第二章-數(shù)據(jù)庫設(shè)計和ER圖(2)剖析

第二章-數(shù)據(jù)庫設(shè)計和ER圖(2)剖析第一頁，共41頁。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計需求分析階段描述的用戶應(yīng)用需求是現(xiàn)實世界的具體需求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)計任務(wù):選擇局部應(yīng)用逐一設(shè)計分E-R圖第二頁，共41頁。設(shè)計E-R圖兩條準則：（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)生在實體之間第三頁，共41頁。第四頁，共41頁。描述概念模型的工具

E-R模型第五頁，共41頁。如何建立E-R模型呢？第六頁，共41頁。第一步，建立局部的E-R模型圖先分析模型中涉及到的實體再分析實體與實體間的聯(lián)系，并標注出聯(lián)系的類型分析實體及其聯(lián)系的屬性第二步，綜合局部的E-R模型圖，建立總的E-R模型圖先將具有相同實體的兩個E-R圖，以該相同實體為基準進行集成；若還有相同實體的E-R圖，則再次集成；這樣一直繼續(xù)下去，直到所有相同實體的局部E-R圖都被集成，便可得到全局E-R圖第七頁，共41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八頁，共41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九頁，共41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)用中具有不同的結(jié)構(gòu)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)不同的類型第十頁，共41頁。全局ER模型優(yōu)化優(yōu)化原則

合并實體類型消除冗余屬性消除冗余聯(lián)系消除不必要的冗余，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十一頁，共41頁。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)系消除不必要的冗余后的初步E-R圖稱為基本E-R圖第十二頁，共41頁。3.2邏輯設(shè)計階段邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟第十三頁，共41頁。E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換要解決的問題如何將實體型和實體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式如何確定這些關(guān)系模式的屬性和碼轉(zhuǎn)換內(nèi)容將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實體、實體的屬性和實體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。第十四頁，共41頁。E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換過程中的主要問題：E-R圖：實體實體的屬性實體間的聯(lián)系關(guān)系模式：關(guān)系屬性碼第十五頁，共41頁。⒈一個實體型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式。關(guān)系的屬性：實體型的屬性關(guān)系的碼：實體型的碼2.一個m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式。關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的碼：各實體碼的組合轉(zhuǎn)換原則

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學(xué)生學(xué)號姓名出生日期所在系年級平均成績學(xué)生（學(xué)號，姓名，出生日期，所在系，年級，平均成績）例：選修（學(xué)號，課程號，成績）學(xué)生（學(xué)號，系別）課程（課程號，課程名）例：學(xué)生選修課程成績課程號學(xué)號系別課程名nm第十六頁，共41頁。2)與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并合并后關(guān)系的屬性：在n端關(guān)系中加入1端關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性合并后關(guān)系的碼：不變⒊一個1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。1)轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的碼：n端實體的碼聘用（工號，系號，聘期）系（系號，系名，電話）教師（工號，姓名，性別，年齡）系教師聘用系號電話姓名年齡工號性別1n聘期系名例：系（系號，系名，電話）

教師（工號，姓名，性別，年齡，系號，聘期）系教師聘用系號電話姓名年齡工號性別1n聘期系名例：可以減少系統(tǒng)中的關(guān)系個數(shù)，一般情況下更傾向于采用這種方法第十七頁，共41頁。2)與某一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并合并后關(guān)系的屬性：加入對應(yīng)關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性合并后關(guān)系的碼：不變⒋一個1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。1)轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的候選碼：每個實體的碼均是該關(guān)系的候選碼任職（校名，姓名，任職年月）校長（姓名，性別，年齡，職稱）學(xué)校（校名，地址，電話，姓名）學(xué)校校長任職校名電話性別職稱姓名年齡11任職年月地址例：學(xué)校（校名，地址，電話，姓名，任職年月）校長（姓名，性別，年齡，職稱）學(xué)校校長任職校名電話性別職稱姓名年齡11任職年月地址例：學(xué)校（校名，地址，電話，姓名）校長（姓名，性別，年齡，職稱，任職年月）第十八頁，共41頁。⒌三個或三個以上實體間的一個多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式。關(guān)系的屬性：與該多元聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的碼：各實體碼的組合

課程教師教材講授課程號職工號書號課時n1m講授（課程號，職工號，書號，課時）第十九頁，共41頁。教師領(lǐng)導(dǎo)1n職工號姓名性別職稱教師（職工號，姓名，性別，職稱，系主任）⒍同一實體集的實體間的聯(lián)系，即自聯(lián)系，也可按上述1:1、1:n和m:n三種情況分別處理。第二十頁，共41頁。⒎具有相同碼的關(guān)系模式可合并。目的：減少系統(tǒng)中的關(guān)系個數(shù)。合并方法：將其中一個關(guān)系模式的全部屬性加入到另一個關(guān)系模式中，然后去掉其中的同義屬性（可能同名也可能不同名），并適當調(diào)整屬性的次序。例：“擁有”關(guān)系模式：擁有（學(xué)號，性別）與學(xué)生關(guān)系模式：學(xué)生（學(xué)號，姓名，出生日期，所在系，年級，班級號，平均成績）合并為一個關(guān)系模式：學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期，所在系，年級，班級號，平均成績）第二十一頁，共41頁。42.某旅行社管理系統(tǒng)涉及的部分信息如下：.

(1)景點：景點編號、景點名稱、地點、景點描述。

(2)線路：線路編號、線路名稱、線路描述。

(3)導(dǎo)游：工號、姓名、等級。

(4)團隊：團隊編號、人數(shù)、開始日期、截止日期。

其中：每條線路由多個景點組成，不同線路的景點存在交叉；每條線路有多名導(dǎo)游，但一名導(dǎo)游只負責(zé)一條線路；每條線路可同時存在多個旅游團隊，但每個團隊只旅游一條線路。

(1)建立一個反映上述局部應(yīng)用的ER模型，要求標注聯(lián)系類型(可省略實體屬性)。第二十二頁，共41頁。42.某網(wǎng)上訂書系統(tǒng)，涉及如下信息：（1）客戶：客戶號、姓名、地址、聯(lián)系電話。（2）圖書：書號、書名、出版社、單價。（3）訂單：訂單號、日期、付款方式、總金額。其中：一份訂單可訂購多種圖書，每種圖書可訂購多本；一位客戶可有多份訂單，一份訂單僅對應(yīng)一位客戶。（1）根據(jù)以上敘述，建立ER模型，要求標注聯(lián)系類型（可省略實體的屬性）。（2）根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，將ER模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，要求標注每個關(guān)系模型的主鍵和外鍵（如果存在）。第二十三頁，共41頁。41．為體育部門建立數(shù)據(jù)庫，其中包含如下信息：(1)運動隊：隊名、主教練，其中隊名惟一標識運動隊。(2)運動員：運動員編號、姓名、性別、年齡。(3)運動項目：項目編號、項目名、所屬類別。其中：每個運動隊有多名運動員，每名運動員只屬于一個運動隊；每名運動員可以參加多個項目，每個項目可以有多個運動員參加。系統(tǒng)記錄每名運動員參加每個項目所得名次和成績以及比賽日期。(1)根據(jù)以上敘述，建立ER模型，要求標注聯(lián)系類型。(實體的屬性可以省略)(2)根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，將ER模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，要求標明每個關(guān)系模式的主鍵和外鍵（如果存在）。第二十四頁，共41頁。增強的ER模型弱實體和強實體只能是1:11：n子類實體與超類實體概化特化

性質(zhì)：

（1）子類與超類之間具有繼承性的特點。子類實體繼承超類實體的所有屬性。但比超類實體有更多屬性。

（2）這種繼承是通過子類實體與超類實體具有相同的實體標識符實現(xiàn)的第二十五頁，共41頁。特化過程的兩種約束不想交約束

不相交約束

重疊約束完備性約束

整體特化

部分特化第二十六頁，共41頁。2.1.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計p33數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計。數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的步驟存儲記錄結(jié)構(gòu)設(shè)計確定數(shù)據(jù)存放位置存取方法設(shè)計完整性和安全性考慮程序設(shè)計第二十七頁，共41頁。確定數(shù)據(jù)的存放位置基本原則根據(jù)應(yīng)用情況將易變部分與穩(wěn)定部分分開存放存取頻率較高部分與存取頻率較低部分，分開存放第二十八頁，共41頁。確定數(shù)據(jù)的存放位置（續(xù)）例：可以將比較大的表分別放在兩個磁盤上，以加快存取速度，這在多用戶環(huán)境下特別有效可以將日志文件與數(shù)據(jù)庫對象（表、索引等）放在不同的磁盤以改進系統(tǒng)的性能第二十九頁，共41頁。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(續(xù))數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)評價數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫實施物理模型邏輯模型第三十頁，共41頁。評價物理結(jié)構(gòu)(續(xù))評價方法（完全依賴于所選用的DBMS）定量估算各種方案存儲空間存取時間維護代價對估算結(jié)果進行權(quán)衡、比較，選擇出一個較優(yōu)的合理的物理結(jié)構(gòu)如果該結(jié)構(gòu)不符合用戶需求，則需要修改設(shè)計第三十一頁，共41頁。2.1.6數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)1定義數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的載入編制和調(diào)試應(yīng)用程序4數(shù)據(jù)庫的試運行

第三十二頁，共41頁。數(shù)據(jù)的載入數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立好后，就可以向數(shù)據(jù)庫中裝載數(shù)據(jù)了。組織數(shù)據(jù)入庫是數(shù)據(jù)庫實施階段最主要的工作。數(shù)據(jù)裝載方法人工方法計算機輔助數(shù)據(jù)入庫第三十三頁，共41頁。數(shù)據(jù)庫的試運行數(shù)據(jù)庫試運行主要工作包括：1）功能測試實際運行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫的各種操作，測試應(yīng)用程序的功能是否滿足設(shè)計要求如果不滿足，對應(yīng)用程序部分則要修改、調(diào)整，直到達到設(shè)計要求2）性能測試測量系統(tǒng)的性能指標，分析是否達到設(shè)計目標如果測試的結(jié)果與設(shè)計目標不符，則要返回物理設(shè)計階段，重新調(diào)整物理結(jié)構(gòu)，修改系統(tǒng)參數(shù)，某些情況下甚至要返回邏輯設(shè)計階段，修改邏輯結(jié)構(gòu)

第三十四頁，共41頁。2.1.7數(shù)據(jù)庫的運行與維護在數(shù)據(jù)庫運行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護工作主要是由DBA完成的，包括：

數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造第三十五頁，共41頁。小結(jié)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計過程規(guī)劃需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計物理設(shè)計實現(xiàn)運行和維護第三十六頁，共41頁。需求分析概念結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)實施運行維護數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典調(diào)查研究自頂向下抽象數(shù)據(jù)，設(shè)計局部E-R圖集成到全局E-R圖自底向上消除沖突消除不必要的冗余基本E-R圖七條原則轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型關(guān)系模型優(yōu)化第三十七頁，共41頁。2．ER模型是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工具之一，它一般適用于建立數(shù)據(jù)庫的()A．概念模型 B．邏輯模型C．內(nèi)部模型 D．外部模型17．增強ER模型中，子類實體繼承超類實體的所有_________。練習(xí)題：27．簡述數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計階段的主要步驟。p323．數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的任務(wù)不包括()p33A．優(yōu)化模式

B．存儲記錄結(jié)構(gòu)設(shè)計C．確定數(shù)據(jù)存放位置 D．存取方法設(shè)計4．設(shè)有關(guān)系WORK（ENO，CNO，PAY），主碼為（ENO，CNO）。按照實體完整性規(guī)則()p53A．只有ENO不能取空值 B．只有CNO不能取空值C．只有PAY不能取空值 D．ENO與CNO都不能取空值屬性A第三十八頁，共41頁。4.設(shè)有課程關(guān)系Course（課程號，課程名，學(xué)分，開設(shè)專業(yè)號，先修課程號）和專業(yè)關(guān)系Speciality（專業(yè)號，專業(yè)名），則課程關(guān)系Course的外鍵是（）A.課程號 B.開設(shè)專業(yè)號C.先修課程號 D.開設(shè)專業(yè)號和先修課程號17.實體完