第3講 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法—邏輯模型以及ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化

1、1回顧回顧p 數(shù)據(jù)庫的三級模式數(shù)據(jù)庫的三級模式：外模式：外模式用戶視圖，模式用戶視圖，模式全全局視圖，內(nèi)模式局視圖，內(nèi)模式物理視圖。物理視圖。p 通過兩級映射提高數(shù)據(jù)的邏輯獨立性和物理獨立性。通過兩級映射提高數(shù)據(jù)的邏輯獨立性和物理獨立性。p 概念模型中的兩個概念：實體、聯(lián)系概念模型中的兩個概念：實體、聯(lián)系.p 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型包括：包括：概念模型概念模型、邏輯模型邏輯模型、物理模型、物理模型p 概念模型的兩個基本概念概念模型的兩個基本概念實體與聯(lián)系，實體與聯(lián)系，E-R模型模型是一種概念模型表示方法是一種概念模型表示方法.p 邏輯模型邏輯模型：層次型、網(wǎng)狀、關(guān)系型：層次型、網(wǎng)狀、關(guān)系型馬上講解馬

2、上講解2數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用第第3講講 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法邏輯模型邏輯模型以及以及ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化3本講內(nèi)容、重點和難點本講內(nèi)容、重點和難點n 重點重點p邏輯模型：層次型、網(wǎng)狀、關(guān)系型三種數(shù)據(jù)模型的比邏輯模型：層次型、網(wǎng)狀、關(guān)系型三種數(shù)據(jù)模型的比較較pER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化n 難點難點p關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述p關(guān)系型邏輯模型關(guān)系型邏輯模型是當(dāng)前最常見的是當(dāng)前最常見的數(shù)據(jù)庫邏輯模型數(shù)據(jù)庫邏輯模型41. 邏輯模型邏輯模型 邏輯模型的三個作用邏輯模型的三個作用 三種邏輯模型三種邏輯模型5邏輯模型的作用邏輯模型的作用p概念模

3、型只能反映實體概念模型只能反映實體-聯(lián)系，還沒有指出以什么樣的聯(lián)系，還沒有指出以什么樣的方式來方式來組織數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)。完成這項任務(wù)的是邏輯。完成這項任務(wù)的是邏輯模型。模型。p邏輯模型要體現(xiàn)三個方面的特征邏輯模型要體現(xiàn)三個方面的特征1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)用什么樣的結(jié)構(gòu)組織起來，描述數(shù)據(jù)用什么樣的結(jié)構(gòu)組織起來2）數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作，描述可以在數(shù)據(jù)上進行什么樣的操作，描述可以在數(shù)據(jù)上進行什么樣的操作3）數(shù)據(jù)約束條件數(shù)據(jù)約束條件，描述數(shù)據(jù)之間的約束規(guī)則，描述數(shù)據(jù)之間的約束規(guī)則p常見的邏輯模型有：常見的邏輯模型有：層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)

4、模型。關(guān)系數(shù)據(jù)模型。6（1 1）層次型）層次型通過通過樹樹形結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。如描述學(xué)校管理機構(gòu)。每形結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。如描述學(xué)校管理機構(gòu)。每個個結(jié)點結(jié)點表示一個表示一個實體（型），實體（型），箭頭表示實體（型）間的箭頭表示實體（型）間的聯(lián)系聯(lián)系（由父到子）。（由父到子）。7(2)(2)網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)型通過通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。表示實體及聯(lián)系?！熬W(wǎng)網(wǎng)”中每個結(jié)點表示中每個結(jié)點表示一個實體一個實體( (型型) )，結(jié)點之間箭頭表示實體，結(jié)點之間箭頭表示實體( (型型) )間的聯(lián)系。間的聯(lián)系。8層次與網(wǎng)絡(luò)模型層次與網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)缺點優(yōu)缺點: :優(yōu)點優(yōu)點: :能直觀、形象地描述實體及其聯(lián)系

5、，易于被能直觀、形象地描述實體及其聯(lián)系，易于被人們所理解和掌握人們所理解和掌握 。缺點缺點: :數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，存儲數(shù)據(jù)需要更多的鏈接數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，存儲數(shù)據(jù)需要更多的鏈接指針；在檢索數(shù)據(jù)時，需要考慮數(shù)據(jù)的存儲路徑；在插入指針；在檢索數(shù)據(jù)時，需要考慮數(shù)據(jù)的存儲路徑；在插入或刪除數(shù)據(jù)時，涉及到調(diào)整鏈接指針?；騽h除數(shù)據(jù)時，涉及到調(diào)整鏈接指針。9(3) 關(guān)系型關(guān)系型關(guān)系模型與關(guān)系模型與層次模型和網(wǎng)狀模型層次模型和網(wǎng)狀模型相比有著相比有著本質(zhì)本質(zhì)的差別，的差別，它是用它是用二維表格二維表格來表示實體及其相互之間的聯(lián)系。來表示實體及其相互之間的聯(lián)系。 編號編號姓名姓名性別性別婚否婚否出生日期出生日期職稱

6、職稱基本工基本工資資23101 張伶俐張伶俐女女已婚已婚09/24/56教授教授138023102 羅稼宛羅稼宛男男已婚已婚11/27/73講師講師56023103 黎達仁黎達仁男男未婚未婚12/23/81助教助教45023104 顧高粲顧高粲男男已婚已婚01/27/63副教授副教授97023105 黃丹秋黃丹秋女女未婚未婚07/15/79助教助教480教師關(guān)系表教師關(guān)系表10關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型的基本概念1關(guān)系關(guān)系p 將一個沒有重復(fù)行、重復(fù)列的二維表看成一個關(guān)系。將一個沒有重復(fù)行、重復(fù)列的二維表看成一個關(guān)系。2元組（記錄）元組（記錄）p 二維表的每一行在關(guān)系中稱為關(guān)系的一個元組。二維表

7、的每一行在關(guān)系中稱為關(guān)系的一個元組。3屬性（字段）屬性（字段）p 二維表的每一列在關(guān)系中稱為屬性。二維表的每一列在關(guān)系中稱為屬性。4關(guān)鍵字關(guān)鍵字p 關(guān)系中用于區(qū)分和標(biāo)示不同元組的屬性組合。關(guān)系中用于區(qū)分和標(biāo)示不同元組的屬性組合。5外部關(guān)鍵字外部關(guān)鍵字p 如果關(guān)系中某個屬性組合是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字，則如果關(guān)系中某個屬性組合是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱此屬性組合為本關(guān)系的外部關(guān)鍵字。外部關(guān)鍵字體稱此屬性組合為本關(guān)系的外部關(guān)鍵字。外部關(guān)鍵字體現(xiàn)表間的聯(lián)系?，F(xiàn)表間的聯(lián)系。6.元元p 屬性個數(shù)屬性個數(shù)（n）稱為關(guān)系的）稱為關(guān)系的元元。11部門編號部門編號部門名稱部門名稱D001總經(jīng)理辦總經(jīng)理辦D002市場

8、部市場部D003銷售部銷售部D004倉儲部倉儲部員工編員工編號號員工姓名員工姓名性性別別部門編部門編號號E001錢達理錢達理男男D001E002東方牧東方牧男男D001E003郭文斌郭文斌男男D002E004肖海燕肖海燕女女D003E005張明華張明華男男D004部門表部門表員工表員工表部門關(guān)系（部門關(guān)系（部門編號部門編號，部門名稱）。，部門名稱）。員工關(guān)系（員工關(guān)系（員工編號員工編號，姓名，性別，部門編號，姓名，性別，部門編號) )。部門關(guān)系中有部門關(guān)系中有4 4個元組，員工關(guān)系中有個元組，員工關(guān)系中有5 5個元組。個元組。員工關(guān)系的外部關(guān)鍵字是部門編號，體現(xiàn)了部門關(guān)系與員工關(guān)系的外部關(guān)鍵字

9、是部門編號，體現(xiàn)了部門關(guān)系與員工關(guān)系之間的聯(lián)系。員工關(guān)系之間的聯(lián)系。關(guān)系示例關(guān)系示例:12討論：實體集用表格來表示是容易理解的，聯(lián)系如何用表格討論：實體集用表格來表示是容易理解的，聯(lián)系如何用表格來表示呢？以選課系統(tǒng)為例。來表示呢？以選課系統(tǒng)為例。學(xué)號學(xué)號姓名姓名s1s1學(xué)生學(xué)生A As2s2學(xué)生學(xué)生B B學(xué)生表學(xué)生表教師號教師號姓名姓名t1 t1教師教師A At2 t2教師教師B B教師表教師表課編號課編號課程名課程名c1c1課程課程A Ac1c1課程課程B B課程表課程表學(xué)號學(xué)號課編號課編號修讀學(xué)期修讀學(xué)期s1s1c1c120102010春春s1s1c2c220102010春春s2s2c1c

10、120102010春春授課表（寫寫看）授課表（寫寫看）選課表選課表教師號教師號課編號課編號授課學(xué)期授課學(xué)期t1 t1c1c120102010春春t2 t2c2c220102010春春132. 物理模型物理模型物理模型物理模型p在邏輯模型確定后，要將邏輯模型提出的靜態(tài)結(jié)構(gòu)、動在邏輯模型確定后，要將邏輯模型提出的靜態(tài)結(jié)構(gòu)、動態(tài)結(jié)構(gòu)、約束規(guī)則在計算機上進行實現(xiàn)，這項工作由態(tài)結(jié)構(gòu)、約束規(guī)則在計算機上進行實現(xiàn)，這項工作由DBMS軟件實現(xiàn)。軟件實現(xiàn)。p目前的目前的DBMS大多支持關(guān)系型邏輯模型，比如大多支持關(guān)系型邏輯模型，比如Oracle, SQL Server，DB2等等。等等。p我們也可以開發(fā)自己的我

11、們也可以開發(fā)自己的DBMS，但這項工作的所需的人，但這項工作的所需的人力是很大的，所以當(dāng)前軟件行業(yè)的做法是：使用比較成力是很大的，所以當(dāng)前軟件行業(yè)的做法是：使用比較成熟的熟的DBMS系統(tǒng)，解決具體應(yīng)用問題。因此，系統(tǒng)，解決具體應(yīng)用問題。因此，物理模式物理模式一般不作過多的討論一般不作過多的討論。143.從從ER圖導(dǎo)出關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)出關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ERER圖描述圖描述信息的結(jié)構(gòu)信息的結(jié)構(gòu)，是是構(gòu)造構(gòu)造數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)模型的依據(jù)依據(jù)。從。從ERER圖圖出發(fā)導(dǎo)出關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā)導(dǎo)出關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的的兩點原則兩點原則： 對對ERER圖中的每個圖中的每個“實體集實體集”，都應(yīng)轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系；

12、都應(yīng)轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系； 對對ERER圖中的圖中的 “聯(lián)系聯(lián)系”，根據(jù)實體聯(lián)系的方式，采取根據(jù)實體聯(lián)系的方式，采取不同的方法加以處理；不同的方法加以處理；151） 兩實體集間兩實體集間1: N聯(lián)系聯(lián)系無需專門用一個關(guān)系表示無需專門用一個關(guān)系表示“聯(lián)系聯(lián)系”?？蓪?。可將“1”1”方關(guān)方關(guān)系的系的主鍵主鍵納入納入“N”N”方關(guān)系中作為方關(guān)系中作為外鍵外鍵，同時把同時把聯(lián)系聯(lián)系的屬性的屬性也一起納入也一起納入“N”N”方關(guān)系中方關(guān)系中。16學(xué)校學(xué)校教師教師聘任聘任1N學(xué)校名學(xué)校名校址校址校長校長年薪年薪教工號教工號姓名姓名專長專長學(xué)校（學(xué)校（學(xué)校名學(xué)校名，校址，校長），校址，校長）教師（教師（教工號教工

13、號，姓名，專長，姓名，專長，學(xué)校名學(xué)校名，年薪），年薪）外鍵172） 兩實體集間兩實體集間M: N聯(lián)系聯(lián)系必須對必須對“聯(lián)系聯(lián)系”單獨建立一個關(guān)系單獨建立一個關(guān)系。“聯(lián)系聯(lián)系”關(guān)系關(guān)系的屬性的屬性至少至少包含包含它所關(guān)聯(lián)的雙方實體的它所關(guān)聯(lián)的雙方實體的“主鍵主鍵”，若若“聯(lián)系聯(lián)系”自身有屬性，也要一起納入自身有屬性，也要一起納入“聯(lián)系聯(lián)系”關(guān)系關(guān)系中。中。18學(xué)生學(xué)生課程課程選修選修MN學(xué)號學(xué)號姓名姓名性別性別成績成績課程號課程號課程名課程名學(xué)分學(xué)分學(xué)生（學(xué)生（學(xué)號學(xué)號，姓名，性別），姓名，性別）課程（課程（課程號課程號，課程名，學(xué)分），課程名，學(xué)分）選修（選修（學(xué)號學(xué)號，課程號課程號，成績）

14、，成績）193） 兩實體集間兩實體集間1:1聯(lián)系聯(lián)系對兩實體間對兩實體間1 1：1 1聯(lián)系，聯(lián)系，有二種轉(zhuǎn)換方案有二種轉(zhuǎn)換方案：第一第一：“聯(lián)系聯(lián)系”不單獨建立關(guān)系，將實體集不單獨建立關(guān)系，將實體集A A主鍵放主鍵放到實體集到實體集B B中作為外鍵。中作為外鍵。第二第二： “聯(lián)系聯(lián)系”不單獨建立關(guān)系，將實體集不單獨建立關(guān)系，將實體集B B主鍵放主鍵放到實體集到實體集A A中作為外鍵。中作為外鍵。20校長校長學(xué)校學(xué)校管理管理11姓名姓名性別性別年齡年齡學(xué)校名學(xué)校名校址校址類別類別方案方案1：校長（校長（姓名姓名，性別，年齡），性別，年齡）學(xué)校（學(xué)校（學(xué)校名學(xué)校名，校址，類別，校址，類別，姓名姓名

15、）方案方案2學(xué)校（學(xué)校（學(xué)校名學(xué)校名，校址，類別），校址，類別）校長（校長（姓名姓名，性別，年齡，性別，年齡，學(xué)校名學(xué)校名）21以下的關(guān)系模型為以下的關(guān)系模型為補充內(nèi)容補充內(nèi)容 4） 同一實體集各實體間同一實體集各實體間1: N聯(lián)系聯(lián)系可在這個實體關(guān)系中可在這個實體關(guān)系中多設(shè)一個屬性多設(shè)一個屬性，用來表示與當(dāng)前用來表示與當(dāng)前實體（表中當(dāng)前行）相聯(lián)系的另一個實體實體（表中當(dāng)前行）相聯(lián)系的另一個實體的的“主鍵主鍵”。職工職工領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)1N工號工號姓名姓名工資工資民意評價民意評價職工（職工（工號工號，姓名，工資，姓名，工資， 領(lǐng)導(dǎo)者工號領(lǐng)導(dǎo)者工號，民意評價），民意評價）另一個實體的主鍵另一個實體的主鍵

16、224） 同一實體集各實體間同一實體集各實體間1: N聯(lián)系聯(lián)系工號工號姓名姓名工資工資領(lǐng)導(dǎo)者工號領(lǐng)導(dǎo)者工號民意評價民意評價1 1陳一陳一8508503 3稱職稱職2 2李二李二8908903 3優(yōu)秀優(yōu)秀3 3張三張三9009003 3稱職稱職235） 同一實體集各實體間同一實體集各實體間M: N聯(lián)系聯(lián)系則需為則需為“聯(lián)系聯(lián)系”單獨建一個關(guān)系單獨建一個關(guān)系。該關(guān)系中至少應(yīng)該關(guān)系中至少應(yīng)包含被它聯(lián)系的雙方實體的包含被它聯(lián)系的雙方實體的“主鍵主鍵”，若若“聯(lián)系聯(lián)系”有屬性，也要納入該關(guān)系中。有屬性，也要納入該關(guān)系中。課程課程預(yù)修預(yù)修MN課程號課程號課程名課程名學(xué)分學(xué)分課程（課程（課程號課程號，課程名

17、，學(xué)分），課程名，學(xué)分）預(yù)修（預(yù)修（課程號課程號，預(yù)修課程號預(yù)修課程號）246） 多個實體集間多個實體集間M: N聯(lián)系聯(lián)系必須為必須為“聯(lián)系聯(lián)系”單獨建一個關(guān)系單獨建一個關(guān)系。該關(guān)系中至少應(yīng)該關(guān)系中至少應(yīng)包含被它聯(lián)系的雙方實體的包含被它聯(lián)系的雙方實體的“主鍵主鍵”，若若“聯(lián)系聯(lián)系”有有屬性，也要納入該關(guān)系中。屬性，也要納入該關(guān)系中。25工程項目工程項目零件零件需求需求MP工程號工程號工程名工程名工程進度工程進度數(shù)量數(shù)量零件名零件名單價單價廠址廠址工程項目（工程項目（工程號工程號，工程名，工程名，工程進度）工程進度）廠家（廠家（廠名廠名，廠址），廠址）需求（需求（工程號，廠名，零件名工程號，廠名

18、，零件名，數(shù)量）數(shù)量）廠家廠家N廠名廠名零件（零件（零件名零件名，單價），單價）26小結(jié)小結(jié)p 邏輯模型能夠表現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束。邏輯模型能夠表現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束。p 邏輯模型有層次型、網(wǎng)絡(luò)型、關(guān)系型三種，關(guān)系模型邏輯模型有層次型、網(wǎng)絡(luò)型、關(guān)系型三種，關(guān)系模型是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的主要數(shù)據(jù)模型。是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的主要數(shù)據(jù)模型。為了表示數(shù)據(jù)在計算機上如何組織、如何操作、如何為了表示數(shù)據(jù)在計算機上如何組織、如何操作、如何約束，約束，應(yīng)將應(yīng)將E-R模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型。關(guān)系型邏輯模型是當(dāng)前最常見的數(shù)據(jù)庫邏輯模型。關(guān)系型邏輯模型是當(dāng)前最常見的數(shù)據(jù)庫邏輯模型。27小課內(nèi)容小課

19、內(nèi)容281. 問題問題 20分鐘分鐘有人說：有人說：“E-R模型只能轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，不能轉(zhuǎn)換模型只能轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，不能轉(zhuǎn)換為層次模型或網(wǎng)絡(luò)模型為層次模型或網(wǎng)絡(luò)模型”，這種說法對么？，這種說法對么？簡述簡述E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型規(guī)則（模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型規(guī)則（1:1, 1:N, N:M）292. E-R圖練習(xí)圖練習(xí) 50分鐘分鐘題題1：某學(xué)院的教學(xué)管理的對象是：系（系名，辦公地址）、教師：某學(xué)院的教學(xué)管理的對象是：系（系名，辦公地址）、教師（教師工號、姓名、年齡、職稱）、學(xué)生（學(xué)號，姓名，生日）、（教師工號、姓名、年齡、職稱）、學(xué)生（學(xué)號，姓名，生日）、課程（課程號，課程名，學(xué)分）。其中，一個

20、系有多個教師每個課程（課程號，課程名，學(xué)分）。其中，一個系有多個教師每個教師只屬于一個系，每個老師可上多門課，每門課只由一個老師教師只屬于一個系，每個老師可上多門課，每門課只由一個老師上，每個學(xué)生可以在某學(xué)期選修多門課，每門課可有多個學(xué)生選上，每個學(xué)生可以在某學(xué)期選修多門課，每門課可有多個學(xué)生選修。修。題題2：某旅行社管理系統(tǒng)管理的對象是：某旅行社管理系統(tǒng)管理的對象是： 景點（景點編號，景點名景點（景點編號，景點名稱，地點，景點描述）、線路（線路編號，線路名稱，線路描稱，地點，景點描述）、線路（線路編號，線路名稱，線路描述）、導(dǎo)游（工號，姓名，等級）、旅游團隊（團隊編號，人數(shù)，述）、導(dǎo)游（工號，姓名，等級）、旅游團隊（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)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；一條線路； 每條線路可同時存在多個旅