An Introduction to Database System 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System 數(shù)據(jù)庫設(shè)計續(xù)

會計學1AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫設(shè)計續(xù)第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.2需求分析7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計7.6數(shù)據(jù)庫實施和維護7.7小結(jié)第1頁/共76頁7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計7.3.4視圖的集成第2頁/共76頁7.3.1概念結(jié)構(gòu)什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，它比數(shù)據(jù)模型更獨立于機器、更抽象，從而更加穩(wěn)定概念結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵第3頁/共76頁概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）現(xiàn)實世界機器世界信息世界需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計第4頁/共76頁概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

(1)能真實、充分地反映現(xiàn)實世界

(2)易于理解

(3)易于更改

(4)易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換第5頁/共76頁概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）描述概念模型的工具E-R模型第6頁/共76頁7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計7.3.4視圖的集成第7頁/共76頁7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟設(shè)計概念結(jié)構(gòu)的四類方法自頂向下

首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細化自頂向下策略第8頁/共76頁7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟自底向上

首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)自底向上策略第9頁/共76頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）逐步擴張

首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)逐步擴張策略第10頁/共76頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）混合策略將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計一個全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計的各局部概念結(jié)構(gòu)。第11頁/共76頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）常用策略自頂向下地進行需求分析自底向上地設(shè)計概念結(jié)構(gòu)第12頁/共76頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）自底向上設(shè)計概念結(jié)構(gòu)的步驟

第1步：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計局部視圖 第2步：集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu)第13頁/共76頁7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計7.3.4視圖的集成第14頁/共76頁7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計數(shù)據(jù)抽象局部視圖設(shè)計第15頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象抽象是對實際的人、物、事和概念中抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述。概念結(jié)構(gòu)是對現(xiàn)實世界的一種抽象第16頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）三種常用抽象1.分類（Classification）定義某一類概念作為現(xiàn)實世界中一組對象的類型抽象了對象值和型之間的“ismemberof”的語義第17頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）第18頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）2.聚集（Aggregation）定義某一類型的組成成分抽象了對象內(nèi)部類型和成分之間“ispartof”的語義第19頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）聚集第20頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）

復(fù)雜的聚集，某一類型的成分仍是一個聚集

更復(fù)雜的聚集

第21頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）3.概括（Generalization）定義類型之間的一種子集聯(lián)系抽象了類型之間的“issubsetof”的語義繼承性

第22頁/共76頁數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）概括第23頁/共76頁局部視圖設(shè)計設(shè)計分E-R圖的步驟:⒈選擇局部應(yīng)用⒉逐一設(shè)計分E-R圖第24頁/共76頁⒈選擇局部應(yīng)用在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個適當層次的數(shù)據(jù)流圖，作為設(shè)計分E-R圖的出發(fā)點通常以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計分E-R圖的依據(jù)第25頁/共76頁選擇局部應(yīng)用（續(xù)）設(shè)計分E-R圖的出發(fā)點

第26頁/共76頁⒉逐一設(shè)計分E-R圖任務(wù)將各局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)分別從數(shù)據(jù)字典中抽取出來參照數(shù)據(jù)流圖，標定各局部應(yīng)用中的實體、實體的屬性、標識實體的碼確定實體之間的聯(lián)系及其類型（1:1，1:n，m:n）第27頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）兩條準則：（1）屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)。即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項，不能再由另一些屬性組成（2）屬性不能與其他實體具有聯(lián)系。聯(lián)系只發(fā)生在實體之間第28頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）職稱作為一個實體第29頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）病房作為一個實體第30頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）倉庫作為一個實體第31頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）［實例］銷售管理子系統(tǒng)分E-R圖的設(shè)計銷售管理子系統(tǒng)的主要功能：處理顧客和銷售員送來的訂單工廠是根據(jù)訂貨安排生產(chǎn)的交出貨物同時開出發(fā)票收到顧客付款后，根據(jù)發(fā)票存根和信貸情況進行應(yīng)收款處理第32頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）下圖是第一層數(shù)據(jù)流圖，虛線部分劃出了系統(tǒng)邊界

圖7.18銷售管理子系統(tǒng)第一層數(shù)據(jù)流圖

第33頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）上圖中把系統(tǒng)功能又分為4個子系統(tǒng)，下面四個圖是第二層數(shù)據(jù)流圖

圖7.19接收訂單第34頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖7.20處理訂單第35頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖7.21開發(fā)票

第36頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖7.22支付過賬第37頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）分E-R圖的框架

第38頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）參照第二層數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典，遵循兩個準則，進行如下調(diào)整：(1)訂單與訂單細節(jié)是1∶n的聯(lián)系(2)原訂單和產(chǎn)品的聯(lián)系實際上是訂單細節(jié)和產(chǎn)品的聯(lián)系。(3)圖7.21中“發(fā)票主清單”是一個數(shù)據(jù)存儲，不必作為實體加入分E-R圖(4)工廠對大宗訂貨給予優(yōu)惠第39頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）得到分E-R圖如下圖所示

銷售管理子系統(tǒng)的分E-R圖第40頁/共76頁逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）對每個實體定義的屬性如下：顧客：{顧客號，顧客名，地址，電話，信貸狀況，賬目余額}訂單：{訂單號，顧客號，訂貨項數(shù)，訂貨日期，交貨日期，工種號，生產(chǎn)地點}訂單細則：{訂單號，細則號，零件號，訂貨數(shù)，金額}應(yīng)收賬款：{顧客號，訂單號，發(fā)票號，應(yīng)收金額，支付日期，支付金額，當前余額，貨款限額}產(chǎn)品描述：{產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，單價，重量}折扣規(guī)則：{產(chǎn)品號，訂貨量，折扣}第41頁/共76頁7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計7.3.4視圖的集成第42頁/共76頁7.3.4視圖的集成各個局部視圖即分E-R圖建立好后，還需要對它們進行合并，集成為一個整體的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu)即總E-R圖。第43頁/共76頁視圖集成的兩種方式多個分E-R圖一次集成一次集成多個分E-R圖通常用于局部視圖比較簡單時第44頁/共76頁視圖的集成（續(xù)）逐步集成用累加的方式一次集成兩個分E-R圖第45頁/共76頁視圖的集成（續(xù)）集成局部E-R圖的步驟1.合并2.修改與重構(gòu)第46頁/共76頁視圖的集成（續(xù)）視圖集成第47頁/共76頁合并分E-R圖，生成初步E-R圖

各分E-R圖存在沖突各個分E-R圖之間必定會存在許多不一致的地方合并分E-R圖的主要工作與關(guān)鍵合理消除各分E-R圖的沖突第48頁/共76頁合并分E-R圖，生成初步E-R圖（續(xù)）

沖突的種類屬性沖突命名沖突結(jié)構(gòu)沖突第49頁/共76頁⒈屬性沖突兩類屬性沖突屬性域沖突屬性值的類型取值范圍取值集合不同屬性取值單位沖突第50頁/共76頁⒉命名沖突兩類命名沖突同名異義：不同意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字異名同義（一義多名）：同一意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字第51頁/共76頁⒊結(jié)構(gòu)沖突三類結(jié)構(gòu)沖突同一對象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象同一實體在不同分E-R圖中所包含的屬性個數(shù)和屬性排列次序不完全相同實體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類型(P221圖7.27)第52頁/共76頁消除不必要的冗余，設(shè)計基本E-R圖

基本任務(wù)消除不必要的冗余，設(shè)計生成基本E-R圖合并初步E-R圖分E-R圖可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的實體間聯(lián)系基本E-R圖消除不必要的冗余第53頁/共76頁消除不必要的冗余，設(shè)計基本E-R圖（續(xù)）

冗余消除冗余的方法第54頁/共76頁1．冗余冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù) 冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫的完整性，給數(shù)據(jù)庫維護增加困難消除不必要的冗余后的初步E-R圖稱為基本E-R圖第55頁/共76頁消除冗余的方法分析方法以數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖為依據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項之間的邏輯關(guān)系第56頁/共76頁消除冗余的方法（續(xù)）消除冗余第57頁/共76頁消除冗余的方法（續(xù)）效率VS冗余信息需要根據(jù)用戶的整體需求來確定若人為地保留了一些冗余數(shù)據(jù)，則應(yīng)把數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的說明作為完整性約束條件Q4=∑Q5一旦Q5修改后就應(yīng)當觸發(fā)完整性檢查，對Q4進行修改第58頁/共76頁消除冗余的方法（續(xù)）規(guī)范化理論函數(shù)依賴的概念提供了消除冗余聯(lián)系的形式化工具第59頁/共76頁消除冗余的方法（續(xù)）方法1.確定分E-R圖實體之間的數(shù)據(jù)依賴，并用實體碼之間的函數(shù)依賴表示。勞動人事管理的分E-R圖

第60頁/共76頁消除冗余的方法（續(xù)）上圖中，部門和職工之間一對多的聯(lián)系可表示為：職工號→部門號職工和產(chǎn)品之間多對多的聯(lián)系可表示為：（職工號，產(chǎn)品號）→工作天數(shù)得到函數(shù)依賴集FL

第61頁/共76頁消除冗余的方法（續(xù)）2.求FL的最小覆蓋GL

，差集為D=FL-GL。逐一考察D中的函數(shù)依賴，確定是否是冗余的聯(lián)系，若是，就把它去掉。(1)冗余的聯(lián)系一定在D中，而D中的聯(lián)系不一定是冗余的；(2)當實體之間存在多種聯(lián)系時要將實體之間的聯(lián)系在形式上加以區(qū)分。第62頁/共76頁消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例

［實例］某工廠管理信息系統(tǒng)的視圖集成。

書中圖1.14(c)、圖7.24、圖7.29分別為該廠物資、銷售和勞動人事管理的分E-R圖圖7.30為該系統(tǒng)的基本E-R圖支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實世界。第63頁/共76頁消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實世界。圖1.14(c)工廠物資管理E-R圖該廠物資管理分E-R圖第64頁/共76頁消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實世界。圖7.24銷售管理子系統(tǒng)的分E-R圖該廠銷售管理分E-R圖第65頁/共76頁消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實世界。圖7.29勞動人事管理的分E-R圖該廠勞動人事管理分E-R圖第66頁/共76頁消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實世界。系統(tǒng)的基本E-R(圖7.30)某工廠管理信息系統(tǒng)的基本E-R圖

第67頁/共76頁消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例（續(xù)）集成過程，解決了以下問題：異名同義，項目和產(chǎn)品含義相同庫存管理中職工與倉庫的工作關(guān)系已包含在勞動人事管理的部門與職工之間的聯(lián)系之中，所以可以取消職工之間領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系可由部門與職工（經(jīng)理）之間的領(lǐng)導(dǎo)