数据库设计.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第二单元 数据库设计,设计方法,提出问题,概念设计,逻辑设计,物理设计,本单元总结,数据库设计基本方法,要使用数据库技术来解决和管理来自客观世界的各种问题与事物，首先碰到的问题是数据如何组织和数据按什么样的组织结构装入数据库中，也就是要根据具体任务的需求和所具有的数据库管理系统提供的功能进行数据库设计。,根据用户要求，来开发满足特定数据库系统要求的数据库结构的过程称之为,数据库设计,。,通常设计分成两大部分：,数据库逻辑设计：,就是根据用户的要求，设计某个特定的数据库管理系统能处理的数据库全局逻辑结构（概念模式）和数据的组织结构（数据模型）；,数据库的物理设计：,就是在逻辑结构确定下，设计数据库的存储结构。,现实世界,信息世界,机器世界,概念模型,物理模型,逻辑模型,设计,数据库设计,=,逻辑设计,+,物理设计,概念结构设计,逻辑结构设计,物理结构设计,数据库设计,在数据库设计过程中，如果直接将现实世界的信息设计成某个特定数据库管理系统下的逻辑结构（层次、网状或关系的），是非常困难的。,因此，应首先根据收集到的用户在数据和处理上的需求，按照现实世界信息的联系与特征，描述为每个业务的局部数据结构（实体,E,和关系,R,），然后通过一定的工具将各个局部数据结构合并成一个统一的全局数据结构，将这样一个设计过程称之为概念结构设计阶段（不直接与特定的数据库管理系统相联系）。,用于概念结构设计的,实体,-,关系模型（,E-R,图）,也常称之为数据库的概念模型。,概念结构设计阶段,逻辑结构设计就是将概念结构设计阶段所定义的全局数据结构（,E-R,图）转换成特定的数据库管理系统所能处理的逻辑结构（数据模型）。,逻辑结构的设计过程要求满足：,必须能准确反映现实世界用户对数据的要求。,应尽可能地消除冗余的数据和冗余的联系，使其保持最小的冗余度。,在结构内部必须保持数据的一致性，不允许有互相矛盾与冲突的东西存在。,必须满足对数据处理的要求，尽可能使数据规范化。,逻辑结构设计阶段,物理结构设计就是对逻辑结构设计中所确定的数据模型取一个最适合应用的物理结构来存放数据。在物理结构设计中要解决文件的组织方式和存取方法、索引的建立、数据的存放、数据的压缩、缓冲区的大小及管理方式、文件在存储介质上的分配等等，因此物理结构设计的好坏直接影响系统的处理效率和系统开销，可见物理结构设计对系统性能的影响最大，是一个重要的设计阶段。,物理结构设计阶段,确定实体,确定实体的属性,确定实体的标识属性(关键字),确定实体间的联系和联系类型,画出表示概念模型的分,E-R,图,组合分,E-R,图形成全局,E-R,图,概念模型设计步骤,实体,联系类,关系,属性,两个实体集之间的联系,若有实体集,A,和,B,，对于实体集,A,中的每一个实体，实体集,B,中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集,A,与实体集,B,具有一对一的联系，记为,1:1,。,例如，在学校管理中，一个学校只有一个,(,正）校长，而一个校长只在一个学校中任职，则学校和校长之间是一对一的联系。,任职,学校,校长,1,1,两个实体集之间的,1:1,联系,若有实体集,A,和,B,，对于实体集,A,中的每一个实体，实体集,B,中有,n,个实体与之联系，反之，对于实体集,B,中的每一个实体，实体集,A,中至多只有一个实体与之联系，则称实体集,A,与实体集,B,具有一对多的联系，记为,1:n,。,例如，出版社出版书籍，一个出版社可以出版多种书籍，但同一本书仅为一个出版社出版，则出版社与书之间的联系就为一对多的联系。,出版,出版社,书,1,n,两个实体集之间的,1:n,联系,若有实体集,A,和,B,，对于实体集,A,中的每一个实体，实体集,B,中有,n,个实体与之联系，反之，对于实体集,B,中的每一个实体，实体集,A,中也有,m,个实体与之联系，则称实体集,A,与实体集,B,具有多对多的联系。记作,m:n,。,例如，一门课可以由多个学生选修，而一个学生也可以选修不同的课程，则学生与课程之间的联系就是多对多的联系。,选修,学生,课程,m,n,两个实体集之间的,m:n,联系,局部,E-R,图设计,学生,课程,选课,学号,姓名,性别,年龄,系别号,系名,成绩,课程号,课程名,先行课,学分,教师,M,N,教师,课程,授课,教师号,姓名,电话,年龄,系别号,系名,成绩,课程号,课程名,先行课,学分,教师,M,N,教室,占用,名称,编号,1,N,局部,E-R,图设计,院系：,部门号，院名，院长，地址，电话,学生：,学号，学生名，年龄，性别,教师：,教师号，姓名，职称，性别,课程：,课程号，课程名，先行课，学分,教室：,编号，名称，容量,院系,学生,教师,课程,教室,成绩,N,1,1,N,M,N,M,N,N,1,选课,讲授,占用,所属,所属,全局,E-R,图设计,逻辑结构的设计步骤,概念模型,基本,E-R,图,数据模型,关系、网状、层次,特定的DBMS,支持下的数据模型,优化的数 据模型,E-R,转换规则,规范化 理论,DBMS,的特点和限制,优化原则,关系逻辑结构设计,概念结构：基本,E-R,图,数据模型：关系表,转换规则,范式理论,关系（表）命名（实体）,字段名、数据类型、取值范围的设置（实体属性）,关系中的主关键字、次关键字（实体的码）,表之间的关联（实体联系）,第一范式,(1,NF,),无非平坦数据,(消除复合项),第二范式,(2,NF,),所有数据项都依赖于关键字,(消除非主属性对码的部分函数依赖),第三范式,(3,NF),数据项之间相互独立,(,消除非主属性对码的传递函数依赖),4,NF,消除多值依赖,5,NF,消除连接依赖,关系规范化（范式理论）,一个实体转换成一个关系表。实体的属性就是关系表中的字段，实体的码就是关系的码或关键字段。,实体间的联系也用关系表实现，与该联系相连的各实体的码以及联系的属性转换成关系表的字段，具体有三种：,两实体为1：1时建成两个关系表，把其中一个实体的关键码放入另一个实体中作为属性，即可建立联系。,两实体为1：,N,时建成两个关系表，把1端的实体码放入,N,端的实体中作为属性，即可建立联系。,两实体为,N:M,时两实体建成两个关系表外，另建一个表描述多对多关系，把两个实体的码作为属性，建成联系。,E-R,图转换成关系模式的规则,部门号,名称,主任,地址,电话,D01,D02,经济学院,信息学院,李,XX,陈,XX,1楼102,1楼307,62517086,62518818,学号,学生名,年龄,性别,部门号,890101,890102,张三,李四,19,20,男,男,D01,D02,学生,所属,院系,院系,学生,教师,所属,N,1,1,N,所属,课程,学生,教师,T-C,选课,N,M,M,N,教室,占用,1,1,成绩,教室编号,名称,容量,R3101,R2119,阶梯教室,投影教室,200,50,课程号,课程名,先行课,学分,教室编号,C02,C11,管理学,管理信息系统,高等数学,数据库,4,4,R3101,R2119,课程,占用,教室,可用,ACCESS,或,VFP,建立系统,学号,学生名,年龄,性别,部门号,890101,890102,张三,李四,19,20,男,男,D01,D02,学号,课程号,成绩,890101,890102,C02,C11,100,90,课程号,课程名,先行课,学分,教室编号,C02,C11,管理学,管理信息系统,高数,数据库,4,4,R3101,R2119,学生,选择,课程,图书订购系统示例：,某书店有个购图书的汇总登记表，表中包括订户、图书、出版单位及其订购图书业务管理的相关信息：,订单号,、,订户代号,、,订户名,、,订户地址、图书编号,、,书名,、,出版社,、,出版日期,、,译作者,、,单价,、,订购数量,、,应付款、交货日期、付款方式等。（参见示例）,数据库设计示例,提出问题,作为数据库逻辑模型，此表设计得是否合理？,是否存在冗余（重复、重叠项和存储空间的浪费）：,一个订户可能签定多份订单，订多本不同出版社、不同类型的书，对于多本书，需重复输入多条相同的订户信息；反之，同一本图书可能有多个用户订阅，对于不同的订户，要重复输入多条相同的图书信息不符合关系规范模式。,是否会出现插入、删除、修改异常的情况：,插入异常新的图书出版尚没有订户，无法输入到库中,删除异常订购合同已履行，订单删除后相应的订户和图书信息也随之删除,修改异常订购数量的改变，使付款金额、折扣等相应项也都要修改,是否对读写效率有影响：,存储器读写频繁要查询和修改某一项内容，就要遍沥整个数据文件,1。表中存在重叠项,一张订单订多本图书、一本书多个作者,消除表中的重叠项，使关系表平坦化（1,NF）；,设定关键字（主码、侯选码）：,订单号、订户代号、图书编号,等。,2。表中存在部分函数依赖关系,订书信息中的非关键字部分依赖于订单号；订户信息中的非关键字部分依赖于订户代号；图书信息中的非关键字部分依赖于图书编号；出版社信息的部分依赖关系,造成增删改异常，应转为对码的完全依赖（2,NF）,通过,E-R,图分解,；,3。表中存在传递函数依赖关系,订户名传递依赖于订户代号、应付款传递依赖于单价与订购数量,转为彼此函数独立的关系（3,NF）,。,4表中的折扣项并不是所有订户都有的,造成存储空间的浪费和读写次数多,单做一个关系表,原则：,尽量减少冗余，将部分依赖转为完全依赖，消除传递依赖，提高读写效率，使表格规范化。,表的规范化,实体 属性,订户,订户代号、订户名，订户地址，订户电话,图书,图书编号、书名，类型，译作者，出版社，出版日期，版权号，印数，单价,订单,订单号，订户名，书名，出版社，订购数量，单价，应付款，付款方式、交货时间、折扣,出版社,出版社代号，出版社地址，出版社邮编，出版社电话,实体属性分析,订户,图书,订购,m,n,出版社,出,版,m,1,订单,签定,1,m,实体关系,（,E-R）,图模型,经转换规则得到的实体（2,NF）,订户(实体),订户代号,，订户名，订户地址，订户邮编，订户电话,图书(实体),图书编号,，,书名，类型，译作者，出版日期，版权号，印数，单价,订单(实体),订单号，,订户名，书名,，,出版社，订购数量，交货日期,签单日期,出版社(实体),出版社代号,，出版社名称，出版社地址，出版社邮编，出版社电话,经转换规则得到的关系（2,NF）,签订单（1：,m）,订户代号,，,订单号，,订户名，书名,，,出版社，订购数量，交货日期,签单日期,图书出版(1：,m),图书编号,，,出版社代号，,书名，译作者，出版日期，版权号，印数，单价,订购图书(,m：n),订单号，图书编号，出版社代号,消除传递依赖、合并整理,（3NF）,订户：,订户代号,，订户地址，订户邮编，订户电话,图书：,图书编号,，,书名，译作者，出版社，出版时间，版权号，印数，单价,出版社：,出版社代号,，出版社地址，出版社邮编，出版社电话,订购（关系）：,订单号，订户代号，图书编号，出版社代号,，订购数量，单价，付款方式，交货日期,折扣：,订单号，图书编号，应付款，折扣系数,选择(,SELECT)-,在关系中选出符合条件的元组(记录-行操作),投影(,PROJECT)-,在关系中选出符合要求的数据项(数据项-列操作),连接(,JOIN)-,按要求将多个关系连接起来,(关系-表操作),关系运算,