第二章 数据库设计和ER图(2).ppt

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1、第二章第二章 数据库设计与数据库设计与E-R图图v温故知新：数据库设计的七个阶段：规划需求分析概念设计逻辑设计物理设计实现（实施）运行维护设计设计E-R图图v两条准则：（1）属性不能再具有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成（2）属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间合并分合并分E-R图，生成初步图，生成初步E-R图（续）图（续）v 冲突的种类 p49属性冲突-命名冲突结构冲突v两类属性冲突属性域冲突属性值的类型取值范围 取值集合不同属性取值单位冲突 命名冲突命名冲突v两类命名冲突同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字异名同义（一义多名

2、）：同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字 结构冲突结构冲突v三类结构冲突同一对象在不同应用中具有不同的抽象同一实体在不同分E-R图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型全局全局ER模型优化模型优化v优化原则合并实体类型 消除冗余属性 消除冗余联系消除不必要的冗余，设计生成基本E-R图合并合并初步初步E-R图图分分E-R图图可能存在冗余的数据可能存在冗余的数据和冗余的实体间联系和冗余的实体间联系基本基本E-R图图消除不必要的冗余消除不必要的冗余v冗余的数据是指可由基本数据导出的数据冗余的联系是指可由其他联系导出的联系 v消除不必要的冗余后

3、的初步E-R图称为基本E-R图 2.1.4 逻辑设计阶段逻辑设计阶段v逻辑结构设计的任务把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构v逻辑结构设计的步骤E-R图向关系模型的转换图向关系模型的转换vE-R图向关系模型的转换要解决的问题 如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式如何确定这些关系模式的属性和码 v转换内容将E-R图转换为关系模型：将实体、实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式。E-RE-RE-RE-R图图图图 向向向向 关系模型的转换关系模型的转换关系模型的转换关系模型的转换转换过程中的主要问题：转换过程中的主要问题：转换过程中的主

4、要问题：转换过程中的主要问题：E-RE-R图：图：图：图：实体实体实体的属性实体的属性实体间的联系实体间的联系关系模式：关系模式：关系模式：关系模式：关系关系属性属性码码2.3 关系模型的基本概念关系模型的基本概念v2.3.1 基本术语 p5253属性 元数 元组 基数 关系 关系模式名 关键码 键 超键 候选键 主键 外键 值域v2.3.2 关系的定义和性质 p53v2.3.3 三类完整性规则是【重点掌握】实体完整性规则实体完整性规则参照完整性规则参照完整性规则用户定义完整性规则用户定义完整性规则2.4 ER模型模型 到到 关系模型的转换关系模型的转换v每个实体类型转换为一个关系模型 属性属

5、性；实体标识符-键v二元联系类型的转换P55请看图解 1:1 1：n m：nv一元联系类型的转换v三元联系类型的转换2.5 ER模型的实例分析模型的实例分析 一个一个实体型实体型转换为一个关系模式。转换为一个关系模式。n n关系的属性关系的属性关系的属性关系的属性：实体型的属性：实体型的属性n n关系的码关系的码关系的码关系的码：实体型的码：实体型的码2.一个一个m:n联系联系转换为一个关系模式。转换为一个关系模式。n n关系的属性关系的属性关系的属性关系的属性：与该联系相连的各实体的码以：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性及联系本身的属性n n关系的码关系的码关系的码关系的码：各实体

6、码的组合：各实体码的组合转换原则转换原则转换原则转换原则:学生学生学号学号姓名姓名出生日期出生日期所在系所在系年级年级平均成绩平均成绩学生（学生（学号学号，姓名，出，姓名，出生日期，所在系，年级，生日期，所在系，年级，平均成绩）平均成绩）例：例：选修（选修（选修（选修（学号，课程号学号，课程号学号，课程号学号，课程号，成绩），成绩），成绩），成绩）学生（学生（学生（学生（学号学号学号学号，系别），系别），系别），系别）课程（课程（课程（课程（课程号课程号课程号课程号，课程名），课程名），课程名），课程名）例：例：学生学生选修选修课程课程成绩成绩课程号课程号学号学号系别系别课程名课程名nmn n

7、2)2)2)2)与与与与n n n n端对应的关系模式合并端对应的关系模式合并端对应的关系模式合并端对应的关系模式合并n n合并后关系的属性合并后关系的属性合并后关系的属性合并后关系的属性：在：在n n端关系中加入端关系中加入1 1端关端关系的码和联系本身的属性系的码和联系本身的属性n n合并后关系的码合并后关系的码合并后关系的码合并后关系的码：不变：不变 一个一个1:n联系联系可以转换为一个独立的关系模可以转换为一个独立的关系模式，也可以与式，也可以与n端对应的关系模式合并。端对应的关系模式合并。n n1)1)1)1)转换为一个独立的关系模式转换为一个独立的关系模式转换为一个独立的关系模式转

8、换为一个独立的关系模式n n关系的属性关系的属性关系的属性关系的属性：与该联系相连的各实体的码：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性以及联系本身的属性n n关系的码关系的码关系的码关系的码：n n端实体的码端实体的码聘用（聘用（聘用（聘用（工号工号工号工号，系号，聘期），系号，聘期），系号，聘期），系号，聘期）系（系（系（系（系号系号系号系号，系名，电话），系名，电话），系名，电话），系名，电话）教师（教师（教师（教师（工号工号工号工号，姓名，性别，年龄），姓名，性别，年龄），姓名，性别，年龄），姓名，性别，年龄）系系教师教师聘聘用用系号系号电话电话姓名姓名年龄年龄工号工号性别性别1 1

9、n聘聘期期系名系名例例：系（系（系（系（系号系号系号系号，系名，电话），系名，电话），系名，电话），系名，电话）教师（教师（教师（教师（工号工号工号工号，姓名，性别，姓名，性别，姓名，性别，姓名，性别，年龄，系号，聘期）年龄，系号，聘期）年龄，系号，聘期）年龄，系号，聘期）系系教师教师聘聘用用系号系号电话电话姓名姓名年龄年龄工号工号性别性别1 1n聘聘期期系名系名例例：可以减少系统可以减少系统可以减少系统可以减少系统中的关系个数，中的关系个数，中的关系个数，中的关系个数，一般情况下更一般情况下更一般情况下更一般情况下更倾向于采用这倾向于采用这倾向于采用这倾向于采用这种方法种方法种方法种方法n

10、n2)2)2)2)与某一端对应的关系模式合并与某一端对应的关系模式合并与某一端对应的关系模式合并与某一端对应的关系模式合并n n合并后关系的属性合并后关系的属性合并后关系的属性合并后关系的属性：加入对应关系的码和：加入对应关系的码和联系本身的属性联系本身的属性n n合并后关系的码合并后关系的码合并后关系的码合并后关系的码：不变：不变 一个一个1:11:1联系联系可以转换为一个独立的关系模式，也可可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。以与任意一端对应的关系模式合并。n n1)1)1)1)转换为一个独立的关系模式转换为一个独立的关系模式转换为一个独立的关系模式转换为一个

11、独立的关系模式n n关系的属性关系的属性关系的属性关系的属性：与该联系相连的各实体的码以及联：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性系本身的属性n n关系的候选码关系的候选码关系的候选码关系的候选码：每个实体的码均是该关系的候选：每个实体的码均是该关系的候选码码任职（任职（任职（任职（校名校名校名校名，姓名姓名姓名姓名，任职年月），任职年月），任职年月），任职年月）校长（校长（校长（校长（姓名姓名姓名姓名，性别，年龄，职称），性别，年龄，职称），性别，年龄，职称），性别，年龄，职称）学校（学校（学校（学校（校名校名校名校名，地址，电话，姓名），地址，电话，姓名），地址，电话，姓名），地址，

12、电话，姓名）学校学校校长校长任任职职校名校名电话电话性别性别职称职称姓名姓名年龄年龄1 11 1任任职职年年月月地址地址例例：学校（学校（学校（学校（校名校名校名校名，地址，电话，姓名，地址，电话，姓名，地址，电话，姓名，地址，电话，姓名，任职年月）任职年月）任职年月）任职年月）校长（校长（校长（校长（姓名姓名姓名姓名，性别，年龄，职称），性别，年龄，职称），性别，年龄，职称），性别，年龄，职称）学校学校校长校长任任职职校名校名电话电话性别性别职称职称姓名姓名年龄年龄1 11 1任任职职年年月月地址地址例例：学校（学校（学校（学校（校名校名校名校名，地址，电话，姓名），地址，电话，姓名），地址

13、，电话，姓名），地址，电话，姓名）校长（校长（校长（校长（姓名姓名姓名姓名，性别，年龄，职称，性别，年龄，职称，性别，年龄，职称，性别，年龄，职称，任职年月）任职年月）任职年月）任职年月）三个或三个以上实体间三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为的一个多元联系转换为一个关系模式。一个关系模式。n n关系的属性关系的属性关系的属性关系的属性：与该多元联系相连的各实体的：与该多元联系相连的各实体的码以及联系本身的属性码以及联系本身的属性n n关系的码关系的码关系的码关系的码：各实体码的组合：各实体码的组合课程课程教师教师教材教材讲授讲授课程号课程号职工号职工号书号书号课时课时n1m讲授（讲授（课

14、程号课程号课程号课程号，职工号职工号职工号职工号，书号书号书号书号，课时）课时）教师教师领导领导1n职工号职工号姓名姓名性别性别职称职称教师（教师（职工号职工号职工号职工号，姓名，性别，姓名，性别，职称，职称，系主任系主任）同一实体集的实体间的联系，即同一实体集的实体间的联系，即自联系自联系，也可按，也可按上述上述1:11:1、1:n1:n和和m:nm:n三种情况分别处理。三种情况分别处理。具有相同码的关系模式可合并。具有相同码的关系模式可合并。n目的：减少系统中的关系个数。目的：减少系统中的关系个数。n合并方法：将其中一个关系模式的全部属性合并方法：将其中一个关系模式的全部属性加入到另一个关

15、系模式中，然后去掉其中的同加入到另一个关系模式中，然后去掉其中的同义属性（可能同名也可能不同名），并适当调义属性（可能同名也可能不同名），并适当调整属性的次序。整属性的次序。例：例：“拥有拥有”关系模式：关系模式：拥有（拥有（学号学号学号学号，性别），性别）与学生关系模式：与学生关系模式：学生（学生（学号学号学号学号，姓名，出生日期，所在系，年级，姓名，出生日期，所在系，年级，班级号，平均成绩）班级号，平均成绩）合并为一个关系模式：合并为一个关系模式：学生（学生（学号学号学号学号，姓名，性别，出生日期，所在系，姓名，性别，出生日期，所在系，年级，班级号，平均成绩）年级，班级号，平均成绩）先看先

16、看 P5657例题例题 2.11 2.1242.某旅行社管理系统涉及的部分信息如下：某旅行社管理系统涉及的部分信息如下：.(1)景点：景点编号、景点名称、地点、景点描述。景点：景点编号、景点名称、地点、景点描述。(2)线路：线路编号、线路名称、线路描述。线路：线路编号、线路名称、线路描述。(3)导游：工号、姓名、等级。导游：工号、姓名、等级。(4)团队：团队编号、人数、开始日期、截止日期。团队：团队编号、人数、开始日期、截止日期。其中：每条线路由多个景点组成，不同线路的景点存在交叉；其中：每条线路由多个景点组成，不同线路的景点存在交叉；每条线路有多名导游，但一名导游只负责一条线路；每条线路每条

17、线路有多名导游，但一名导游只负责一条线路；每条线路可同时存在多个旅游团队，但每个团队只旅游一条线路。可同时存在多个旅游团队，但每个团队只旅游一条线路。(1)建立一个反映上述局部应用的建立一个反映上述局部应用的ER模型，要求标注联系类型模型，要求标注联系类型(可省略实体属性可省略实体属性)。42.某网上订书系统，涉及如下信息：（1）客户：客户号、姓名、地址、联系电话。（2）图书：书号、书名、出版社、单价。（3）订单：订单号、日期、付款方式、总金额。其中：一份订单可订购多种图书，每种图书可订购多本；一位客户可有多份订单，一份订单仅对应一位客户。（1）根据以上叙述，建立ER模型，要求标注联系类型（可

18、省略实体的属性）。（2）根据转换规则，将ER模型转换成关系模型，要求标注每个关系模型的主键和外键（如果存在）。41为体育部门建立数据库，其中包含如下信息：(1)运动队：队名、主教练，其中队名惟一标识运动队。(2)运动员：运动员编号、姓名、性别、年龄。(3)运动项目：项目编号、项目名、所属类别。其中：每个运动队有多名运动员，每名运动员只属于一个运动队；每名运动员可以参加多个项目，每个项目可以有多个运动员参加。系统记录每名运动员参加每个项目所得名次和成绩以及比赛日期。(1)根据以上叙述，建立ER模型，要求标注联系类型。(实体的属性可以省略)(2)根据转换规则，将ER模型转换成关系模型，要求标明每个

19、关系模式的主键和外键（如果存在）。2.6 增强的增强的ER模型模型v2.6.1 弱实体和强实体 p62 只能是1:1 1：nv2.6.2 子类实体与超类实体 概化 特化 性质：（1）子类与超类之间具有继承性的特点。子类实体继承超类实体的所有属性。但比超类实体有更多属性。（2）这种继承是通过 子类实体与超类实体具有相同的实体标识符实现的特化过程的两种约束特化过程的两种约束v不想交约束 不相交约束 重叠约束v完备性约束 整体特化 部分特化 2.1.5 2.1.5 数据库的物理设计数据库的物理设计 p33p33n数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据

20、库数据库的物理结构的物理结构n为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，就是物理结构的过程，就是数据库的物理设计数据库的物理设计。n数据库物理设计的数据库物理设计的步骤步骤 n存储记录结构设计存储记录结构设计n确定数据存放位置确定数据存放位置n存取方法设计存取方法设计n完整性和安全性考虑完整性和安全性考虑n程序设计程序设计确定数据的存放位置确定数据的存放位置v基本原则根据应用情况将易变部分与稳定部分分开存放存取频率较高部分与存取频率较低部分，分开存放确定数据的存放位置（续）确定数据的存放位置（续）例：可以将比较大的表分别放在

21、两个磁盘上，以加快存取速度，这在多用户环境下特别有效可以将日志文件与数据库对象（表、索引等）放在不同的磁盘以改进系统的性能数据库的物理设计数据库的物理设计(续续)数据库物理设计数据库物理设计确定数确定数据库的据库的物理结物理结构构评价数据评价数据库的物理库的物理结构结构逻辑结逻辑结构设计构设计数据库数据库实施实施物理物理模型模型逻辑逻辑模型模型评价物理结构评价物理结构(续续)v评价方法（完全依赖于所选用的DBMS）定量估算各种方案 存储空间 存取时间 维护代价对估算结果进行权衡、比较，选择出一个较优的合理的物理结构如果该结构不符合用户需求，则需要修改设计2.1.6 数据库的实现数据库的实现1

22、定义数据库定义数据库2数据的载入数据的载入3编制和调试应用程序编制和调试应用程序4 数据库的试运行数据库的试运行 数据的载入数据的载入 v数据库结构建立好后，就可以向数据库中装载数据了。组织数据入库是数据库实施阶段最主要的工作。v数据装载方法人工方法计算机辅助数据入库数据库的试运行数据库的试运行v数据库试运行主要工作包括：1）功能测试实际运行数据库应用程序，执行对数据库的各种操作，测试应用程序的功能是否满足设计要求 如果不满足，对应用程序部分则要修改、调整，直到达到设计要求2）性能测试测量系统的性能指标，分析是否达到设计目标如果测试的结果与设计目标不符，则要返回物理设计阶段，重新调整物理结构，

23、修改系统参数，某些情况下甚至要返回逻辑设计阶段，修改逻辑结构 2.1.7 数据库的运行与维护数据库的运行与维护v在数据库运行阶段，对数据库经常性的维护工作主要是由DBA完成的，包括：1.数据库的转储和恢复2.数据库的安全性、完整性控制3.数据库性能的监督、分析和改进4.数据库的重组织和重构造 小结小结v数据库的设计过程规划需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理设计实现运行和维护需求需求需求需求分析分析分析分析概念概念概念概念结构结构结构结构逻辑逻辑逻辑逻辑结构结构结构结构物理物理物理物理结构结构结构结构实施实施实施实施运行运行运行运行维护维护维护维护数据流图数据流图数据流图数据流图数据字典数据字

24、典数据字典数据字典调查研究调查研究自顶自顶向下向下抽象抽象数据，数据，设计局设计局部部E-R图图集成集成到全局到全局E-R图图自底自底向上向上消除冲突消除冲突消除消除不必不必要的要的冗余冗余基本基本基本基本E-RE-R图图图图七条原则七条原则七条原则七条原则转换成转换成关系模型关系模型关系模型关系模型关系模型关系模型优优化化2ER模型是数据库的设计工具之一，它一般适用于建立数据库的()A概念模型B逻辑模型C内部模型D外部模型17增强ER模型中，子类实体继承超类实体的所有_。练习题：练习题：27简述数据库逻辑设计阶段的主要步骤。p323数据库物理设计的任务不包括()p33A优化模式B存储记录结构

25、设计C确定数据存放位置D存取方法设计4设有关系WORK（ENO，CNO，PAY），主码为（ENO，CNO）。按照实体完整性规则()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DENO与CNO都不能取空值属性属性A4.设有课程关系Course（课程号，课程名，学分，开设专业号，先修课程号）和专业关系Speciality（专业号，专业名），则课程关系Course的外键是（）A.课程号 B.开设专业号C.先修课程号D.开设专业号和先修课程号17.实体完整性规则要求关系中元组在组成_的属性上不能有空值。4.完成关系模式设计是在数据库设计的()A.需求分析阶段B.概念设计阶段

26、C.逻辑设计阶段D.物理设计阶段5.下列关于外键的说法正确的是()A.外键必须和相应的主键同名B.外键值不允许为空C.外键和相应的主键可以不同名，只要定义在相同域上即可D.外键的取值只允许等于所参照关系中某个主键值18.当局部ER图合并全局ER图时，可能出现_冲突、结构冲突、命名冲突。主键主键属性属性27.以学生选课关系SC（学号，课程号，成绩）为例，说明实体完整性规则的含义。27答：实体完整性规则是指关系中的元组在组成主键的属性上不能有空值。关系SC 的主键为（学号，课程号），因此SC 中的每个元组在学号、课程号两个属性上的取值均不能为空。3.在下列四种模型中，与计算机的硬件及软件均无关的是（）A.外部模型B.逻辑模型 C.概念模型D.内部模型4.设计数据库时，应该首先设计数据库的（）A.应用系统结构B.概念结构 C.逻辑结构D.物理结构第二章的总结和课堂作业第二章的总结和课堂作业v在作业本上完成 P66 2.16 2.17 2.18v选做题 2.22