Chương 5: Ràng Buộc Toàn Vẹn (RBTV)

1. Giới thiệu

Ràng buộc toàn vẹn (RBTV) là những yêu cầu (điều kiện) mà tất cả thể hiện của quan hệ (tức là toàn bộ dữ liệu trong bảng tại mọi thời điểm) phải thỏa mãn.

Mục đích

Đảm bảo tính đúng đắn về mặt ngữ nghĩa: Dữ liệu lưu trữ phải phản ánh đúng thực tế nghiệp vụ. Ví dụ: điểm không thể âm, ngày kết thúc không thể trước ngày bắt đầu.
Đảm bảo tính nhất quán: Dữ liệu giữa các bảng không được mâu thuẫn nhau.

Nguồn gốc của RBTV

Từ yêu cầu quản lý thực tế: Ví dụ điểm thi từ 0–10, ngày giao hàng phải sau ngày đặt hàng, lương tối thiểu theo thâm niên…
Từ mô hình dữ liệu quan hệ: Khóa chính (Primary Key), khóa ngoại (Foreign Key).

2. Các đặc trưng của RBTV

Mỗi RBTV được mô tả bởi 3 đặc trưng:

2.1 Nội dung

Phát biểu RBTV bằng ngôn ngữ hình thức: phép tính quan hệ, đại số quan hệ, hoặc mã giả. Nội dung cho biết điều kiện cụ thể cần phải thỏa mãn.

2.2 Bối cảnh

Là tập hợp các quan hệ (bảng) có khả năng làm vi phạm RBTV khi có thao tác thêm/xóa/sửa xảy ra trên chúng.

2.3 Bảng tầm ảnh hưởng (BTAH)

Là bảng 2 chiều, liệt kê các quan hệ trong bối cảnh và xác định với mỗi thao tác (Thêm/Xóa/Sửa) thì thao tác đó có thể vi phạm hay không thể vi phạm RBTV.

Quan hệ	Thêm	Xóa	Sửa
Quan hệ 1	`+`	`+`	`- (*)`
Quan hệ n	`-`	`-`	`+ (A)`

Ký hiệu:

Ký hiệu	Ý nghĩa
`+`	Thao tác có thể gây vi phạm RBTV → cần kiểm tra
`-`	Thao tác không thể gây vi phạm RBTV → không cần kiểm tra
`+ (A)`	Có thể vi phạm khi sửa thuộc tính A cụ thể
`- (*)`	Không thể vi phạm vì thao tác không thực hiện được (thường là sửa khóa chính — bị cấm)

3. Phân loại RBTV

graph TD A[Ràng buộc toàn vẹn] --> B[1. Bối cảnh trên 1 quan hệ] A --> C[2. Bối cảnh trên nhiều quan hệ] B --> B1[Miền giá trị] B --> B2[Liên thuộc tính] B --> B3[Liên bộ] C --> C1[Khóa ngoại] C --> C2[Liên thuộc tính liên quan hệ] C --> C3[Liên bộ liên quan hệ] C --> C4[Do thuộc tính tổng hợp] C --> C5[Do chu trình]

4. RBTV có bối cảnh trên 1 quan hệ

4.1 RBTV Miền giá trị

Định nghĩa: Quy định miền giá trị hợp lệ của một thuộc tính — tức là thuộc tính đó chỉ được nhận các giá trị trong một tập hoặc khoảng xác định.

Ví dụ 1: Giới tính nhân viên

Quan hệ: NHANVIEN(MaNV, HoTen, GT, SoDT, DChi)

Phát biểu: Giới tính của nhân viên chỉ có thể là Nam hoặc Nữ.

Bối cảnh: NHANVIEN

Nội dung:

∀nv ∈ NHANVIEN: nv.GT = 'Nam' ∨ nv.GT = 'Nu'

Giải thích: Với mọi bộ nv trong bảng NHANVIEN, giá trị thuộc tính GT phải là ‘Nam’ hoặc ‘Nu’, không được nhận giá trị nào khác.

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
NHANVIEN	`+`	`-`	`+ (GT)`

Thêm +: Khi thêm một nhân viên mới, nếu GT không phải Nam/Nữ → vi phạm → cần kiểm tra.
Xóa -: Xóa một nhân viên không làm thay đổi giá trị GT của ai → không vi phạm.
Sửa +(GT): Chỉ khi sửa thuộc tính GT mới có thể vi phạm; sửa HoTen hay SoDT thì không ảnh hưởng.

Ví dụ 2: Điểm học sinh

Quan hệ: KETQUA(MaHS, MaMon, HK, NamHoc, Diem)

Phát biểu: Điểm của học sinh là thang điểm 10 (từ 0 đến 10).

Bối cảnh: KETQUA

Nội dung:

∀kq ∈ KETQUA: kq.Diem ≥ 0 ∧ kq.Diem ≤ 10

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
KETQUA	`+`	`-`	`+ (Diem)`

4.2 RBTV Liên thuộc tính

Định nghĩa: Ràng buộc giữa các thuộc tính khác nhau trong cùng một quan hệ — giá trị của thuộc tính này phụ thuộc hoặc phải thỏa điều kiện so với giá trị của thuộc tính kia.

Ví dụ 3: Ngày bắt đầu và kết thúc dự án

Quan hệ: DUAN(MaDA, TenDA, DDiem_DA, MaPH, NgBD_DK, NgKT_DK)

Phát biểu: Ngày bắt đầu dự án phải nhỏ hơn ngày kết thúc dự án đó.

Bối cảnh: DUAN

Nội dung:

∀da ∈ DUAN: da.NgBD_DK < da.NgKT_DK

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
DUAN	`+`	`-`	`+ (NgBD_DK, NgKT_DK)`

Sửa: Chỉ khi sửa một trong hai thuộc tính ngày mới có nguy cơ vi phạm → ghi cả hai thuộc tính.

Ví dụ 4: Lương tối thiểu theo thâm niên

Quan hệ: NHANVIEN(MaNV, HoTen, NgVaoLam, Luong)

Phát biểu: Nhân viên có ngày vào làm trước năm 2005 thì lương tối thiểu là 15.000.000.

Bối cảnh: NHANVIEN

Nội dung:

∀nv ∈ NHANVIEN: YEAR(nv.NgVaoLam) < 2005 ⟹ nv.Luong ≥ 15000000

Giải thích logic: Nếu nhân viên vào làm trước 2005 thì lương phải ≥ 15 triệu. Nếu vào làm từ 2005 trở đi thì không bị ràng buộc bởi điều kiện này (mệnh đề kéo theo — vế trái sai thì toàn bộ đúng).

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
NHANVIEN	`+`	`-`	`+ (NgVaoLam, Luong)`

4.3 RBTV Liên bộ

Định nghĩa: Ràng buộc giữa các bộ (hàng) khác nhau trong cùng một quan hệ — tức là giá trị của các bộ phải thỏa mãn điều kiện nào đó khi đặt cạnh nhau.

Các loại phổ biến:

Khóa chính: Mỗi bộ phân biệt nhau bởi giá trị khóa.
Unique (duy nhất): Một thuộc tính không phải khóa cũng phải có giá trị duy nhất.
Ràng buộc về số bộ: Giới hạn số lượng bộ thỏa điều kiện nào đó.

Ví dụ 5: Khóa chính — Mã dự án

Quan hệ: DUAN(MaDA, TenDA, DDiem_DA, MaPH, NgBD_DK, NgKT_DK)

Phát biểu: Mỗi dự án có một mã số để phân biệt với các dự án khác.

Nội dung:

∀da1, da2 ∈ DUAN: da1 ≠ da2 ⟹ da1.MaDA ≠ da2.MaDA

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
DUAN	`+`	`-`	`- (*)`

**Sửa -(*) **: MaDA là khóa chính → không được phép sửa → thao tác không thực hiện được.

Ví dụ 6: Unique — Tên phòng ban

Quan hệ: PHONGBAN(MaPhong, TenPhong, TrPhong, NgayNhanChuc)

Phát biểu: Tên mỗi phòng ban phải khác nhau.

Nội dung:

∀pb1, pb2 ∈ PHONGBAN: pb1 ≠ pb2 ⟹ pb1.TenPhong ≠ pb2.TenPhong

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
PHONGBAN	`+`	`-`	`+ (TenPhong)`

Ví dụ 7: Giới hạn số bộ — Số nhân viên dự án

Quan hệ: PHANCONG(MaNV, MaDA, ThoiGian)

Phát biểu: Mỗi dự án có tối đa 15 nhân viên tham gia.

Nội dung:

∀pc1 ∈ PHANCONG:
  COUNT(pc2 ∈ PHANCONG : pc2.MaDA = pc1.MaDA) ≤ 15

Giải thích: Với mọi bộ phân công pc1, đếm số bộ trong PHANCONG có cùng MaDA với pc1 → tổng số nhân viên của dự án đó phải ≤ 15.

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
PHANCONG	`+`	`-`	`- (*)`

**Sửa -(*) **: (MaNV, MaDA) là khóa chính của PHANCONG → không được sửa.

Ví dụ 8: Liên bộ — Hệ số lương và mức lương

Quan hệ: NHANVIEN(MaNV, HoTen, HeSo, MucLuong)

Phát biểu: Các nhân viên có cùng hệ số lương thì phải có cùng mức lương.

Nội dung:

∀nv1, nv2 ∈ NHANVIEN: nv1.HeSo = nv2.HeSo ⟹ nv1.MucLuong = nv2.MucLuong

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
NHANVIEN	`+`	`-`	`+ (HeSo, MucLuong)`

5. RBTV có bối cảnh trên nhiều quan hệ

5.1 RBTV Khóa ngoại (Foreign Key)

Định nghĩa: Còn gọi là ràng buộc tham chiếu hay ràng buộc tồn tại. Giá trị của thuộc tính ở quan hệ này phải tồn tại ở quan hệ kia (được tham chiếu đến).

Ví dụ 9: Trưởng phòng phải là nhân viên

Quan hệ:

NHANVIEN(MaNV, HoTen, NgSinh, NoiSinh, GT, MaNQL, Phong)
PHONGBAN(MaPhong, TenPhong, TrPhong, NgayNhanChuc)

Phát biểu: Mỗi trưởng phòng cũng là một nhân viên (TrPhong tham chiếu đến MaNV).

Bối cảnh: NHANVIEN, PHONGBAN

Nội dung:

∀pb ∈ PHONGBAN, ∃nv ∈ NHANVIEN: pb.TrPhong = nv.MaNV

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
NHANVIEN	`-`	`+`	`- (*)`
PHONGBAN	`+`	`-`	`+ (TrPhong)`

NHANVIEN - Xóa +: Xóa một nhân viên có thể làm TrPhong không còn tồn tại → vi phạm.
NHANVIEN - Thêm -: Thêm nhân viên mới không thể vi phạm (chỉ tăng tập hợp để tham chiếu).
PHONGBAN - Thêm +: Thêm phòng ban mới với TrPhong chưa tồn tại trong NHANVIEN → vi phạm.
PHONGBAN - Sửa +(TrPhong): Sửa TrPhong sang giá trị không có trong NHANVIEN → vi phạm.

5.2 RBTV Liên thuộc tính liên quan hệ

Định nghĩa: Ràng buộc so sánh giá trị giữa các thuộc tính thuộc các quan hệ khác nhau.

Ví dụ 10: Ngày giao hàng ≥ Ngày đặt hàng

Quan hệ:

DATHANG(MaDH, MaKH, NgayDH)
GIAOHANG(MaGH, MaDH, NgayGH)

Phát biểu: Ngày giao hàng phải lớn hơn hoặc bằng ngày đặt hàng tương ứng.

Nội dung:

∀dh ∈ DATHANG, ∃! gh ∈ GIAOHANG:
  dh.MaDH = gh.MaDH ∧ gh.NgayGH ≥ dh.NgayDH

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
DATHANG	`-`	`-`	`+ (NgayDH)`
GIAOHANG	`+`	`-`	`+ (MaDH, NgayGH)`

Ví dụ 11: Ngày thanh toán ≥ Ngày mua hàng

Quan hệ:

HOADON(MaHD, MaKH, NgayHD, TriGia)
THANHTOAN(MaHD, NgayTT, LanTT, SoTien)

Phát biểu: Ngày thanh toán cho một hóa đơn phải bằng hoặc sau ngày mua hàng (cho phép thanh toán nhiều lần).

Nội dung (hai cách diễn đạt tương đương):

-- Cách 1: Duyệt từ phía HOADON
∀hd ∈ HOADON, ∀tt ∈ THANHTOAN:
  hd.MaHD = tt.MaHD ⟹ tt.NgayTT ≥ hd.NgayHD

-- Cách 2: Duyệt từ phía THANHTOAN
∀tt ∈ THANHTOAN, ∃hd ∈ HOADON:
  hd.MaHD = tt.MaHD ∧ tt.NgayTT ≥ hd.NgayHD

!!! tip “Nên chọn cách nào?” Cách 2 thường được ưa dùng hơn vì nó đi từ bảng con (THANHTOAN) kiểm tra sự tồn tại trong bảng cha, phù hợp với hướng kiểm tra khóa ngoại. Cách 1 dùng phép kéo theo (⟹) mạnh hơn nhưng cần xét tất cả cặp.

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
HOADON	`-`	`-`	`+ (NgayHD)`
THANHTOAN	`+`	`-`	`- (*)`

**THANHTOAN - Sửa -(*) **: (MaHD, LanTT) là khóa chính → không sửa được.

5.3 RBTV Liên bộ liên quan hệ

Định nghĩa: Ràng buộc về số lượng bộ hoặc sự tồn tại của bộ giữa các quan hệ khác nhau.

Ví dụ 12: Mỗi phòng ban có ít nhất 1 địa điểm

Quan hệ:

PHONGBAN(MaPhong, TenPhong, TrPhong, NgayNhanChuc)
DIADIEMPHONG(MaPhong, DiaDiem)

Nội dung:

∀pb ∈ PHONGBAN, ∃ddp ∈ DIADIEMPHONG: pb.MaPhong = ddp.MaPhong

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
PHONGBAN	`+`	`-`	`- (*)`
DIADIEMPHONG	`-`	`+`	`- (*)`

PHONGBAN - Thêm +: Thêm phòng ban mới nhưng chưa có địa điểm → vi phạm.
DIADIEMPHONG - Xóa +: Xóa địa điểm cuối cùng của một phòng → phòng đó không còn địa điểm → vi phạm.

Ví dụ 13: Dự án ở TPHCM có tối đa 20 nhân viên

Quan hệ:

DUAN(MaDA, TenDA, DDiemDA, NgBD, NgKT)
PHANCONG(MaNV, MaDA, ThoiGian)

Nội dung:

∀da ∈ DUAN: da.DDiemDA = 'TPHCM'
  ⟹ COUNT(pc ∈ PHANCONG : pc.MaDA = da.MaDA) ≤ 20

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
DUAN	`-`	`-`	`+ (DDiemDA)`
PHANCONG	`+`	`-`	`- (*)`

DUAN - Sửa +(DDiemDA): Khi sửa địa điểm thành ‘TPHCM’, dự án đó có thể đang có >20 nhân viên → vi phạm.

5.4 RBTV do thuộc tính tổng hợp

Định nghĩa: Ràng buộc liên quan đến thuộc tính tính toán (derived attribute) — giá trị của thuộc tính này phải bằng kết quả tính toán từ các thuộc tính khác ở quan hệ khác.

Ví dụ 14: Tổng trị giá phiếu xuất

Quan hệ:

PHIEUXUAT(SoPhieu, Ngay, TongTriGia)
CTPX(SoPhieu, MaHang, SL, DG)

Phát biểu: Trị giá của phiếu xuất phải bằng tổng (Số lượng × Đơn giá) của tất cả chi tiết thuộc phiếu xuất đó.

Nội dung:

-- Cách 1: Dùng sigma (tổng tường minh)
∀px ∈ PHIEUXUAT:
  px.TongTriGia = Σ(ct.SL * ct.DG | ct ∈ CTPX ∧ px.SoPhieu = ct.SoPhieu)

-- Cách 2: Dùng hàm SUM
∀px ∈ PHIEUXUAT:
  px.TongTriGia = SUM(ct.SL * ct.DG | ct ∈ CTPX ∧ px.SoPhieu = ct.SoPhieu)

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
PHIEUXUAT	`+ (1)`	`-`	`+ (TongTriGia)`
CTPX	`+`	`+`	`+ (SL, DG)`

!!! warning “Lưu ý đặc biệt cho PHIEUXUAT - Thêm” Khi thêm phiếu xuất mới (chưa có chi tiết), cần kiểm tra TongTriGia = 0. Nếu thiết kế cho phép phiếu xuất không có chi tiết ban đầu thì TongTriGia phải là 0 lúc đó.

CTPX - Xóa +: Xóa một dòng chi tiết làm thay đổi tổng → TongTriGia trong PHIEUXUAT có thể sai → cần cập nhật/kiểm tra.
CTPX - Sửa +(SL, DG): Sửa số lượng hoặc đơn giá ảnh hưởng trực tiếp đến tổng.

5.5 RBTV do sự hiện diện của chu trình

Định nghĩa: Xảy ra khi có chu trình tham chiếu giữa các quan hệ — quan hệ A tham chiếu B và B tham chiếu lại A (hoặc qua trung gian). Chu trình này tạo ra ràng buộc kết hợp phức tạp hơn ràng buộc tham chiếu thông thường.

Ví dụ 15: Trưởng phòng phải là nhân viên của chính phòng đó

Quan hệ:

NHANVIEN(MaNV, HoTen, NgSinh, NoiSinh, GT, MaNQL, Phong)
PHONGBAN(MaPhong, TenPhong, TrPhong, NgayNhanChuc)

Chu trình: NHANVIEN.Phong → PHONGBAN.MaPhong và PHONGBAN.TrPhong → NHANVIEN.MaNV

graph LR NV[NHANVIEN] -->|Phong = MaPhong| PB[PHONGBAN] PB -->|TrPhong = MaNV| NV

Phát biểu: Trưởng phòng không chỉ phải là nhân viên (VD9) mà còn phải là nhân viên của chính phòng đó.

Nội dung:

∀pb ∈ PHONGBAN, ∃nv ∈ NHANVIEN:
  pb.TrPhong = nv.MaNV ∧ pb.MaPhong = nv.Phong

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
NHANVIEN	`-`	`-`	`+ (Phong)`
PHONGBAN	`+`	`-`	`+ (TrPhong)`

NHANVIEN - Sửa +(Phong): Khi nhân viên đang là trưởng phòng mà sửa sang phòng khác → vi phạm.

Ví dụ 16: Nhân viên chỉ được phân công vào dự án do phòng mình phụ trách

Quan hệ:

NHANVIEN(MaNV, HoTen, ..., Phong)
DUAN(MaDA, TenDA, ..., MaPhong) (MaPhong là phòng phụ trách dự án)
PHANCONG(MaNV, MaDA, ThoiGian)

Phân tích chu trình — Gọi:

A = π(MaNV, MaDA)(PHANCONG) — các cặp (nhân viên, dự án) thực tế được phân công.
B = π(MaNV, MaDA)(NHANVIEN ⋈ DUAN) — các cặp (nhân viên, dự án) mà phòng của nhân viên phụ trách.

Trường hợp	Ý nghĩa
`A ≡ B`	Nhân viên phải được phân công tất cả dự án do phòng phụ trách
`A ⊆ B`	Nhân viên chỉ được phân công vào dự án do phòng phụ trách (trường hợp này)
A và B độc lập	Không có ràng buộc — nhân viên có thể được phân công bất kỳ dự án nào

Nội dung (trường hợp A ⊆ B):

-- Cách 1 (dùng phép nối)
∀pc ∈ PHANCONG, ∃nvda ∈ (NHANVIEN ⋈ DUAN):
  nvda.MaNV = pc.MaNV ∧ nvda.MaDA = pc.MaDA

-- Cách 2 (tường minh)
∀pc ∈ PHANCONG, ∃nv ∈ NHANVIEN, ∃da ∈ DUAN:
  nv.Phong = da.MaPhong ∧ nv.MaNV = pc.MaNV ∧ da.MaDA = pc.MaDA

Bảng tầm ảnh hưởng:

	Thêm	Xóa	Sửa
NHANVIEN	`-`	`-`	`+ (Phong)`
DUAN	`-`	`-`	`+ (MaPhong)`
PHANCONG	`+`	`-`	`- (*)`

6. Bảng tầm ảnh hưởng tổng hợp

Khi có m ràng buộc trên n quan hệ, ta lập bảng tổng hợp:

	QH₁			QH₂			…	QHₙ
RBTV	T	X	S	T	X	S	…	T	X	S
R₁
R₂
…
Rₘ

7. Cài đặt RBTV trong CSDL

flowchart TD A[RBTV cần cài đặt] --> B{Bối cảnh trên mấy quan hệ?} B -->|1 quan hệ| C[Dùng CONSTRAINT\ntrong CREATE TABLE] B -->|Nhiều quan hệ| D[Dùng TRIGGER]

Loại RBTV	Cơ chế cài đặt	Ví dụ SQL
Miền giá trị	`CHECK` constraint	`CHECK (GT IN ('Nam', 'Nu'))`
Khóa chính	`PRIMARY KEY`	`PRIMARY KEY (MaNV)`
Unique	`UNIQUE`	`UNIQUE (TenPhong)`
Khóa ngoại	`FOREIGN KEY`	`FOREIGN KEY (TrPhong) REFERENCES NHANVIEN(MaNV)`
Liên quan hệ phức tạp	`TRIGGER`	Viết trigger kiểm tra sau INSERT/UPDATE/DELETE

8. Tổng kết

mindmap root((RBTV)) Giới thiệu Đảm bảo đúng ngữ nghĩa Đảm bảo nhất quán Đặc trưng Nội dung Bối cảnh Bảng tầm ảnh hưởng Phân loại 1 quan hệ Miền giá trị Liên thuộc tính Liên bộ Nhiều quan hệ Khóa ngoại Liên thuộc tính liên QH Liên bộ liên QH Thuộc tính tổng hợp Chu trình Cài đặt CONSTRAINT TRIGGER