結(jié)果等概念與知識(shí)建立E-R圖（根據(jù)具體語(yǔ)義）把E-R圖轉(zhuǎn)

1、重點(diǎn) ： 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟、關(guān)鍵、任務(wù)、結(jié)果等概念與知識(shí) 建立E-R圖（根據(jù)具體語(yǔ)義） 把E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)需要建立數(shù)據(jù)模型與功能模型。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法介紹規(guī)范設(shè)計(jì)方法：運(yùn)用軟件工程的思想和方法，給出了各種設(shè)計(jì)遵則和規(guī)程的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法稱為規(guī)范設(shè)計(jì)方法。 1 1、新奧爾良（New Orleans）法。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段： （1）、需求分析分析用戶需求。 （2）、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行信息分析和定義。 （3）、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （4）、物理設(shè)計(jì)進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2、規(guī)范設(shè)計(jì)法。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為六個(gè)階段： （1）

2、、需求分析 （2）、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （3）、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （4）、數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì) （5）、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)施 （6）、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)2一、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述1、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)針對(duì)具體應(yīng)用環(huán)境，建立一個(gè)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。2、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)（邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）數(shù)據(jù)庫(kù)的行為特性設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)子模式）數(shù)據(jù)庫(kù)的物理模式設(shè)計(jì)（存儲(chǔ)模式、存取方法）3、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)硬件、軟件、干件（技術(shù)與管理的界面）的結(jié)合。 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)密切結(jié)合。34、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法手工試湊法規(guī)范設(shè)計(jì)法5、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟（階段）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工具與CASE工具需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施運(yùn)行與

3、維護(hù)4二、需求分析 任務(wù)：調(diào)查處理對(duì)象，了解現(xiàn)行系統(tǒng)概況，收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，明確用戶對(duì)將要建立的數(shù)據(jù)庫(kù)的信息需求和處理需求（數(shù)據(jù)需求、加工要求、完整性、一改要求、性能要求等）。 方法：分析和表達(dá)用戶需求常采用的方法自頂向下和自底向上兩類方法，其中最為實(shí)用的是自頂向下的結(jié)構(gòu)化分析（Structured Analysis，簡(jiǎn)稱SA）方法。 結(jié)果：形成系統(tǒng)需求說(shuō)明書(shū)，包括數(shù)據(jù)字典框架、數(shù)據(jù)流圖、系統(tǒng)功能框圖及其說(shuō)明，它將作為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)全過(guò)程的重要依據(jù)。數(shù)據(jù)字典包括數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理過(guò)程。 5三、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 任務(wù)：產(chǎn)生反映組織需求的數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型，它獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于具體

4、的DBMS。 方法：自頂向下、自底向上、逐步擴(kuò)張和混合策略。 工具：E-R圖。 步驟：數(shù)據(jù)抽象局部概念模式全局概念模式概念模式評(píng)價(jià)和改進(jìn)。 結(jié)果：完成局部概念模式描述（局部E-R圖）和全局概念模式描述（全局E-R圖），提交修改后的數(shù)據(jù)清單和業(yè)務(wù)活動(dòng)清單。6四、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 任務(wù)：把概念模型轉(zhuǎn)換為與選用的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即從概念模型導(dǎo)出特定DBMS可處理的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)（包括模式和子模式）。 步驟：將E-R圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型優(yōu)化設(shè)計(jì)用戶子模式。 結(jié)果：形成邏輯結(jié)構(gòu)說(shuō)明書(shū)，包括應(yīng)用設(shè)計(jì)指南、物理設(shè)計(jì)指南、關(guān)系模式及子模式集合及其相關(guān)說(shuō)明（訪問(wèn)方式、查詢路徑、處理

5、要求、約束條件和數(shù)據(jù)傳輸量）。7E-R圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換（1）一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。（2）一個(gè)聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式與聯(lián)系相連的各個(gè)實(shí)體的碼及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，關(guān)系的碼則根據(jù)聯(lián)系類型來(lái)確定。1：1聯(lián)系，每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的碼1：n聯(lián)系， n端實(shí)體的碼是關(guān)系的碼m：n聯(lián)系，m端實(shí)體的碼與n端實(shí)體的碼的組合構(gòu)成關(guān)系的碼多元聯(lián)系，各實(shí)體碼的組合為關(guān)系的碼（3）具有相同碼的關(guān)系可合并 8五、物理設(shè)計(jì)1、物理設(shè)計(jì)通常分為兩步 （1）確定數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)（物理設(shè)備上的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)） （2）對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià) 2、常見(jiàn)的存取方法索引方法

6、（B+數(shù)索引）；聚簇（Cluster）方法；HASH方法3、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)具體包括：關(guān)系、索引、聚簇、日志、備份等的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；9 任務(wù)：為已經(jīng)確定的邏輯結(jié)構(gòu)選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，包括確定數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，選擇存取方法，設(shè)計(jì)索引和入口，并進(jìn)行有關(guān)安全性、完整性、一致性的設(shè)計(jì)和應(yīng)用設(shè)計(jì)。這個(gè)階段的工作與具體的DBMS密切相關(guān)。 步驟：存儲(chǔ)格式設(shè)計(jì)存儲(chǔ)方法設(shè)計(jì)訪問(wèn)方法設(shè)計(jì)完整性、安全性設(shè)計(jì)應(yīng)用設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)物理設(shè)計(jì)。 結(jié)果：形成物理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)中包括存儲(chǔ)格式、存儲(chǔ)位置、訪問(wèn)方法、交互界面和輸入/輸出格式說(shuō)明。 10六、數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段的兩項(xiàng)重要工作 1）數(shù)據(jù)的載入2）應(yīng)用

7、程序的編碼和調(diào)試任務(wù)：根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)上建立數(shù)據(jù)庫(kù)并完成其應(yīng)用開(kāi)發(fā)，裝入數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)試和試運(yùn)行。另外，還要借助DBMS提供的手段設(shè)計(jì)故障恢復(fù)方案。步驟：定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)裝載編制、試調(diào)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行。結(jié)果：初步完成實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。 117、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù) 任務(wù)：數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性控制，監(jiān)測(cè)并改善數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。如果需要，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu)，擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，改正運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)工作又分為日常維護(hù)、定期維護(hù)和故障維護(hù)幾種。 結(jié)果：開(kāi)發(fā)任務(wù)基本完成，交付一個(gè)軟件系統(tǒng)和技術(shù)文檔。技術(shù)文檔包括系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)、技術(shù)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。1

8、2E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換 1、E-R圖簡(jiǎn)介 E-R圖有三個(gè)基本成分： a、矩形框，用于表示實(shí)體類型； b、菱形框，用于表示聯(lián)系類型； c、橢圓型框，用于表示實(shí)體類型和聯(lián)系類型的屬性。 相應(yīng)的命名均記入個(gè)框中。對(duì)于是關(guān)鍵字的屬性，在屬性名下畫(huà)一條橫線。實(shí)體與屬性之間，聯(lián)系和屬性之間用直線連接；聯(lián)系類型與其實(shí)體類型之間也以直線連接，用來(lái)表示他們之間的聯(lián)系，并在直線端部標(biāo)注聯(lián)系的類型。13兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系類型可分為三類：（1）、一對(duì)一的聯(lián)系（1：1）如果實(shí)體A中的每一個(gè)實(shí)例在實(shí)體B中至多有一個(gè)實(shí)例與之相關(guān)聯(lián)，則稱實(shí)體A與實(shí)體B具有一對(duì)一的聯(lián)系，記為1：1。例如，部門(mén)和經(jīng)理之間的聯(lián)系（假設(shè)一個(gè)部

9、門(mén)只有一個(gè)經(jīng)理）、工廠和廠長(zhǎng)之間，如下圖： 工廠領(lǐng)導(dǎo)廠長(zhǎng)經(jīng)理管理部門(mén)111114（2）、一對(duì)多的聯(lián)系（1：n） 如果實(shí)體A中的每一個(gè)實(shí)例在實(shí)體B中有n個(gè)實(shí)例與之相關(guān)聯(lián)，而實(shí)體B中的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體A中最多只有一個(gè)實(shí)例與之相關(guān)聯(lián)，則稱實(shí)體A與實(shí)體B是一對(duì)多的聯(lián)系，記為1：n。例如，班級(jí)和學(xué)生。如下圖：班級(jí)屬于學(xué)生1n15（3）、多對(duì)多的聯(lián)系（m：n） 如果實(shí)體A中的每一個(gè)實(shí)例在實(shí)體B中有n個(gè)實(shí)例與之相關(guān)聯(lián)，而實(shí)體B中的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體A中有m個(gè)實(shí)例與之相關(guān)聯(lián)，則稱實(shí)體A與實(shí)體B是一對(duì)多的聯(lián)系，記為m：n。例如，學(xué)生實(shí)體具有學(xué)號(hào)、姓名、專業(yè)、班級(jí)等屬性；教師實(shí)體有職號(hào)、姓名、性別、職稱等屬性，他們之間

10、的聯(lián)系類型為m：n，E-R圖描述如下：性別姓名職號(hào)職稱班級(jí)專業(yè)姓名學(xué)號(hào)老師學(xué)生教nm16 以上例子是兩個(gè)實(shí)體之間的E-R圖?，F(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性導(dǎo)致了實(shí)體聯(lián)系的復(fù)雜性，表現(xiàn)在E-R圖上除了上面兩個(gè)實(shí)體集之間的1：1、1：n和m：n的聯(lián)系外，還有同一實(shí)體集內(nèi)部的二元聯(lián)系，三個(gè)或三個(gè)以上的實(shí)體集的多元聯(lián)系。 同一個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系： 比如說(shuō)職工實(shí)體集中的領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系是1：n的，而職工實(shí)體集中的婚姻聯(lián)系是1：1的，零件之間存在著m：n的組合關(guān)系。這些關(guān)系的體現(xiàn)如下圖：職工領(lǐng)導(dǎo)職工婚姻零件組成1nn1nm17三個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系： 一個(gè)商店允許有多位顧客，每位顧客有多位服務(wù)員為其服務(wù)，一位服務(wù)員只能

11、服務(wù)于一家商店，因此商店、顧客和服務(wù)員之間的聯(lián)系就可以用1：n：m來(lái)表示。一個(gè)廠家可以提供給多個(gè)產(chǎn)品多個(gè)零件，而每個(gè)產(chǎn)品可以使用多個(gè)廠家提供的零件，每個(gè)零件可以由不同的供應(yīng)商供給，因此可以看出廠家、產(chǎn)品和零件之間是m：n：p的多對(duì)多聯(lián)系。 這兩種關(guān)系的聯(lián)系如下圖：商店服務(wù)顧客服務(wù)員零件組成廠家產(chǎn)品nm1mnp182、ER模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則 ER圖中的主要成分是實(shí)體類型和聯(lián)系類型，轉(zhuǎn)換規(guī)則就是如何把實(shí)體類型、聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式。（1）、實(shí)體類型的轉(zhuǎn)換。 將每個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性即為關(guān)系模式的屬性，實(shí)體標(biāo)識(shí)符即為關(guān)系的碼。如下圖，轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式為：教師（教師號(hào)，姓名，

12、出生年月）。教師教師號(hào)姓名出生年月19（2）、聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換： 、若實(shí)體間聯(lián)系是1：1，可以在兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的兩個(gè)關(guān)系模型中任意一個(gè)關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的碼（作為外碼）和聯(lián)系類型的屬性。 、若實(shí)體間聯(lián)系是1：n，則在n端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模型中加入1端實(shí)體類型的碼（作為外碼）和聯(lián)系類型的屬性。 、若實(shí)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(shí)體類型的碼加上聯(lián)系類型的屬性，而其碼為兩端實(shí)體碼的組合。20 例1 下面對(duì)二元聯(lián)系的1：1，1：n，m：n三種情況分別舉例。 設(shè)教育系統(tǒng)中學(xué)校和校長(zhǎng)有1：1的聯(lián)系，其ER圖如下，在其轉(zhuǎn)化過(guò)程中，學(xué)校和校長(zhǎng)各為一個(gè)關(guān)系

13、模式。職稱年齡性別姓名任職年月學(xué)校校長(zhǎng)任職校名電話地址21 如果常用的查詢是從學(xué)校查詢其校長(zhǎng)，那么在學(xué)校模式中加入校長(zhǎng)名和任職年月，其關(guān)系模式設(shè)計(jì)如下：學(xué)校（校名，地址，電話，校長(zhǎng)名，任職年月）校長(zhǎng)（姓名，性別，年齡，職稱） 如果常用的查詢是從校長(zhǎng)查詢學(xué)校，那么在校長(zhǎng)的模式中加入學(xué)校名和任職年月，其關(guān)系模式設(shè)計(jì)如下：校長(zhǎng)（姓名，性別，年齡，職稱，學(xué)校名，任職年月）學(xué)校（校名，地址，電話） 22 設(shè)車(chē)間與職工之間是1：n的聯(lián)系，其ER圖如下，在其轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，先將兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成兩個(gè)關(guān)系模式，然后在職工中加入車(chē)間號(hào)和聘期兩個(gè)屬性，形成下面的關(guān)系模式： 車(chē)間（車(chē)間號(hào)，車(chē)間名，電話） 職工（工號(hào)，

14、姓名，性別，年齡，車(chē)間號(hào)，聘期） 年齡性別姓名工號(hào)聘期車(chē)間職工工作車(chē)間號(hào)電話地址名23 設(shè)學(xué)生S和課程C之間的聯(lián)系是m：n，其ER圖如下，各個(gè)屬性分別表示的含義為：S學(xué)號(hào)，SNAME學(xué)生姓名，AGE年齡，SEX性別，C課程號(hào)，CNAME課程名稱，TESCHER任課教師，GRADE成績(jī)。轉(zhuǎn)換時(shí)先將兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成兩個(gè)關(guān)系模式，然后將m：n聯(lián)系也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實(shí)體的標(biāo)識(shí)符和聯(lián)系類型，即形成下面三個(gè)模式： S（S，SNAME，AGE，SEX）C（C，CNAME，TESCHER）SC（S，C，GRADE） SEXTEACHERCNAMECSAGESNAMEGRADESCSC24例2三元

15、聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換 不管聯(lián)系類型是何種方法，總是將三元聯(lián)系類型或者多元聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為各實(shí)體類型的碼加上聯(lián)系類型的屬性，而碼為各實(shí)體碼的組合。 有三個(gè)實(shí)體：供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件，其中各實(shí)體的屬性如下： 供應(yīng)商（供應(yīng)商號(hào)，姓名，城市） 項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)，項(xiàng)目名稱，城市） 零件（零件號(hào)，零件名稱，零件顏色，零件數(shù)目） 25 因?yàn)橐粋€(gè)供應(yīng)商可以供給多個(gè)項(xiàng)目多種零件，而每個(gè)項(xiàng)目可以使用多個(gè)供應(yīng)商提供的零件，每種零件可以由不同的供應(yīng)商供給，因此可以看出供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件之間是m：n：p的多對(duì)多聯(lián)系，供應(yīng)的一個(gè)屬性是日期。其ER圖如下， snocitysnamejnamecityjnocolorpnopnameWeight 日期日期供應(yīng)商SCW零件npm26根據(jù)規(guī)則可以轉(zhuǎn)換成如下的四個(gè)關(guān)系模式： 供應(yīng)商（供應(yīng)商號(hào)，姓名，城市） 項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)，項(xiàng)目名稱，城市） 零件（零件號(hào)，零件名稱，零件顏色，零件數(shù)目） 供應(yīng)（供應(yīng)商，號(hào)項(xiàng)目，號(hào)零件號(hào)，日期）27四、數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的結(jié)果不是惟一確定的。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的性能，還應(yīng)該適當(dāng)?shù)匦薷?、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。具體的優(yōu)化步驟如下： 確定數(shù)據(jù)依賴。 對(duì)各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余聯(lián)系。 確定關(guān)系模式分別屬于第幾范式。 分析模式是否適用于應(yīng)用環(huán)境，從而確定是否要對(duì)某些