MIS 第十一講 (數(shù)據(jù)庫設(shè)計)

1、 管理信息系統(tǒng)Management Information System主講：趙宇本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容數(shù)據(jù)庫設(shè)計 數(shù)據(jù)庫的三級組織結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計過程 數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計1part數(shù)據(jù)庫的三級組織結(jié)構(gòu)SPARC于1975年規(guī)定了數(shù)據(jù)庫三級體系結(jié)構(gòu)組織標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)庫劃分為內(nèi)模式、概念模式和外模式三級。數(shù)據(jù)庫的三級組織架構(gòu)內(nèi)模式，又稱存儲模式，具體描述數(shù)據(jù)如何組織、存儲在存儲介質(zhì)上。概念模式，簡稱模式，對數(shù)據(jù)庫的整體邏輯描述，并不涉及物理存儲。外模式，通常是模式的一個子集，故又稱外模式的子模式。外模式面向用戶，使用戶眼中的數(shù)據(jù)庫，故又稱外模式為用戶視圖。2part數(shù)據(jù)庫的設(shè)計過程數(shù)據(jù)庫設(shè)計(Databas

2、e Design)是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求）。數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程01需求分析需求分析是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程的第一步，需求分析主要收集信息并對信息進(jìn)行分析和整理，從而為后續(xù)的各個階段提供充足的信息。02概念結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)是根據(jù)用戶需求設(shè)計數(shù)據(jù)庫的概念數(shù)據(jù)模型，概念模型獨立于具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它是從用戶的角度看數(shù)據(jù)庫，反映用戶的現(xiàn)實環(huán)境。03數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計將概念數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成特定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）所支持的數(shù)據(jù)模型，目前使用最廣的為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。04數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計物理結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計師為數(shù)據(jù)模型選擇適當(dāng)?shù)拇鎯Y(jié)構(gòu)和存取方法，以獲得最佳存儲效率。物理結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容是：確定庫文件的組織形式和存儲介質(zhì)分配。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，主要是針對上述三種模式設(shè)計。人們通過不斷地努力和探索，提出了各種數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法，其中比較著名的有新奧爾良方法。3part數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計，基于系統(tǒng)分析得到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。nE-R法的基本思想在將一個組織的有關(guān)數(shù)據(jù)組成為數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)所接受的模型前，先設(shè)計一個概念性的數(shù)據(jù)模型即E-R圖，用該模型反映顯示世界的事物與事物之間的聯(lián)系，而與存儲結(jié)構(gòu)、存取方法無關(guān)。然后，再將E-R圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。E-R法（Entity

4、-Relation Approach, 實體-聯(lián)系法）n實體聯(lián)系模型(E-R模型)實體聯(lián)系模型反映的是現(xiàn)實世界中的事物及其相互聯(lián)系。E-R圖實體實體聯(lián)系聯(lián)系屬性屬性老老師師學(xué)學(xué)生生教教學(xué)號學(xué)號姓名姓名專業(yè)專業(yè)班級班級職稱職稱性別性別姓名姓名工號工號ER模型圖例模型圖例n實體指現(xiàn)實世界中存在的可以獨立考慮、使用的對象。即現(xiàn)實世界中存在的“人”或“物”。例如學(xué)生、教師都是實體。n實體集同型實體的集合稱為實體集，例如全體學(xué)生。E-R模型的基本成分學(xué)學(xué)生生學(xué)號學(xué)號姓名姓名專業(yè)專業(yè)班級班級n實體實體是具有公共性質(zhì)的可相互區(qū)別的現(xiàn)實世界對象的集合。實體可以是具體的，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。n實例實體中的

5、每個具體的記錄值（一行數(shù)據(jù)），比如學(xué)生實體中的每個具體的學(xué)生，我們稱之為實體的一個實例。實體與實例n屬性表示實體或聯(lián)系的某種特征。一個實體往往可以有若干個屬性。例如，學(xué)生作為實體有學(xué)號、姓名、專業(yè)、性別等屬性。對于屬性的確定是根據(jù)所研究的問題、所研究的目的而定，不同的目的所確定的屬性可能不同。例如：從管理學(xué)生成績的角度出發(fā)，學(xué)生的屬性只取班級、學(xué)號、姓名就可以了，而從管理學(xué)生德育的角度出發(fā)，則還要有性別、政治面貌、家庭地址等屬性。E-R模型的基本成分學(xué)學(xué)生生學(xué)號學(xué)號姓名姓名專業(yè)專業(yè)性別性別n聯(lián)系是指兩個實體或多個實體之間的關(guān)系。例如：部門與職工的從屬關(guān)系、學(xué)生與課程的學(xué)習(xí)關(guān)系、部件與零件的組裝

6、關(guān)系等。E-R模型的基本成分職工職工領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)廠長廠長管理管理工廠工廠111n工廠工廠供應(yīng)供應(yīng)m產(chǎn)品產(chǎn)品用戶用戶np一元聯(lián)系一元聯(lián)系二元聯(lián)系二元聯(lián)系三元聯(lián)系三元聯(lián)系基本-圖要點例：學(xué)生選修課程學(xué)生學(xué)生課程課程選修選修姓名姓名學(xué)號學(xué)號系別系別課程名課程名先修課先修課學(xué)分學(xué)分成績成績用矩形表示實體集，在用矩形表示實體集，在框內(nèi)寫上實體名框內(nèi)寫上實體名用橢圓表示實體的屬用橢圓表示實體的屬性性用無向邊把實用無向邊把實體與其屬性連體與其屬性連接起來接起來用菱形表示實體間的用菱形表示實體間的聯(lián)系聯(lián)系將參與聯(lián)系的實體用線段將參與聯(lián)系的實體用線段連接連接兩個實體集間的聯(lián)系老老師師學(xué)學(xué)生生教教學(xué)號學(xué)號姓名姓名專業(yè)

7、專業(yè)班級班級職稱職稱性別性別姓名姓名工號工號實體集間的聯(lián)系n一對一聯(lián)系若對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為1:1關(guān)系。廠長工廠領(lǐng)導(dǎo)11實體集間的聯(lián)系n一對多聯(lián)系若對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n(n1)個實體與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多的聯(lián)系，記為1:n或n:1關(guān)系。倉庫產(chǎn)品儲存1n實體集間的聯(lián)系n多對多聯(lián)系若對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n(n1)個實體與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A也有m(m

8、1)個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B具有多對多聯(lián)系，記為m:n關(guān)系。學(xué)生課程學(xué)習(xí)mnn用E-R法建立概念模型的主要步驟（1）確定E-R模型包含的實體（2）根據(jù)分析，建立系統(tǒng)的局部E-R模型（3）將局部E-R模型綜合為系統(tǒng)的總體E-R模型 在綜合局部E-R模式的過程中，應(yīng)盡可能合并對應(yīng)地部分，保留特殊的部分，刪除冗余部分，必要時對模式進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模η笫鼓Ｊ胶喢髑逦?。局部E-R模式的集成并不限于兩個局部E-R模式的集成，可以推廣到多個局部E-R模式的集成，多個局部E-R模式的集成比較復(fù)雜，一般用計算機(jī)輔助設(shè)計工具進(jìn)行。概念模型的E-R圖描述n用E-R法建立概念模型的主要步驟（1）確定E-

9、R模型包含的實體（2）根據(jù)分析，建立系統(tǒng)的局部E-R模型（3）將局部E-R模型綜合為系統(tǒng)的總體E-R模型 在綜合局部E-R模式的過程中，應(yīng)盡可能合并對應(yīng)地部分，保留特殊的部分，刪除冗余部分，必要時對模式進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，力求使模式簡明清晰。局部E-R模式的集成并不限于兩個局部E-R模式的集成，可以推廣到多個局部E-R模式的集成，多個局部E-R模式的集成比較復(fù)雜，一般用計算機(jī)輔助設(shè)計工具進(jìn)行。概念模型的E-R圖描述nE-R模型向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換的步驟在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，每一數(shù)據(jù)庫文件表示為一個關(guān)系。一個實體轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系(數(shù)據(jù)表),實體的屬性即為關(guān)系的屬性。若實體間聯(lián)系是1:1，可以將雙方實體中的任意一

10、個主碼放入另一個關(guān)系模式中作為屬性。若實體間聯(lián)系是1:n，則將1方實體類型的主碼和聯(lián)系產(chǎn)生的屬性放入N方實體的關(guān)系模式中。 若實體間聯(lián)系是m:n，則將聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實體類型的主碼加上聯(lián)系類型的屬性。E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實例運(yùn)動員運(yùn)動員編號編號姓名姓名性別性別名次名次順序順序11運(yùn)動員運(yùn)動員（編號編號，姓名，性別，名次），姓名，性別，名次） 職工職工工號工號姓名姓名年齡年齡性別性別領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)1N職工職工（工號工號，姓名，年齡，性別，姓名，年齡，性別，經(jīng)理工號經(jīng)理工號） ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實例零件零件零件號零件號零件名零件名規(guī)規(guī)格格數(shù)量數(shù)量

11、組成組成MN倉庫倉庫商品商品商店商店倉庫號倉庫號倉庫名倉庫名地址地址數(shù)量數(shù)量商店號商店號商品名商品名商品號商品號商店名商店名日期日期進(jìn)貨進(jìn)貨MNP零件（零件（零件號零件號，零件名，規(guī)格），零件名，規(guī)格）組成（組成（零件號零件號，子零件號子零件號，數(shù)量），數(shù)量） 倉庫（倉庫（倉庫號倉庫號，倉庫名，地址），倉庫名，地址）商店（商店（商店號商店號，商店名），商店名）商品（商品（商品號商品號，商品名），商品名）進(jìn)貨（進(jìn)貨（商店號商店號，商品名商品名，倉庫號倉庫號，日期，數(shù)，日期，數(shù)量）量） 有如下運(yùn)動隊和運(yùn)動會兩個方面的實體：運(yùn)動隊方面運(yùn)動隊：隊名、教練姓名、隊員姓名隊員：隊名、隊員姓名、性別、項名其中，一個運(yùn)動隊有多個隊員，一個隊員僅屬于一個運(yùn)動隊，一個隊一般有一個教練。運(yùn)動會方面運(yùn)動隊：隊編號、隊名、教練姓名項目：項目名、參加運(yùn)動隊編號、隊員姓名、性別、比賽場地其中，一個項目可由多個隊參加，一個運(yùn)動員可參加多個項目，一個項目一個比賽場地。請完成如下設(shè)計：分別設(shè)計運(yùn)動隊和運(yùn)動會兩個局部-圖。將他們合并為一個全局-圖。E-R圖練習(xí)1E-R圖練習(xí)1解答E-R圖練習(xí)1解答E-R圖練習(xí)2凱越集團(tuán)為了提升管理效能，現(xiàn)決定建立管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)中存在3個實體集：一是“商店”實體集，屬性有商店