數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第五版1PPT課件

1、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 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計7.6 數(shù)據(jù)庫的實施和維護7.7 小結(jié)第1頁/共94頁7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造（設(shè)計）優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理結(jié)構(gòu)，并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求，包括信息管理要求和數(shù)據(jù)操作要求。 信息管理要求：在數(shù)據(jù)庫中應(yīng)該存儲和管理哪些數(shù)據(jù)對象 。 數(shù)據(jù)操作要求：對數(shù)據(jù)對象需要進行哪些操作，如查詢、增、刪、改、統(tǒng)計等操作。 第2頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的

2、目標(biāo)是為用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)提供一個信息基礎(chǔ)設(shè)施和高效率的運行環(huán)境 。 高效率的運行環(huán)境l數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存取效率高l數(shù)據(jù)庫存儲空間的利用率高l數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行管理的效率高第3頁/共94頁7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式第4頁/共94頁7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點1. 數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律 三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 管理 l數(shù)據(jù)庫建設(shè)項目管理 l企業(yè)（即應(yīng)用部門）的業(yè)務(wù)管理 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) l數(shù)據(jù)的收集、整理、組織和不斷更新第5頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點（續(xù)）2. 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計和

3、行為（處理）設(shè)計相結(jié)合 將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理設(shè)計密切結(jié)合 結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計 傳統(tǒng)的軟件工程：重 行為設(shè)計l忽視對應(yīng)用中數(shù)據(jù)語義的分析和抽象，只要有可能就盡量推遲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的決策 早期的數(shù)據(jù)庫設(shè)計：重 結(jié)構(gòu)設(shè)計l致力于數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫建模方法研究，忽視了行為設(shè)計對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響第6頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點（續(xù)）結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計 現(xiàn)實世界概念模型設(shè)計子模式設(shè)計物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計建立數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分析功能分析功能模型功能說明事務(wù)設(shè)計應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計第7頁/共94頁7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2

4、 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式第8頁/共94頁7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法 大型數(shù)據(jù)庫設(shè)計是涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù)，又是一項龐大的工程項目。 它要求多方面的知識和技術(shù)。主要包括： 計算機的基礎(chǔ)知識 軟件工程的原理和方法 程序設(shè)計的方法和技巧 數(shù)據(jù)庫的基本知識 數(shù)據(jù)庫設(shè)計技術(shù) 應(yīng)用領(lǐng)域的知識第9頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法（續(xù)） 手工試湊法 設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計人員的經(jīng)驗和水平有直接關(guān)系 缺乏科學(xué)理論和工程方法的支持，工程的質(zhì)量難以保證 數(shù)據(jù)庫運行一段時間后常常又不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護代價第10頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法（續(xù)） 規(guī)范設(shè)計法

5、 手工設(shè)計方法 基本思想l過程迭代和逐步求精 典型方法l新奧爾良（New Orleans）方法l基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法l3NF（第三范式）的設(shè)計方法l面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫設(shè)計方法l統(tǒng)一建模語言（UML）方法第11頁/共94頁7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式第12頁/共94頁7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟 數(shù)據(jù)庫設(shè)計分6個階段 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)據(jù)庫實施 數(shù)據(jù)庫運行和維護 需求分析和概念設(shè)計獨立于任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 邏輯設(shè)計和物理設(shè)計與選用的

6、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)密切相關(guān)第13頁/共94頁第14頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)） 參加數(shù)據(jù)庫設(shè)計的人員 系統(tǒng)分析人員和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員l自始至終參與數(shù)據(jù)庫設(shè)計，其水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的質(zhì)量 數(shù)據(jù)庫管理員和用戶代表l主要參加需求分析與數(shù)據(jù)庫的運行和維護 應(yīng)用開發(fā)人員l包括程序員和操作員l在實施階段參與進來，分別負責(zé)編制程序和準(zhǔn)備軟硬件環(huán)境第15頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）1. 需求分析階段 是否做得充分與準(zhǔn)確，決定了構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的速度和質(zhì)量2. 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段 通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念模型3. 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個數(shù)

7、據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并對其進行優(yōu)化第16頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）4. 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計階段 為邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu) 包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法5. 數(shù)據(jù)庫實施階段 根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果構(gòu)建數(shù)據(jù)庫 編寫與調(diào)試應(yīng)用程序 組織數(shù)據(jù)入庫并進行試運行6. 數(shù)據(jù)庫運行和維護階段 經(jīng)過試運行后即可投入正式運行 在運行過程中必須不斷對其進行評估、調(diào)整與修改第17頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)） 設(shè)計一個完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) 往往是上述6個階段的不斷反復(fù) 這個設(shè)計步驟既是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程，也包括了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程 把數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)處理的

8、設(shè)計緊密結(jié)合起來，將這兩個方面的需求分析、抽象、設(shè)計、實現(xiàn)在各個階段同時進行，相互參照，相互補充，以完善兩方面的設(shè)計第18頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）圖圖7.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計各個階段的數(shù)據(jù)設(shè)計描述數(shù)據(jù)庫設(shè)計各個階段的數(shù)據(jù)設(shè)計描述第19頁/共94頁7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式第20頁/共94頁7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式 數(shù)據(jù)庫設(shè)計不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級模式數(shù)據(jù)庫的各級模式數(shù)據(jù)庫的各級模式 第21頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計不同階段

9、形成的數(shù)據(jù)庫各級模式需求分析階段：綜合各個用戶的應(yīng)用需求數(shù)據(jù)庫的各級模式數(shù)據(jù)庫的各級模式 第22頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級模式概念設(shè)計階段： 形成獨立于機器特點，獨立于各個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品的概念模式（E-R圖）數(shù)據(jù)庫的各級模式數(shù)據(jù)庫的各級模式 第23頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級模式邏輯設(shè)計階段：1. 首先將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式2. 然后根據(jù)用戶處理的要求、安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖（View），形成數(shù)據(jù)的外模式第

10、24頁/共94頁數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級模式物理設(shè)計階段：根據(jù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)特點和處理的需要，進行物理存儲安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫的各級模式數(shù)據(jù)庫的各級模式 第25頁/共94頁第七章 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 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計7.6 數(shù)據(jù)庫的實施和維護7.7 小結(jié)第26頁/共94頁7.2 需求分析7.2.1 需求分析的任務(wù)7.2.2 需求分析的方法7.2.3 數(shù)據(jù)字典第27頁/共94頁需求分析（續(xù)） 需求分析就是分析用戶的要求 是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的起點 結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶

11、的實際要求，將直接影響到后面各個階段的設(shè)計，并影響到設(shè)計結(jié)果是否合理和實用第28頁/共94頁7.2.1 需求分析的任務(wù) 詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等） 充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)）工作概況 明確用戶的各種需求 在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能 新系統(tǒng)必須充分考慮今后可能的擴充和改變第29頁/共94頁需求分析的任務(wù)（續(xù)） 調(diào)查的重點是“數(shù)據(jù)”和“處理”，獲得用戶對數(shù)據(jù)庫的要求（1）信息要求l用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)l由信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù)（2）處理要求l用戶要完成的處理功能l對處理性能的要求（3）安全性與完整性要求第30頁/

12、共94頁需求分析的任務(wù)（續(xù)） 確定用戶最終需求的難點 用戶缺少計算機知識，不能準(zhǔn)確地表達自己的需求，他們所提出的需求往往不斷地變化。 設(shè)計人員缺少用戶的專業(yè)知識，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求 解決方法 設(shè)計人員必須不斷深入地與用戶進行交流，才能逐步確定用戶的實際需求第31頁/共94頁7.2 需求分析7.2.1 需求分析的任務(wù)7.2.2 需求分析的方法7.2.3 數(shù)據(jù)字典第32頁/共94頁7.2.2 需求分析的方法 調(diào)查清楚用戶的實際需求并進行初步分析 與用戶達成共識 分析與表達這些需求第33頁/共94頁調(diào)查用戶需求的步驟（1）調(diào)查組織機構(gòu)情況（2）調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動情況（3）協(xié)

13、助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求，包括信 息要求、處理要求、完全性與完整性要求（4）確定新系統(tǒng)的邊界第34頁/共94頁常用調(diào)查方法（1）跟班作業(yè) 通過親身參加業(yè)務(wù)工作了解業(yè)務(wù)活動的情況（2）開調(diào)查會 通過與用戶座談來了解業(yè)務(wù)活動情況及用戶需求（3）請專人介紹（4）詢問 對某些調(diào)查中的問題，可以找專人詢問（5）設(shè)計調(diào)查表請用戶填寫 調(diào)查表設(shè)計合理，則很有效（6）查閱記錄 查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄第35頁/共94頁進一步分析和表達用戶需求 分析方法 結(jié)構(gòu)化分析方法（Structured Analysis，簡稱SA方法）lSA方法從最上層的系統(tǒng)組織機構(gòu)入手l采用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng) 對用戶

14、需求進行分析與表達后，需求分析報告必須提交給用戶，征得用戶的認(rèn)可第36頁/共94頁需求分析過程需求分析過程需求分析過程 第37頁/共94頁7.2 需求分析7.2.1 需求分析的任務(wù)7.2.2 需求分析的方法7.2.3 數(shù)據(jù)字典第38頁/共94頁7.2.3 數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，即元數(shù)據(jù)，不是數(shù)據(jù)本身 數(shù)據(jù)字典在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中不斷修改、充實、完善 數(shù)據(jù)字典是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果注意：和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)字典的區(qū)別和聯(lián)系第39頁/共94頁數(shù)據(jù)字典（續(xù)） 數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容 數(shù)據(jù)項 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)存儲 處理過程 數(shù)據(jù)項是數(shù)

15、據(jù)的最小組成單位 若干個數(shù)據(jù)項可以組成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)字典通過對數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲的邏輯內(nèi)容第40頁/共94頁1. 數(shù)據(jù)項 數(shù)據(jù)項是不可再分的數(shù)據(jù)單位 對數(shù)據(jù)項的描述數(shù)據(jù)項描述=數(shù)據(jù)項名,數(shù)據(jù)項含義說明,別名, 數(shù)據(jù)類型,長度,取值范圍,取值含義, 與其他數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系, 數(shù)據(jù)項之間的聯(lián)系 “取值范圍”、“與其他數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系”定義了數(shù)據(jù)的完整性約束條件，是設(shè)計 數(shù)據(jù)檢驗功能的依據(jù) 可以用關(guān)系規(guī)范化理論為指導(dǎo)，用數(shù)據(jù)依賴的概念分析和表示數(shù)據(jù)項之間的聯(lián)系 第41頁/共94頁2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。 一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個數(shù)據(jù)項組成，也可

16、以由若干個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干個數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。 對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說明，組成:數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第42頁/共94頁3. 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂健?對數(shù)據(jù)流的描述 數(shù)據(jù)流描述=數(shù)據(jù)流名,說明,數(shù)據(jù)流來源, 數(shù)據(jù)流去向,組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 平均流量,高峰期流量 數(shù)據(jù)流來源：說明該數(shù)據(jù)流來自哪個過程 數(shù)據(jù)流去向：說明該數(shù)據(jù)流將到哪個過程去 平均流量：在單位時間（每天、每周、每月等）里的傳輸次數(shù) 高峰期流量：在高峰時期的數(shù)據(jù)流量第43頁/共94頁4. 數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)存儲是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一。 對數(shù)據(jù)存儲的描述數(shù)

17、據(jù)存儲描述=數(shù)據(jù)存儲名,說明,編號,輸 入的數(shù)據(jù)流 ,輸出的數(shù)據(jù)流, 組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)量, 存取頻度,存取方式 存取頻度：每小時、每天或每周存取次數(shù)，每次存取的數(shù)據(jù)量等信息 存取方法：批處理 / 聯(lián)機處理；檢索 / 更新；順序檢索 / 隨機檢索 輸入的數(shù)據(jù)流：數(shù)據(jù)來源 輸出的數(shù)據(jù)流：數(shù)據(jù)去向第44頁/共94頁5. 處理過程 處理過程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述。數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過程的說明性信息 處理過程說明性信息的描述 處理過程描述=處理過程名,說明,輸入:數(shù)據(jù)流, 輸出:數(shù)據(jù)流,處理:簡要說明 簡要說明：說明該處理過程的功能及處理要求l功能：該處理過程用來做什么l處理

18、要求：處理頻度要求，如單位時間里處理多少事務(wù)，多少數(shù)據(jù)量、響應(yīng)時間要求等l處理要求是后面物理設(shè)計的輸入及性能評價的標(biāo)準(zhǔn)第45頁/共94頁需求分析小結(jié) 把需求收集和分析作為數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第一階段是十分重要的。 第一階段收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（用數(shù)據(jù)字典來表達）是下一步進行概念設(shè)計的基礎(chǔ)。 強調(diào)兩點 （1）設(shè)計人員應(yīng)充分考慮到可能的擴充和改變，使設(shè)計易于更改，系統(tǒng)易于擴充 （2）必須強調(diào)用戶的參與第46頁/共94頁第七章 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 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計7.6 數(shù)據(jù)庫的實施和維護7.7 小結(jié)第47頁/共94頁7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.

19、3.1 概念模型7.3.2 E-R模型*7.3.3 擴展的E-R模型*7.3.4 UML7.3.5 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計第48頁/共94頁7.3.1 概念模型 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 概念模型的特點（1）能真實、充分地反映現(xiàn)實世界，是現(xiàn)實世界的一個真 實模型。（2）易于理解，從而可以用它和不熟悉計算機的用戶交換 意見。（3）易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時，容易對概 念模型修改和擴充。（4）易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 描述概念模型的工具 E-R模型第49頁/共94頁7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.3.1 概念結(jié)構(gòu)7.3.2 E-R模型*7.

20、3.3 擴展的E-R模型*7.3.4 UML7.3.5 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計第50頁/共94頁7.3.2 E-R模型1. 實體之間的聯(lián)系（1）兩個實體型之間的聯(lián)系：一對一聯(lián)系（11）一對多聯(lián)系（1n）多對多聯(lián)系（mn）第51頁/共94頁E-R模型（續(xù)）一對一聯(lián)系（11）如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為11。例如，學(xué)校里一個班級只有一個正班長，而一個班長只在一個班中任職，則班級與班長之間具有一對一聯(lián)系。第52頁/共94頁E-R模型（續(xù)）一對多聯(lián)系（1n）如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體

21、（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1n。例如，一個班級中有若干名學(xué)生，而每個學(xué)生只在一個班級中學(xué)習(xí)，則班級與學(xué)生之間具有一對多聯(lián)系。第53頁/共94頁多對多聯(lián)系（mn）如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B具有多對多聯(lián)系，記為mn。例如，一門課程同時有若干個學(xué)生選修，而一個學(xué)生可以同時選修多門課程，則課程與學(xué)生之間具有多對多聯(lián)系。E-R模型（續(xù)）第54頁/共94頁E-R模型（

22、續(xù)）圖7.6 兩個實體型之間的三類聯(lián)系第55頁/共94頁E-R模型（續(xù)）（2）兩個以上的實體型之間的聯(lián)系l一般地，兩個以上的實體型之間也存在著一對一、一對多、多對多聯(lián)系。l對于課程、教師與參考書3個實體型，如果一門課程可以有若干個教師講授，使用若干本參考書，而每一個教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用，則課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對多的，如圖7.7(a)所示。第56頁/共94頁E-R模型（續(xù)）圖7.7 三個實體型之間的聯(lián)系示例第57頁/共94頁E-R模型（續(xù)）（3）單個實體型內(nèi)的聯(lián)系l同一個實體集內(nèi)的各實體之間也可以存在一對一、一對多、多對多的聯(lián)系。l例如，職工實體型內(nèi)部具有

23、領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系，即某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工，而一個職工僅被另外一個職工直接領(lǐng)導(dǎo)，因此這是一對多的聯(lián)系，如圖7.8所示。第58頁/共94頁E-R模型（續(xù)）圖7.8 單個實體型內(nèi)的一對多聯(lián)系示例n聯(lián)系的度：聯(lián)系的度：參與聯(lián)系的實體型的數(shù)目參與聯(lián)系的實體型的數(shù)目l2個實體型之間的聯(lián)系度為個實體型之間的聯(lián)系度為2，也稱為二元聯(lián)系；，也稱為二元聯(lián)系；l3個實體型之間的聯(lián)系度為個實體型之間的聯(lián)系度為3，稱為，稱為三三元聯(lián)系；元聯(lián)系；lN個實體型之間的聯(lián)系度為個實體型之間的聯(lián)系度為N，也稱為，也稱為N元聯(lián)系元聯(lián)系第59頁/共94頁E-R模型（續(xù)）2. E-R圖 E-R圖提供了表示實體型、屬性和

24、聯(lián)系的方法：l實體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。l屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體型連接起來。例如，學(xué)生實體具有學(xué)號、姓名、性別、出生年份、系、入學(xué)時間等屬性，用E-R圖表示如圖7.9所示圖7.9 學(xué)生實體及屬性第60頁/共94頁E-R模型（續(xù)）l聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體型連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（11，1n或mn）。l聯(lián)系可以具有屬性圖7.10 聯(lián)系的屬性第61頁/共94頁E-R模型（續(xù)） 3. 一個實例 某個工廠物資管理的概念模型。物資管理涉及的實體有：l倉庫：屬性有倉庫號、面積、電話號碼l零件：屬性有零件號、名稱、規(guī)

25、格、單價、描述l供應(yīng)商：屬性有供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、賬號l項目：屬性有項目號、預(yù)算、開工日期l職工：屬性有職工號、姓名、年齡、職稱第62頁/共94頁E-R模型（續(xù)） 這些實體之間的聯(lián)系如下： （1） 一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個 倉庫中，因此倉庫和零件具有多對多的聯(lián)系。用庫存量 來表示某種零件在某個倉庫中的數(shù)量。（2） 一個倉庫有多個職工當(dāng)倉庫保管員，一個職工只能在一 個倉庫工作，因此倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。第63頁/共94頁E-R模型（續(xù)） 這些實體之間的聯(lián)系如下（續(xù)）： （3） 職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。即倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若 干保管員，因此職工實體型中具

26、有一對多的聯(lián)系。（4） 供應(yīng)商、項目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系。即一 個供應(yīng)商可以供給若干項目多種零件，每個項目可以使 用不同供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可由不同供應(yīng)商供 給。第64頁/共94頁E-R模型（續(xù)）第65頁/共94頁E-R模型（續(xù)）第66頁/共94頁E-R模型（續(xù)）第67頁/共94頁E-R模型（續(xù)） E-R圖，可以參見： 愛課程網(wǎng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論1.2節(jié)動畫E-R圖難點解析（1） E-R圖難點解析（2） E-R圖難點解析（3）第68頁/共94頁7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.3.1 概念結(jié)構(gòu)7.3.2 E-R模型*7.3.3 擴展的E-R模型*7.3.4 UML7.3.5 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計第6

27、9頁/共94頁7.3.5 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 實體與屬性的劃分原則 為了簡化E-R圖的處置，現(xiàn)實世界的事物能作為屬性對待的，盡量作為屬性對待。 兩條準(zhǔn)則：（1）作為屬性，不能再具有需要描述的性質(zhì)。屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項，不能包含其他屬性。 （2）屬性不能與其他實體具有聯(lián)系，即E-R圖中所表示的聯(lián)系是實體之間的聯(lián)系。第70頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）例1 職工是一個實體，職工號、姓名、年齡是職工的屬性。 職稱如果沒有與工資、福利掛鉤，根據(jù)準(zhǔn)則（1）可以作為職工實體的屬性 如果不同的職稱有不同的工資、住房標(biāo)準(zhǔn)和不同的附加福利，則職稱作為一個實體更恰當(dāng)?shù)?1頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）例2 在醫(yī)

28、院中，一個病人只能住在一個病房，病房號可以作為病人實體的一個屬性； 如果病房還要與醫(yī)生實體發(fā)生聯(lián)系，即一個醫(yī)生負責(zé)幾個病房的病人的醫(yī)療工作，則根據(jù)準(zhǔn)則（2） 病房應(yīng)作為一個實體。第72頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）例3 如果一種貨物只存放在一個倉庫，那么就可以把存放貨物的倉庫的倉庫號作為描述貨物存放地點的屬性。 如果一種貨物可以存放在多個倉庫中，或者倉庫本身又用面積作為屬性，或者倉庫與職工發(fā)生管理上的聯(lián)系，那么就應(yīng)把倉庫作為一個實體。第73頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)） 例7.1 銷售管理子系統(tǒng)E-R圖的設(shè)計。 該子系統(tǒng)的主要功能是：l處理顧客和銷售員送來的訂單l工廠是根據(jù)訂貨安排生產(chǎn)的l交出

29、貨物同時開出發(fā)票l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74頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)） 參照需求分析和數(shù)據(jù)字典中的詳盡描述，遵循前面給出的兩個準(zhǔn)則，進行了如下調(diào)整：（1）每張訂單由訂單號、若干頭信息和訂單細節(jié)組成。訂單細節(jié)又有訂貨的零件號、數(shù)量等來描述。按照準(zhǔn)則（2），訂單細節(jié)就不能作訂單的屬性處理而應(yīng)該上升為實體。一張訂單可以訂若干產(chǎn)品，所以訂單與訂單細節(jié)兩個實體之間是1n的聯(lián)系。第75頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）（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。每條訂貨細節(jié)對應(yīng)一個產(chǎn)品描述，訂單處理時從中獲得當(dāng)前單價、產(chǎn)品重量等信息。（3）工廠對大宗訂貨給予優(yōu)惠。

30、每種產(chǎn)品都規(guī)定了不同訂貨數(shù)量的折扣，應(yīng)增加一個“折扣規(guī)則”實體存放這些信息，而不應(yīng)把它們放在產(chǎn)品實體中。第76頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)） 最后得到銷售管理子系統(tǒng)E-R圖如圖7.23所示。圖圖7.23 銷售管理子系統(tǒng)的銷售管理子系統(tǒng)的E-R圖圖第77頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（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(dāng)前余額，貨款限額 產(chǎn)品：產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，單價，重量

31、 折扣規(guī)則：產(chǎn)品號，訂貨量，折扣第78頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）2. E-R圖的集成 E-R圖的集成一般需要分兩步l 合并。解決各分E-R圖之間的沖突，將分E-R圖合并起來生成初步E-R圖。l 修改和重構(gòu)。消除不必要的冗余，生成基本E-R圖。第79頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）（1）合并E-R圖，生成初步E-R圖l各個局部應(yīng)用所面向的問題不同，各個子系統(tǒng)的E-R圖之間必定會存在許多不一致的地方，稱之為沖突。l子系統(tǒng)E-R圖之間的沖突主要有三類：屬性沖突命名沖突結(jié)構(gòu)沖突第80頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）屬性沖突l屬性域沖突，即屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同。例如零件號，有的部門把它定

32、義為整數(shù)，有的部門把它定義為字符型。年齡，某些部門以出生日期形式表示職工的年齡，而另一些部門用整數(shù)表示職工的年齡。l屬性取值單位沖突。例如，零件的重量有的以公斤為單位，有的以斤為單位，有的以克為單位。第81頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）命名沖突l同名異義，即不同意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字。l異名同義（一義多名），即同一意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字。如對科研項目，財務(wù)科稱為項目，科研處稱為課題，生產(chǎn)管理處稱為工程。l命名沖突可能發(fā)生在實體、聯(lián)系一級上也可能發(fā)生在屬性一級上通過討論、協(xié)商等行政手段加以解決第82頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突l同一對象在不同應(yīng)用

33、中具有不同的抽象。例如，職工在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實體，而在另一局部應(yīng)用中則被當(dāng)作屬性。解決方法：把屬性變換為實體或把實體變換為屬性，使同一對象具有相同的抽象。l同一實體在不同子系統(tǒng)的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。解決方法：使該實體的屬性取各子系統(tǒng)的E-R圖中屬性的并集，再適當(dāng)調(diào)整屬性的次序。第83頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）l實體間的聯(lián)系在不同的E-R圖中為不同的類型。實體E1與E2在一個E-R圖中是多對多聯(lián)系，在另一個E-R圖中是一對多聯(lián)系解決方法是根據(jù)應(yīng)用的語義對實體聯(lián)系的類型進行綜合或調(diào)整。第84頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）圖圖7.25(a)中零件與產(chǎn)品之間中零件與產(chǎn)品之間存在多對多的聯(lián)系存在多對多的聯(lián)系“構(gòu)成構(gòu)成”圖圖7.25(b)中產(chǎn)品、零件與供中產(chǎn)品、零件與供應(yīng)商三者之間還存在多對多應(yīng)商三者之間還存在多對多的聯(lián)系的聯(lián)系“供應(yīng)供應(yīng)”合并兩個合并兩個E-R圖，圖，如圖如圖7.25(c)第85頁/共94頁概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（續(xù)）（2）消除不必要的冗余，設(shè)計基本E-R圖l所謂冗余的數(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。l消除冗余主要采用分析方法，即以數(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