lecture3信息模型與數(shù)據(jù)庫設計公開課一等獎省優(yōu)質課大賽獲獎課件

TsinghuaUniversity應用軟件系統(tǒng)分析與設計柴躍廷清華大學自動化系1第三章信息模型與數(shù)據(jù)庫設計深入分析各類應用軟件可知：各種應用軟件都是圍繞數(shù)據(jù)展開，數(shù)據(jù)規(guī)劃與管理是系統(tǒng)關鍵。同時，對于特定應用領域，由數(shù)據(jù)反應出來各類信息及其相互關系是相對穩(wěn)定，而處理各種問題所進行處理是多變，所以，信息模型與數(shù)據(jù)庫設計技術，是開發(fā)大型應用軟件系統(tǒng)，尤其是各類信息系統(tǒng)關鍵與關鍵2第三章信息模型與數(shù)據(jù)庫設計問題提出信息模型概念建立信息模型方法基于信息模型數(shù)據(jù)庫設計方法3背景：某企業(yè)客戶訂貨系統(tǒng)，包括主要信息有：客戶信息：編號（CNO）、名稱（CNAME）、地址（CADDR）；產品信息：編號（PNO）、名稱（PNAME）、單價（PCOST）訂單信息：編號（ONO）、客戶編號（CNO）、訂購數(shù)量（OQTY）。該系統(tǒng)目標是能夠方便地對客戶、訂單及產品信息進行增、刪、查、改等管理。信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出問題：怎樣設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫？4信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案一：設計一張表統(tǒng)計客戶、訂單及產品信息：CNO、CNAME、CADDR、ONO、PNO、PNAME、PCOST、OQTY

C1CN1CADR1O1P1PN1PC1OQ1

C1CN1CADR1O1P2PN2PC2OQ2

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C2CN2CADR2O3P1PN1PC1OQ45信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案一：設計一張表統(tǒng)計客戶、訂單及產品信息：CNO、CNAME、CADDR、ONO、PNO、PNAME、PCOST、OQTY

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C2CN2CADR2O3P1PN1PC1OQ4存在問題：（1）假如刪除訂單信息，則產品信息也將刪除，稱為刪除異常；（2）假如沒有訂單，則無法增加產品信息，稱為插入異常；（3）客戶、訂單、產品信息冗余，會引發(fā)數(shù)據(jù)不一致6信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案一：設計一張表統(tǒng)計客戶、訂單及產品信息：ONO、PNO、CNO、CNAME、CADDR、PNAME、PCOST、OQTYO1P1C1CN1CADR1PN1PC1OQ1

O2P2C1CN1CADR1PN2PC2OQ2O3P3C1CN1CADR1PN3PC3OQ3O4P1C2CN2CADR2PN1PC1OQ4存在問題原因：區(qū)分每一條統(tǒng)計關鍵字是（ONO、PNO），而產品信息（PNAME、PCOST）原來能夠由PNO唯一確定，也就是說，產品信息并不完全依賴于訂單編號，這是引發(fā)插入及刪除異常原因。7信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案一：設計一張表統(tǒng)計客戶、訂單及產品信息：ONO、PNO、CNO、CNAME、CADDR、PNAME、PCOST、OQTYO1P1C1CN1CADR1PN1PC1OQ1

O2P2C1CN1CADR1PN2PC2OQ2O3P3C1CN1CADR1PN3PC3OQ3O4P1C2CN2CADR2PN1PC1OQ4方案一改進辦法：將原來一張表分解為三張表，分別為訂單信息、產品信息、訂單細節(jié)（用于聯(lián)絡產品與訂單。8信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案二：用訂單信息、產品信息及訂單細節(jié)三張表存放客戶訂貨系統(tǒng)信息：訂單信息CADRONOCNOCNAMEPCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY9信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案二：用訂單信息、產品信息及訂單細節(jié)三張表存放客戶訂貨系統(tǒng)信息：訂單信息CADRONOCNOCNAMEPCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY

存在問題：（1）假如刪除訂單信息，則客戶信息也將刪除，稱為刪除異常；（2）假如沒有訂單，則無法增加客戶信息，稱為插入異常；（3）客戶信息冗余，會引發(fā)數(shù)據(jù)不一致10信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案二：用訂單信息、產品信息及訂單細節(jié)三張表存放客戶訂貨系統(tǒng)信息：訂單信息CADRONOCNOCNAMEPCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY

存在問題原因：區(qū)分每一條訂單統(tǒng)計關鍵字是ONO，而客戶信息（CNAME、CNAME）原來能夠由CNO唯一確定，也就是說，客戶信息并不完全依賴于訂單編號，這是引發(fā)插入及刪除異常原因。11信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案二：用訂單信息、產品信息及訂單細節(jié)三張表存放客戶訂貨系統(tǒng)信息：訂單信息CADRONOCNOCNAMEPCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY

方案二改進辦法：將原來訂單信息表分解為訂單信息和客戶信息表。12信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案三：用訂單信息、產品信息、客戶信息及訂單細節(jié)四張表存放客戶訂貨系統(tǒng)信息：PCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY訂單信息ONOCNOCADRCNOCNAME客戶信息13信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：問題提出方案三處理問題原因：（1）在訂單信息、產品信息、客戶信息及訂單細節(jié)四張表中，其中訂單信息、產品信息、客戶信息分別反應了客觀存在實體，而訂單細節(jié)反應了訂單與產品之間聯(lián)絡（實體之間聯(lián)絡）（2）描述現(xiàn)實世界中實體及其關聯(lián)是建立信息模型關鍵思想14信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：信息模型概念數(shù)據(jù)與信息信息三模式信息模型15信息模型概念：數(shù)據(jù)與信息比如，北京市區(qū)號為“010”，字符串“010”只有賦予“區(qū)號”這個含義時才稱其為是一個數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)能夠有各種類型，比如數(shù)字、符號、文本、圖像、聲音等。數(shù)字又能夠是整數(shù)、實數(shù)等任何有含義或能夠賦予含義表示形式都可稱其為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是指事實、概念或指令某種規(guī)格化方式表示，適于人或自動裝置進行通信、解釋或處理16信息模型概念：數(shù)據(jù)與信息信息是對數(shù)據(jù)進行加工處理而得到知識。比如，假如“010”表示區(qū)號，我們會從“010”這個數(shù)據(jù)中得知，北京市區(qū)號為“010”這個知識。17信息模型概念：數(shù)據(jù)和信息區(qū)分與聯(lián)絡不一樣信息可能產生于同一數(shù)據(jù)(集)，不一樣數(shù)據(jù)可能會產生某個有用信息。比如，在某企業(yè)中，假如描述職員屬性有：編號、姓名、工資、所在部門；描述部門屬性有：編號、名稱；描述項目標屬性有：項目號、名稱、開工日期、完工日期、部門號。那么“該企業(yè)每個月工資總額”這個信息起源于每個職員“工資”這個數(shù)據(jù)集總和?！霸撈髽I(yè)中月工資高于1000元人數(shù)”這個信息一樣起源于“工資”這個數(shù)據(jù)集。而“某個人所負擔全部項目中完工日期最早項目”這個信息則起源于與職員、項目相關不一樣數(shù)據(jù)綜合。18信息模型概念：數(shù)據(jù)和信息區(qū)分與聯(lián)絡數(shù)據(jù)所表示含義能夠被了解為是最原始信息，由各種數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)集及其相互關系反應出來知識能夠認為是復合信息。由此可見，信息是一個知識表示與表示，或者說是現(xiàn)實世界中事物、概念一個語義上或邏輯上表示。它是詳細數(shù)據(jù)一個概括與抽象，與詳細數(shù)據(jù)值或量及其類型無關。

19信息模型概念：信息三模式在應用軟件開發(fā)實踐中，通常從兩種不一樣角度或采取兩種不一樣觀點來規(guī)劃系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)，這就是用戶觀點（用戶模式）和計算機觀點（內部模式）。20信息三模式：用戶模式

基于用戶觀點來規(guī)劃系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)時，往往針對用戶所要處理問題，以其希望輸入/輸出信息（比如，各種屏幕和報表內容與格式）對數(shù)據(jù)資源進行定義，通常稱其為用戶模式或外部模式。21信息三模式：用戶模式特點（1）能夠準確地處理用戶所關心問題；（2）數(shù)據(jù)規(guī)劃就事論事，沒有完整、全方面地描述問題空間中實體屬性及實體之間相互關系；（3）極難或不可能在原來基礎上進行擴充或適應需求改變。假如擴充或適應需求改變，需要設計專門數(shù)據(jù)結構，可能會造成系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)冗余、不一致，以致于混亂。22信息三模式：內部模式

基于計算機觀點來規(guī)劃系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)時，通常在特定計算機環(huán)境下(比如，特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和編程環(huán)境)對數(shù)據(jù)資源進行定義，這時主要考慮是數(shù)據(jù)存貯與檢索方便、快速，以及外存空間分配與使用效益，通常稱之為數(shù)據(jù)模型或內部模式23信息三模式：內部模式特點（1）內部模式是問題空間中事物、概念抽象化表示，不一定含有一一對應關系，它通常是以計算機語言描述，不利于與用戶進行充分交流；（2）當特定計算機環(huán)境發(fā)生改變時，對應數(shù)據(jù)結構及其組織方式必須伴隨進行改變；（3）當需求改變時，會產生與基于用戶觀點規(guī)劃系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)時類似問題，即不利于系統(tǒng)需求改變24信息三模式：概念模式

既然用戶模式和內部模式都不能很好地處理應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)劃問題，那么就必須尋找一個新處理方案，既能夠充分反應問題空間中各種事物、概念，滿足所要處理問題，被用戶充分地了解與接收，又能比較方便地轉化為特定計算機環(huán)境下數(shù)據(jù)模型。同時又能靈活地適應需求改變，便于系統(tǒng)擴充和處理新問題。這就是所謂概念模式，也是建立信息模型需求所在。

25信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：信息模型信息模型是問題空間中相關事物、概念及其相互聯(lián)絡抽象——實體及其相互關系一個規(guī)范化描述，反應系統(tǒng)中各類信息及其相互關系。

26信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：信息模型信息模型要處理主要問題是：①表示問題空間中各種相關事物、概念及其相互關系，易于為用戶所了解與接收；②易于轉化為特定計算機環(huán)境下系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)模型；③能夠充分反應問題空間中各類信息及其相互關系。27信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：信息模型信息模型顯著特點在于：（1）提供信息及其相互關系一致定義，從而用來集成、共享、管理問題空間中數(shù)據(jù)，保持系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性和一致性；（2）能夠方便地轉化成用戶模型和數(shù)據(jù)模型。（3）易于擴充與修改。28信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：信息模型由信息模型概念可知，信息模型位于現(xiàn)實世界（問題空間）與數(shù)據(jù)世界之間，起著承上啟下作用。我們將表征信息及其相互關系思維空間稱為信息世界?，F(xiàn)實世界、信息世界、數(shù)據(jù)世界表示了應用軟件開發(fā)過程中不一樣思維空間和抽象層次。表示了自然語言向計算機語言轉化過程。各自都有不一樣內涵與作用。三者之間又相互關聯(lián)、相互轉化，互為一體。29信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：信息模型客觀事物問題域概念域現(xiàn)實世界文件數(shù)據(jù)項記錄數(shù)據(jù)世界實體關系屬性信息世界應用系統(tǒng)用戶模型數(shù)據(jù)模型信息模型30信息模型與數(shù)據(jù)庫設計：建立信息模型方法ER方法IDEF1X方法31建立信息模型方法：ER方法ER方法概念ER方法基本要素ER方法建模過程32ER方法：概念ER(EntityRelationship)方法就是實體—聯(lián)絡方法，用于描述和定義系統(tǒng)中信息及其內在聯(lián)絡，建立系統(tǒng)信息模型ER方法使用ER圖描述信息模型，該方法簡便、有效，是當前進行數(shù)據(jù)庫設計普遍方法33ER方法：基本要素實體屬性聯(lián)絡34ER方法基本要素：實體

實體是現(xiàn)實世界中含有相同屬性和特征事物或概念集合，集合中每個元素稱為該實體一個實例。比如，用戶、車輛、貨物等均可視為是實體。其中，某個用戶“A”是用戶實體一個實例。35ER方法基本要素：實體實體用長方形表示，并在框內注明實體名稱。用戶36ER方法基本要素：屬性屬性用來描述實體某種性質和特征。屬性與詳細實體相聯(lián)絡。比如，“用戶”實體含有屬性“編號”和“名稱”等。

37ER方法基本要素：屬性屬性用橢圓形表示，并標出實體與屬性之間聯(lián)絡。用戶編號名稱38ER方法基本要素：聯(lián)絡實體之間聯(lián)絡能夠是：一對一（1:1）一對多（1:m）多對多（m:n）

用菱形表示實體間聯(lián)絡，在菱形框內注明聯(lián)絡名，并用無向邊將菱形分別與相關實體相聯(lián)絡39實體之間聯(lián)絡：1：11:1聯(lián)絡存在于兩個實體A、B之間，實體A中一個實例與實體B中一個實例相對應，實體B中一個實例與實體A中一個實例相對應比如，司機與車輛之間聯(lián)絡司機車輛駕駛1140實體之間聯(lián)絡：1：M1:M聯(lián)絡存在于兩個實體A、B之間，實體A中一個實例與實體B中M個實例相對應，實體B中一個實例與實體A中一個實例相對應比如，用戶與存/提貨訂單之間聯(lián)絡用戶存/提貨訂單簽定1M41實體之間聯(lián)絡：M：NM:N聯(lián)絡存在于兩個實體A、B之間，實體A中一個實例與實體B中N個實例相對應，實體B中一個實例與實體A中M個實例相對應比如，貨物與貨位之間聯(lián)絡貨物貨位存放在/存放MN42實體之間聯(lián)絡：聯(lián)絡屬性實體之間聯(lián)絡能夠有屬性比如，貨物與貨位之間聯(lián)絡，能夠有屬性“存放數(shù)量”貨物貨位存放在/存放MN存放數(shù)量43ER方法：建模過程（1）準備階段（2）設計初步ER圖（3）設計基本ER圖44ER方法建模過程：準備階段（1）確定建模目標（2）確定建模范圍和上下文（3）制訂源材料搜集計劃并著手搜集原材料45ER方法建模過程準備階段：確定目標不論是什么樣應用系統(tǒng)，建立信息模型主要目標是用規(guī)范化方法，從系統(tǒng)角度出發(fā)，抽取和規(guī)劃應用領域中相對穩(wěn)定數(shù)據(jù)資源，使其獨立于特定數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)環(huán)境和應用領域事務處理環(huán)境，作為建立應用系統(tǒng)基礎和依據(jù)46ER方法建模過程準備階段：確定范圍建立系統(tǒng)信息模型時，普通以系統(tǒng)功效模型或確定問題研究范圍作為建模上下文和范圍47ER方法建模過程準備階段：搜集源材料普通情況下，源材料能夠展現(xiàn)各種形式，并廣泛地分布在應用領域中。主要有：調研結果觀察結果應用領域業(yè)務過程原系統(tǒng)主要輸出（比如主要報表、表格、文件等）原系統(tǒng)主要輸入（比如口頭傳述內容、統(tǒng)計等）48ER方法建模過程：設計初步ER圖主要問題基本步驟設計舉例初步ER圖特點49設計初步ER圖：主要問題設計初步ER圖關鍵是識別實體及其聯(lián)絡。包括主要問題是怎樣對所搜集到相關信息劃分實體和屬性。實體和屬性在形式上沒有顯著界限，它隨應用環(huán)境不一樣而不一樣。區(qū)分實體和屬性普通可依據(jù)兩個標準：屬性與其所描述實體之間只能是m:1關系屬性本身不能再被描述，不能與其它實體有聯(lián)絡50設計初步ER圖：基本步驟設計各個局部ER圖綜合各部分ER圖，形成初步ER圖51設計初步ER圖：設計舉例用戶簽定1M存/提貨訂單貨物擁有1M編號名稱地址訂單編號簽定日期貨物總數(shù)訂單數(shù)量型號規(guī)格名稱貨物編號局部ER圖（1）52設計初步ER圖：設計舉例貨物用戶擁有1MN貨位貨位編號倉庫編號存放總數(shù)地址編號名稱貨物編號名稱訂單數(shù)量型號規(guī)格存放在M存放數(shù)量局部ER圖（2）53設計初步ER圖：設計舉例初步ER圖用戶簽定1M存/提貨訂單貨物擁有1M編號名稱地址訂單編號簽定日期貨物總數(shù)訂單數(shù)量型號規(guī)格名稱貨物編號N貨位貨位編號倉庫編號存放總數(shù)存放在M存放數(shù)量擁有1M54設計初步ER圖：初步ER圖特點在初步ER圖中，可能存在冗余屬性和聯(lián)絡須進行深入細化與完善基本ER圖55ER方法建模過程：設計基本ER圖屬性綜合聯(lián)絡綜合發(fā)覺和處理不一致56設計基本ER圖：屬性綜合考查每一個實體，綜合各局部ER圖中屬性，消除冗余屬性比如，“存放數(shù)量”和“存放總數(shù)”、“訂單數(shù)量”和“貨物總數(shù)”57設計基本ER圖：聯(lián)絡綜合綜合各局部ER圖中聯(lián)絡，考查每一個聯(lián)絡，消除冗余聯(lián)絡比如，“用戶”與“貨物”聯(lián)絡58設計基本ER圖：發(fā)覺和處理不一致綜合各局部ER圖中屬性和聯(lián)絡，考查每一個屬性和聯(lián)絡，是否存在同名異義；同義異名；實體和聯(lián)絡定義在不一樣局部有否沖突；

比如，用戶“名稱”和貨物“名稱”59初步ER圖用戶簽定1M存/提貨訂單貨物擁有1M編號名稱地址訂單編號簽定日期貨物總數(shù)訂單數(shù)量型號規(guī)格名稱貨物編號N貨位貨位編號倉庫編號存放總數(shù)存放在M存放數(shù)量擁有1M設計基本ER圖：設計例子60設計基本ER圖：設計例子基本ER圖用戶簽定1M存/提貨訂單貨物擁有1M用戶編號用戶名稱用戶地址訂單編號簽定日期訂單數(shù)量型號規(guī)格貨物名稱貨物編號N貨位貨位編號倉庫編號存放在M存放數(shù)量61基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：基本步驟（1）將實體及其屬性轉化為關系及其屬性

（2）將不一樣實體之間聯(lián)絡轉化為關系

（3）檢驗并去掉多出關系、合并可歸并關系

（4）規(guī)范化關系模式

（5）確定并設計導出表

（6）依據(jù)系統(tǒng)體系結構和數(shù)據(jù)分布標準，進行數(shù)據(jù)分布設計62基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將實體轉化為關系將基本ER圖中每個實體都轉化為一個關系，實體名作為關系名，實體屬性轉化為關系屬性

用戶用戶地址用戶名稱

用戶編號USER(USER_NO,USER_NAME,USER_ADDR)63基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將實體轉化為關系ORDER(ORDER_NO,ORDER_DATE,……)

存/提貨訂單簽定日期訂單編號……64基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將實體轉化為關系ITEM(ITEM_NO,ITEM_NAME,ITEM_TYPE,ORDER_QTY)

貨物貨物名稱貨物編號型號規(guī)格訂單數(shù)量65基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將實體轉化為關系

貨位倉庫編號貨位編號……STORELOC(STORELOC_NO,STORE_NO,……)66基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將聯(lián)絡轉化為關系（1）對于1:1聯(lián)絡，能夠依據(jù)詳細情況，將一個實體主關鍵字遷移到另一個實體對應關系中67基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將聯(lián)絡轉化為關系（2）對于m:1聯(lián)絡，能夠將對應于1實體主關鍵字遷移到對應于m實體對應關系中，能夠與該實體主關鍵字聯(lián)合成為該實體對應關系主關鍵字68基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將聯(lián)絡轉化為關系用戶簽定1M存/提貨訂單用戶編號用戶名稱用戶地址訂單編號簽定日期ORDER(ORDER_NO,USER_NO，ORDER_DATE,……)69基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將聯(lián)絡轉化為關系擁有1M存/提貨訂單訂單編號簽定日期貨物訂單數(shù)量型號規(guī)格貨物名稱貨物編號ITEM(ITEM_NO,ORDER_NO,ITEM_NAME,ITEM_TYPE,ORDER_QTY)70基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將聯(lián)絡轉化為關系（3）對于m:n聯(lián)絡，能夠將該聯(lián)絡轉化為一個關系，其中，聯(lián)絡名作為關系名，聯(lián)絡屬性和各相關實體主關鍵字作為關系屬性。71基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：將聯(lián)絡轉化為關系貨物訂單數(shù)量型號規(guī)格貨物名稱貨物編號N貨位貨位編號倉庫編號存放在M存放數(shù)量LOCITEM(ITEM_NO,STORELOC_NO,STORE_NO,ORDER_NO,LOC_QTY)72基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：消除冗余在基本ER圖中若存在冗余關系，則應給予消除

73基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：規(guī)范化關系模式為何要規(guī)范化？數(shù)據(jù)依賴概念規(guī)范化方法

74規(guī)范化關系模式：原因消除數(shù)據(jù)冗余消除數(shù)據(jù)插入、刪除、更新異常確保數(shù)據(jù)完整性與一致性

75規(guī)范化關系模式：數(shù)據(jù)依賴所謂數(shù)據(jù)依賴是指數(shù)據(jù)間值相等是否表達出來數(shù)據(jù)間相互關系，是現(xiàn)實世界屬性間相互關系抽象，是數(shù)據(jù)內在性質數(shù)據(jù)依賴中最主要是函數(shù)依賴76規(guī)范化關系模式：函數(shù)依賴設有一關系模式R(A1，A2，…，An)，X和Y均為(A1，A2，…，An)子集，當任意兩個元組u，v中對應于X那些屬性分量值均相等時，則u，v中對應于Y那些屬性分量值也相等，稱X函數(shù)決定Y，或稱Y函數(shù)依賴于X，記為X→Y。77規(guī)范化關系模式：函數(shù)依賴比如，學生（學號S#、姓名SN、系名SD）存在函數(shù)依賴：S#→SNS#→SD78規(guī)范化關系模式：函數(shù)依賴完全函數(shù)依賴部分函數(shù)依賴傳遞函數(shù)依賴

79規(guī)范化關系模式：完全函數(shù)依賴設相關系R，假如X→Y，對于X任意一個真子集X’，都有X’不能決定Y，則稱Y對X完全函數(shù)依賴，記為X→Y比如，若學生與課程關系：SC=(學號S#，課程CN，成績SG)(S#，CN)→SGX真子集S#或CN，都不能決定SG，只有(S#，CN)才能決定SG，SG完全函數(shù)依賴于(S#，CN)

80規(guī)范化關系模式：部分函數(shù)依賴對于關系R，若X→Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對X部分函數(shù)依賴，記為X→Y比如，學生（學號S#、課程CN，系名SD，系地址SL，成績SG）存在依賴：(S#，CN)→SG，SD，SLS#→SDS#→SL81規(guī)范化關系模式：傳遞函數(shù)依賴對于關系R，當且僅當X→Y，Y→Z時，稱Z對X傳遞函數(shù)依賴比如，學生（學號S#、班級SB、輔導員TN），一個班有若干個學生，一個學生只屬于一個班，一個班只有一名輔導員，但一個輔導員負責幾個班。由此可得到一組函數(shù)依賴：S#→SBSB→TN輔導員TN傳遞函數(shù)依賴于學號S#82規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法消去部分函數(shù)依賴消去傳遞函數(shù)依賴非規(guī)范化關系第一范式（1NF）消去重復組第二范式（2NF）第三范式（3NF）83舉例：某企業(yè)客戶訂貨系統(tǒng)，包括主要信息有：客戶信息：編號（CNO）、名稱（CNAME）、地址（CADDR）；產品信息：編號（PNO）、名稱（PNAME）、單價（PCOST）訂單信息：編號（ONO）、客戶編號（CNO）、訂購數(shù)量（OQTY）規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法84設計方案一：設計一張表統(tǒng)計客戶、訂單及產品信息：CNO、CNAME、CADDR、ONO、PNO、PNAME、PCOST、OQTY

C1CN1CADR1O1P1PN1PC1OQ1

P2PN2PC2OQ2

P3PN3PC3OQ3

C2CN2CADR2O2P1PN1PC1OQ4存在問題：

出現(xiàn)重復組，使訂單信息難于管理，屬于非規(guī)范化關系。處理方案：

消除重復組，使關系規(guī)范化規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法85處理方案二：第一范式——沒有重復組CNO、CNAME、CADDR、ONO、PNO、PNAME、PCOST、OQTY

C1CN1CADR1O1P1PN1PC1OQ1

C1CN1CADR1O1P2PN2PC2OQ2

C1CN1CADR1O2P3PN3PC3OQ3

C2CN2CADR2O3P1PN1PC1OQ4存在問題：（1）假如刪除訂單信息，則產品信息也將刪除，稱為刪除異常；（2）假如沒有訂單，則無法增加產品信息，稱為插入異常；（3）客戶、訂單、產品信息冗余，會引發(fā)數(shù)據(jù)不一致規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法86處理方案二：第一范式——沒有重復組ONO、PNO、CNO、CNAME、CADDR、PNAME、PCOST、OQTYO1P1C1CN1CADR1PN1PC1OQ1

O2P2C1CN1CADR1PN2PC2OQ2O3P3C1CN1CADR1PN3PC3OQ3O4P1C2CN2CADR2PN1PC1OQ4存在問題原因：存在部分函數(shù)依賴PNO→PNAME、PCOST規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法87處理方案二：第一范式——沒有重復組ONO、PNO、CNO、CNAME、CADDR、PNAME、PCOST、OQTYO1P1C1CN1CADR1PN1PC1OQ1

O2P2C1CN1CADR1PN2PC2OQ2O3P3C1CN1CADR1PN3PC3OQ3O4P1C2CN2CADR2PN1PC1OQ4方案二改進辦法：

將原來一張表分解為三張表，分別為訂單信息、產品信息、訂單細節(jié)（用于聯(lián)絡產品與訂單），消除部分函數(shù)依賴規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法88訂單信息CADRONOCNOCNAMEPCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY存在問題：（1）假如刪除訂單信息，則客戶信息也將刪除，稱為刪除異常；（2）假如沒有訂單，則無法增加客戶信息，稱為插入異常；（3）客戶信息冗余，會引發(fā)數(shù)據(jù)不一致處理方案三：第二范式——每個非鍵屬性完全函數(shù)依賴主關鍵字規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法89訂單信息CADRONOCNOCNAMEPCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY存在問題原因：存在傳遞函數(shù)依賴

ONO→CNOCNO→CNAME、CNAME

處理方案三：第二范式——每個非鍵屬性完全函數(shù)依賴主關鍵字規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法90訂單信息CADRONOCNOCNAMEPCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY

方案三改進辦法：將訂單信息表分解為訂單信息和客戶信息表。消除傳遞函數(shù)依賴處理方案三：第二范式——每個非鍵屬性完全函數(shù)依賴主關鍵字規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法91處理方案四：第三范式PCOST產品信息PNOPNAME訂單細節(jié)PNOONOOQTY訂單信息ONOCNOCADRCNOCNAME客戶信息規(guī)范化關系模式：規(guī)范化方法92基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：設計導出表假如為了滿足快速查詢或統(tǒng)計需求，可設計必要導出表93基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：數(shù)據(jù)分布設計假如需要將數(shù)據(jù)進行分布式管理時，可依據(jù)系統(tǒng)體系結構和數(shù)據(jù)分布標準，將親密相關關系表組成一個數(shù)據(jù)庫，并將各數(shù)據(jù)庫分布在整個系統(tǒng)相關節(jié)點上

94基于ER模型數(shù)據(jù)庫設計：設計結果LOCITEM(ITEM_NO,ITEM_NO,STORE_NO,ORDER_NO,LOC_QTY)ORDER(ORDER_NO,USER_NO，ORDER_DATE,……)ITEM(ITEM_NO,ORDER_NO,ITEM_NAME,ITEM_TYPE,ORDER_QTY)USER(USER_NO,USER_NAME,USER_ADDR)STORELOC(STORELOC_NO,STORE_NO,……)95建立信息模型方法：IDEF1X方法

IDEF1X方法概念IDEF1X方法基本要素IDEF1X方法建模過程96IDEF1X方法：概念

IDEF1X方法是IDEF方法組成部分之一，由美國空軍一體化信息支持系統(tǒng)（IntegratedInformationSupportSystem–IISS）項目研究組于1985年正式推出，它是一個語義數(shù)據(jù)模型化技術，用來支持信息模型開發(fā)，用IDEF1X方法建立信息模型能夠作為數(shù)據(jù)庫設計主要依據(jù)97IDEF1X方法：基本要素及其語法定義

實體實體屬性實體間聯(lián)絡實體關鍵字98IDEF1X方法中實體：定義實體是客觀世界中含有相同屬性和特征客體或抽象事物集合。集合中一個元素是該實體一個“實例”比如“職員”是一個實體，“張三”是“職員”實體一個實例。99IDEF1X方法中實體：分類實體分為“獨立實體”和“隸屬實體”獨立實體——假如一個實體每個實例都能被唯一地標識而不決定于它與其它實體聯(lián)絡，那么該實體被稱為獨立實體；隸屬實體——假如實體一個實例唯一標識依賴于該實體與其它實體聯(lián)絡，那么該實體被稱為“隸屬實體”100IDEF1X方法中實體：描述實體用矩形框來表示。其中，方角矩形框表示獨立實體，圓角矩形框表示隸屬實體每一個實體必須有一個名字和編號，名字和號碼之間用斜杠(／)隔開，標注在矩形框上方實體名字必須是一個名詞短語，能夠用縮寫詞。實體名必須是有意義且在整個模型中保持一致。101IDEF1X方法中實體：描述實體名/實體號實體名/實體號獨立實體隸屬實體職員/32項目/32比如：比如：102IDEF1X方法中實體：使用規(guī)則（1）每一個實體必須使用唯一實體名和單一含義，相同含義必須用于同一實體名而不能用于不一樣實體名，別名除外（2）一個實體能夠有一個或多個屬性，這些屬性能夠是本身擁有，也能夠是經(jīng)過聯(lián)絡而繼承得到103貨物/12貨物編號貨物名稱…...IDEF1X方法中實體：使用規(guī)則用戶/11用戶編號用戶名稱…...貨物/12貨物編號貨物名稱用戶編號…...繼承屬性104IDEF1X方法中實體：使用規(guī)則（3）一個實體應有一個或多個能唯一標識實體中每個實例屬性，(該屬性或屬性組合稱為該實體主關鍵字)。（4）任何實體都能夠與模型中其它實體有任意聯(lián)絡105IDEF1X方法中屬性：定義屬性是用來描述實體某種性質和特征。屬性與詳細實體相聯(lián)絡，實體每個屬性都必須含有一個單一且確定值比如，“職員”實體含有屬性“職員姓名”和“職員生日”，而“張三”和“１９６４／１０／２１”是職員實體一個實例。106IDEF1X方法中屬性：描述

實體屬性被列在表示實體矩形框內，每行列一個屬性，主關鍵字列在最上面，而且用水平線將其與其它屬性隔開每個屬性均用一個名字唯一地標識。該名字能夠用名詞短語，也能夠用縮寫詞屬性名在整個模型中必須有意義而且是一致107IDEF1X方法中屬性：描述屬性名[屬性名]…[屬性名][屬性名]…實體名/實體號職員號職員姓名生日性別主關鍵字比如：職員/32108IDEF1X方法中屬性：使用規(guī)則（1）每一個屬性必須含有一個唯一名稱，且相同名稱描述相同含義(除別名外)（2）每個實體能夠含有任意多個屬性，一個屬性只能歸屬于一個實體，該規(guī)則稱為“單主規(guī)則”（3）一個實體能夠有任意多個繼承屬性，而每個繼承屬性都必須是某個相關實體主關鍵字一部分或全部109IDEF1X方法中屬性：使用規(guī)則（4）實體每一個實例，其每一個屬性都必須含有一個值，該規(guī)則稱“非空規(guī)則”（5）對于同某個實體相關屬性而言，不能含有一個以上值，該規(guī)則稱為“非重復規(guī)則”110IDEF1X方法中聯(lián)絡：分類連接聯(lián)絡分類聯(lián)絡非確定性聯(lián)絡111IDEF1X方法中連接聯(lián)絡：定義連接聯(lián)絡存在于兩個實體之間，一個稱為父實體，另一個稱為子實體。父實體中每一個實例與子實體0個、1個或多個實例相聯(lián)絡，子實體中每一個實例必須同父實體1個實例相系。即，只有與之相聯(lián)絡父實體實例存在時，子實體這個實例才存在。比如，“用戶”和“存/提貨訂單”之間聯(lián)絡，112IDEF1X方法中連接聯(lián)絡：分類連接聯(lián)絡分為標定型聯(lián)絡和非標定型聯(lián)絡標定型聯(lián)絡——聯(lián)絡中父、子實體之間，子實體每個實例都是由與它相聯(lián)絡父實體某個實例確定非標定型聯(lián)絡——聯(lián)絡中父、子實體之間，子實體每個實例都能唯一地被確認而無須了解與之相聯(lián)絡父實體實例113IDEF1X方法中連接聯(lián)絡：描述在IDEF1X中，用父子實體之間連線表示連接關系，并在子實體一端加注小園點。其中，用實線表示標定型聯(lián)絡，用虛線表示非標定聯(lián)絡。一個聯(lián)絡應用動詞短語來命名，并標注在聯(lián)絡連線旁邊。命名方向是從父實體到子實體0，1，N1，N0，1確定基數(shù)標定型聯(lián)絡pzn非標定型聯(lián)絡0，1，N1，N0，1確定基數(shù)pzn114IDEF1X方法中連接聯(lián)絡：描述一個聯(lián)絡應用動詞短語來命名，并標注在聯(lián)絡連線旁邊。命名方向是從父實體到子實體實體A/1屬性1屬性1（外來）屬性2實體B/2A到B聯(lián)絡名標定型聯(lián)絡實體C/3屬性3實體D/4C到D聯(lián)絡名非標定型聯(lián)絡屬性4115IDEF1X方法中連接聯(lián)絡：使用規(guī)則（1）一個連接聯(lián)絡總是存在于兩個實體之間，一個作為父實體，另一個作為子實體（2）父實體一個實例可與子實體0個、1個或多個實例相聯(lián)絡，詳細情況由特定基數(shù)而定（3）子實體一個實例必須且總是與父實體一個實例相聯(lián)絡116IDEF1X方法中連接聯(lián)絡：使用規(guī)則（4）在標定型聯(lián)絡中，子實體總是隸屬實體（5）一個實體能夠與任意多個其它實體相聯(lián)絡，能夠在不一樣聯(lián)絡中充當不一樣角色。比如，在一些聯(lián)絡中當父實體，而在另一些聯(lián)絡中當子實體117IDEF1X方法中分類聯(lián)絡：定義

在現(xiàn)實世界中，一些實體可能是另一些實體分類中子類實體，稱這種聯(lián)絡為分類聯(lián)絡。其中一個實體稱為普通實體，另一個或幾個實體稱子類實體普通實體所擁有各分類子實體通常是互不包含，即，普通實體每一個實例只與其中一個分類子實體一個實例相對應118IDEF1X方法中分類聯(lián)絡：定義普通實體擁有一個屬性，能夠依據(jù)該屬性值來判別普通實體實例與哪一個分類實體實例相對應，這個屬性被稱為分類“判別器”

比如，實體“職員”、“行政類職員”、“業(yè)務類職員”。119IDEF1X方法中分類聯(lián)絡：分類完全分類聯(lián)絡——普通實體每一個實例都恰好與一個且僅與一個分類實體一個實例相聯(lián)絡比如：“職員”、“男職員”、“女職員”不完全分類聯(lián)絡——普通實體一個實例可能不與任何分類實體任一實例相聯(lián)絡比如：“職員”、“青年職員”、“中年職員”、“老年職員”分類聯(lián)絡深入分為完全分類聯(lián)絡和不完全分類聯(lián)絡120IDEF1X方法中分類聯(lián)絡：描述判別器完全分類聯(lián)絡判別器不完全分類聯(lián)絡121IDEF1X方法中分類聯(lián)絡：使用規(guī)則（1）一個分類實體只能有一個與之對應普通實體（2）一個分類實體能夠是另外一個分類聯(lián)絡中普通實體（3）一個分類實體不能是標定型連接聯(lián)絡中子實體（4）一個實體可含有任意個分類聯(lián)絡，在這些分類聯(lián)絡中，這個實體作為普通實體122IDEF1X方法中分類聯(lián)絡：使用規(guī)則（5）分類實體主關鍵字屬性必須和普通實體主關鍵字屬性相同（6）一個分類實體全部實例都含有相同判別器值，而且不一樣分類實體全部實例都含有不一樣判別器值123IDEF1X方法中非確定型聯(lián)絡：定義對于兩個實體而言，假如任一實體一個實例都與另一個實體0個，1個或多個實例相聯(lián)絡，那么，這種聯(lián)絡稱為非確定型聯(lián)絡在完善IDEF1X模型中，實體間全部聯(lián)絡都必須用確定型聯(lián)絡來描述。所以，在對模型不停完善過程中，應將非確定型聯(lián)絡轉化成確定型聯(lián)絡，

比如，實體“職員”與“項目”124IDEF1X方法中非確定型聯(lián)絡：描述

非確定型聯(lián)絡用一個兩端帶園點連線來描述，在園點旁可標識聯(lián)絡基數(shù)非確定型聯(lián)絡采取動詞短語雙向命名，聯(lián)絡名用斜杠(/)分開，標識在連線旁邊。聯(lián)絡名次序由實體之間相對位置確定125IDEF1X方法中非確定型聯(lián)絡：描述實體C/3實體D/4聯(lián)絡名/聯(lián)絡名D到C聯(lián)絡C到D聯(lián)絡實體B/2實體A/1A到B聯(lián)絡聯(lián)絡名/聯(lián)絡名B到A聯(lián)絡126IDEF1X方法中非確定型聯(lián)絡：使用規(guī)則（1）一個非確定型聯(lián)絡總是存在于兩個實體之間，而不是三個或更多個實體之間（2）兩個實體中，任意一個實體實例能夠與另一個實體0個，1個或多個實例相關聯(lián)，詳細情況要視聯(lián)絡基數(shù)而定127IDEF1X方法中關鍵字：定義

在實體屬性中，用來唯一地標識實體每個實例一個或多個屬性組合稱為該實體關鍵字。實體能夠有一個或多個關鍵字。假如實體存在多個關鍵字，那么必須指定其中一個為“主關鍵字”，而其它關鍵字被稱為“次關鍵字”。假如兩個實體之間存在連接聯(lián)絡或分類聯(lián)絡，那么組成父實體或普通實體主關鍵字屬性將被繼承為子實體或分類實體屬性，這些繼承屬性被稱為“外來關鍵字”128IDEF1X方法中主、次關鍵字：描述主關鍵字屬性標識在表示實體矩形框內頂部并用水平線同其它屬性分開。每一個次關鍵字被分配一個唯一整數(shù)號，并放在字母“AK”（AlternateKey）后面，然后用圓括號括起來放在次關鍵字屬性后面

129IDEF1X方法中主、次關鍵字：描述職員號身份證號（AK1）姓名（AK2）生日（AK2）主關鍵字1#次關鍵字2#次關鍵字130IDEF1X方法中主、次關鍵字：使用規(guī)則（1）一個實體必須有一個主關鍵字（2）一個實體能夠有任意個次關鍵字（3）主、次關鍵字能夠由單個或多個屬性組成（4）個別屬性能夠是多個關鍵字一部分（5）組成主或次關鍵字屬性能夠是實體本身所含有或由一些聯(lián)絡繼承得到屬性131IDEF1X方法中主、次關鍵字：使用規(guī)則（6）主、次關鍵字必須只包含有利于唯一標識實體實例那些屬性，即，假如主、次關鍵字中去掉任一部分屬性，那么就無法唯一確定實體實例。這一規(guī)則稱為“最小關鍵字規(guī)則”

（7）假如主關鍵字由多個屬性組成，那么每個非鍵屬性值必須完全函數(shù)依賴于主關鍵字。也就是說，假如主關鍵字一部分屬性被確定了，那么非鍵屬性值無法唯一確定。這一規(guī)則稱為“完全函數(shù)依賴規(guī)則”132IDEF1X方法中主、次關鍵字：使用規(guī)則（8）每個非鍵屬性必須是僅僅函數(shù)依賴于主、次關鍵字。也就是說，沒有一個非鍵屬性值能夠由其它非鍵屬性值確定。這一規(guī)則被稱為“非傳遞依賴規(guī)則”133IDEF1X方法中外來關鍵字：描述外來關鍵字能夠作為一個實體部分或全部主關鍵字﹑次關鍵字或非鍵屬性

比如，在分類聯(lián)絡中，全部分類實體主關鍵字都是從普通實體主關鍵字繼承得到

134IDEF1X方法中外來關鍵字：使用規(guī)則（1）在連接聯(lián)絡或分類聯(lián)絡中子實體或分類實體中，必須包含一個外來關鍵字（2）普通實體主關鍵字必須遺傳為每個分類實體主關鍵字（3）父實體或普通實體每一個主關鍵字屬性都必須是相關子實體或分類實體中繼承屬性

135IDEF1X方法：建模過程準備階段

定義實體

定義聯(lián)絡

定義鍵

定義屬性

136IDEF1X方法建模過程：準備階段同ER方法建模過程準備階段

137IDEF1X方法建模過程：定義實體因為實體是現(xiàn)實世界中某種詳細事物或概念一個抽象，所以，一個物體、一個事件、一個狀態(tài)、一個行為、一個思想均可作為實體，識別實體時，應對候選實體盡可能考慮以下幾個問題：138IDEF1X方法建模過程：定義實體（1）它能被描述嗎?或它有哪些性質或屬性？（2）存在多個該類事物嗎？（3）每一個該類事物能被區(qū)分或標識嗎？（4）它是否屬于或描述某事物?假如是，則是屬性，而不是實體139IDEF1X方法建模過程：定義實體經(jīng)過上述考慮后，能夠得到初步實體，并給每一實體編號和命名。以實體表形式統(tǒng)計下來比如：在X——MIS中X—MIS中初步實體表實體編號實體名稱1用戶2存/提貨訂單3貨物4貨位5倉庫6運輸計劃7運輸計劃項目8運輸任務9運輸任務項目10司機11車輛140IDEF1X方法建模過程：定義聯(lián)絡定義聯(lián)絡是指識別實體之間可能聯(lián)絡，并對識別出來聯(lián)絡命名，最終以實體級圖形式表示出來。在該圖中，允許出現(xiàn)非確定型聯(lián)絡，待以后階段逐步消除。假如系統(tǒng)規(guī)模大，存在多張實體級圖，則應注意各圖之間一致性比如：在X——MIS中141IDEF1X方法建模過程：定義聯(lián)絡司機/10用戶/1車輛/11倉庫/5貨位/4存/提貨訂單/2運輸計劃項目/7運輸任務/8貨物/3運輸計劃/6運輸任務項目/9簽定包含存放在/存放擁有產生包含包含生成/生成負擔負擔142IDEF1X方法建模過程：定義鍵將不確定聯(lián)絡轉化為確定型聯(lián)絡識別和定義每個實體主鍵和次鍵依據(jù)規(guī)則和聯(lián)絡類型進行鍵遷移依據(jù)規(guī)則確認鍵和聯(lián)絡用功效視圖(或稱鍵級圖)表示實體、主鍵、外來鍵以及實體間相互聯(lián)絡143IDEF1X建模中定義鍵：改造非確定型聯(lián)絡在完善IDEF1X模型中，是不允許存在非確定型聯(lián)絡。所以，需要將非確定型聯(lián)絡轉化為確定型聯(lián)絡。轉化方法是引入一個新實體（稱之為相關實體），將一個非確定型聯(lián)絡轉化成兩個確定型聯(lián)絡比如，在X—MIS中，“貨物”與“貨位”之間聯(lián)絡，“運輸計劃項目”與“運輸任務項目”之間聯(lián)絡144IDEF1X建模中定義鍵：改造非確定型聯(lián)絡貨位/4貨位編號倉庫編號（FK）貨位貨物/12貨物編號（FK）貨位編號（FK）倉庫編號（FK）存/提貨訂單編號（FK）貨物編號存/提貨訂單編號（FK）貨物/3

存放在/存放包含存放145IDEF1X建模中定義鍵：改造非確定型聯(lián)絡貨位/4貨位編號倉庫編號（FK）貨位貨物/12貨物編號（FK）貨位編號（FK）倉庫編號（FK）存/提貨訂單編號（FK）貨物編號存/提貨訂單編號（FK）貨物/3包含存放146IDEF1X建模中定義鍵：改造非確定型聯(lián)絡運輸任務項目/9運輸計劃任務項目/13貨物編號（FK）運輸計劃編號（FK）運輸任務編號（FK）貨物編號（FK）運輸計劃編號（FK）運輸計劃項目/7

生成/生成包含包含貨物編號（FK）運輸任務編號（FK）147IDEF1X建模中定義鍵：改造非確定型聯(lián)絡運輸任務項目/9運輸計劃任務項目/13貨物編號（FK）運輸計劃編號（FK）運輸任務編號（FK）貨物編號（FK）運輸計劃編號（FK）運輸計劃項目/7包含包含