Ví dụ Data Dictionary cho table HumanResources.Employee:

7.3 ERD — Entity Relationship Diagram

Định nghĩa: ERD là sơ đồ trực quan thể hiện các tables và relationships giữa chúng.

Ứng dụng: Nhìn ERD, bạn biết ngay:

• Có những tables nào
• Tables nào liên kết với nhau
• Qua columns nào (PK-FK)
• Loại quan hệ gì (1:1, 1:N, M:N)

Exercise 1: Xác định Data Types

Cho các columns sau, hãy chọn Data Type phù hợp nhất:

Exercise 2: Xác định Keys và Relationships

Cho hệ thống quản lý thư viện:

• Books: BookID, Title, AuthorID, CategoryID, ISBN, PublishYear
• Authors: AuthorID, Name, Nationality
• Categories: CategoryID, CategoryName
• Members: MemberID, Name, Email, JoinDate
• BorrowRecords: BorrowID, MemberID, BookID, BorrowDate, ReturnDate

Câu hỏi:

1. PK của mỗi bảng là gì?
2. FK nằm ở đâu?
3. Relationships giữa các bảng?

Exercise 3: Phát hiện vi phạm Normalization

Bảng sau vi phạm 1NF, 2NF hay 3NF? Đề xuất cách sửa.

1-- Table: Employees
2-- EmpID (PK), EmpName, DeptID (FK)
3
4-- Table: Departments
5-- DeptID (PK), DeptName, DeptManager
6
7-- Table: EmployeeSkills
8-- EmpID (FK), Skill
9-- PK: (EmpID, Skill)

Kiến thức nền tảng đã học

Áp dụng vào khóa học

Từ bài tiếp theo, bạn sẽ:

1. ✅ Cài đặt SQL Server và khám phá AdventureWorks database
2. ✅ Đọc Data Dictionary của AdventureWorks trước khi viết queries
3. ✅ Hiểu relationships giữa tables để viết JOINs đúng
4. ✅ Biết data types để sử dụng functions phù hợp

Bài tiếp theo: Cài đặt SQL Server & Khám phá AdventureWorks

Câu hỏi tự kiểm tra

1. Primary Key (PK) và Foreign Key (FK) khác nhau như thế nào? Vai trò của mỗi loại trong việc liên kết các bảng là gì?
2. Ba mức chuẩn hóa (1NF, 2NF, 3NF) giải quyết những vấn đề gì? Trong thực tế, chuẩn hóa đến mức nào là đủ?
3. Tại sao việc chọn đúng Data Type (INT, NVARCHAR, DECIMAL, DATE...) lại quan trọng khi thiết kế database?
4. Schema trong SQL Server có vai trò gì? Tại sao nên dùng cú pháp Schema.TableName khi truy vấn?