數(shù)據(jù)庫設(shè)計和ER模型PPT課件

1、1本章重要概念 （1）DBS生存期及其7個階段的任務(wù)和工作， DBD過程的輸入和輸出。（2）概念設(shè)計的重要性、主要步驟。邏輯設(shè)計階段的主要步驟。（3）ER模型的基本元素，屬性的分類，聯(lián)系 的元數(shù)、連通詞、基數(shù)。采用ER方法的概念設(shè)計步驟。（4）ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則。采用ER 方法的邏輯設(shè)計步驟。（5）ER模型的擴(kuò)充：弱實體，超類和子類。 第1頁/共48頁2主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述（了解）數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程（領(lǐng)會） ER模型 （綜合應(yīng)用） ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（綜合應(yīng)用）ER模型實例分析 （理解）ER模型的擴(kuò)充 （理解）小結(jié) 第2頁/共48頁35.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概論之一 軟件

2、工程 人們認(rèn)為，應(yīng)該用科學(xué)知識、工程方面的紀(jì)律指導(dǎo)軟件開發(fā)的過程，以提高軟件質(zhì)量和開發(fā)效率，降低開發(fā)成本 。 軟件生存期從軟件的規(guī)劃、研制、實現(xiàn)、投入運(yùn)行后的維護(hù)，直到它被新的軟件所取代而停止使用的整個期間。 數(shù)據(jù)庫工程 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)從開始規(guī)劃、設(shè)計、實現(xiàn)、維護(hù)到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整個期間。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的輸入輸出隸屬關(guān)系第3頁/共48頁4規(guī)劃需求分析系統(tǒng)設(shè)計 程序編制 調(diào)試 運(yùn)行維護(hù) 運(yùn)行和維護(hù) 實現(xiàn) 物理設(shè)計邏輯設(shè)計概念設(shè)計需求分析規(guī)劃軟件生存期數(shù)據(jù)庫生存期第4頁/共48頁5DBMSDBMS特征 處理需求 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的輸入輸出第1步 規(guī)劃 第2步需求分析 第3步

3、概念設(shè)計 第4步邏輯設(shè)計 第5步物理設(shè)計 總體信息需求 硬件和OSOS特征 信息結(jié)構(gòu)（獨(dú)立于硬件、軟件） 需求說明書 邏輯數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)(DBMS(DBMS能處理的) )應(yīng)用程序說明書物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 第5頁/共48頁6主要內(nèi)容5.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述5.2 5.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程5.3 ER模型5.4 ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換5.5 ER模型實例分析5.6 ER模型的擴(kuò)充小結(jié) 第6頁/共48頁7規(guī)劃階段 目標(biāo) 規(guī)劃階段的三個步驟 系統(tǒng)調(diào)查：對企業(yè)組織作全面的調(diào)查，畫出組織層次圖，以了解企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)。 可行性分析：從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、效益、法律等諸方面對建立數(shù)據(jù)庫的可行性進(jìn)行分析；寫

4、出可行性分析報告；組織專家進(jìn)行討論其可行性。 確定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的總目標(biāo)和制定項目開發(fā)計劃。第7頁/共48頁8需求分析目標(biāo)需求分析工作（四步）分析用戶活動產(chǎn)生，產(chǎn)生業(yè)務(wù)流程圖。確定系統(tǒng)范圍，產(chǎn)生系統(tǒng)范圍圖。分析用戶活動涉及的數(shù)據(jù)， 產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖。分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典。第8頁/共48頁9概念設(shè)計 目標(biāo) 為什么需要概念設(shè)計 概念設(shè)計的主要步驟 進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象，設(shè)計局部概念模式 將局部概念模式綜合成全局概念模式 評審第9頁/共48頁10概念模式概念要求1概念要求2概念要求3應(yīng)用1應(yīng)用1應(yīng)用1映象映象轉(zhuǎn)換綜合應(yīng)用3應(yīng)用2應(yīng)用1外模式2內(nèi)模式邏輯模式外模式1外模式3DB第10頁/共48頁11邏輯設(shè)計 目

5、標(biāo) 邏輯設(shè)計步驟導(dǎo)出初始DBMS模式說明概念模式子模式設(shè)計應(yīng)用程序設(shè)計草圖模式評價處 理 結(jié)束模式需要修正模式修正進(jìn)入物理設(shè)計階段返回到前面階段圖5.3 5.3 邏輯設(shè)計步驟是 是 否否第11頁/共48頁12物理設(shè)計 目標(biāo) 什么是數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) 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 存取方法的設(shè)計 完整性和安全性考慮 程序設(shè)計 第12頁/共48頁13數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)目標(biāo)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)做的主要工作用DDLDDL定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；組織數(shù)據(jù)入庫組織數(shù)據(jù)入庫； 對數(shù)據(jù)量不大的小型系統(tǒng)（人工）：篩選數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式；輸入數(shù)據(jù)；校驗數(shù)據(jù)。 對大中型系統(tǒng)（自動）：篩選數(shù)據(jù)；輸入數(shù)據(jù)；校驗數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換

6、數(shù)據(jù)；綜合數(shù)據(jù)。編制與調(diào)試應(yīng)用程序；數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行。 功能測試 性能測試（時空代價） 第13頁/共48頁14數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)工作 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫安全性、完整性控制 數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進(jìn) 數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造 第14頁/共48頁15主要內(nèi)容5.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述5.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程5.3 ER5.3 ER模型模型5.4 ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換5.5 ER模型實例分析5.6 ER模型的擴(kuò)充小結(jié) 第15頁/共48頁16ER模型概述 什么是ER模型 ER模型的歷史 ER模型的基本元素 實體 聯(lián)系 屬性 例子實體聯(lián)系屬性ER模型圖例老師學(xué)生教mn學(xué)號姓名專業(yè)班級職稱性別姓名

7、職號第16頁/共48頁17屬性的分類 基本屬性和復(fù)合屬性 單值屬性和多值屬性 多值屬性的處理 將原來的多值屬性用幾個新的單值屬性來表示。 將原來的多值屬性用一個新的實體類型表示 導(dǎo)出屬性 空值圖5.4 地址屬性的層次結(jié)構(gòu)郵政編碼?。ㄊ校┟?址區(qū) 名街 道家庭地址門牌號碼圖5.5 多值屬性的表示零件編碼零 件零件名供應(yīng)商規(guī)格進(jìn)貨價格銷售價格價格圖5.8 導(dǎo)出屬性的表示工號職 工姓名基本工資獎金房租實發(fā)工資圖5.6 多值屬性的變換（1）零件編碼零 件零件名供應(yīng)商規(guī)格進(jìn)貨價格經(jīng)銷價格代銷價格批發(fā)價格零售價格圖5.7 多值屬性的變換（2）零件編碼零 件零件名供應(yīng)商規(guī)格進(jìn)貨價格銷售性質(zhì)價格售貨價格存在

8、銷售價格1N零件編碼第17頁/共48頁18聯(lián)系的設(shè)計之一 聯(lián)系集 聯(lián)系集是n（n2）個實體集上的數(shù)學(xué)關(guān)系，這些實體集不必互異。如果E1，E2，En為n個實體集，那么 聯(lián) 系 集 R 是 ( e 1 ， e 2 ， ， e n ）|e1E1 ,e2E2，enEn的一個子集，而（e1，e2，en）是一個聯(lián)系。 聯(lián)系的元數(shù) 一個聯(lián)系涉及到的實體集個數(shù) 聯(lián)系的連通詞 聯(lián)系涉及到的實體集之間實體對應(yīng)的方式 實體的基數(shù) 有兩個實體集E1和E2，E1中每個實體與E2中有聯(lián)系實體的數(shù)目的最小值min和最大值max，稱為E1的基數(shù)，用（min，max）形式表示 問題：運(yùn)動員根據(jù)其得分來排定名次。在名次排列中，排

9、在他前面只有一個人排在他后面也只有一個人 運(yùn)動員編號姓名性別名次順序11圖5.9 一元聯(lián)系中的1:1聯(lián)系 職工之間的上下級聯(lián)系 職工工號姓名年齡性別領(lǐng)導(dǎo)1N圖5.10 一元聯(lián)系中的1:N聯(lián)系 工廠的零件之間存在著組合關(guān)系，一種零件由許多種子零件組成，而一種零件也可以是其他零件的子零件 零件零件號零件名規(guī)格數(shù)量組成MN圖5.11 一元聯(lián)系中的M:N聯(lián)系 某商業(yè)集團(tuán)中，商店、倉庫、商品之間的進(jìn)貨聯(lián)系 圖5.12 三元聯(lián)系中的M:N:P聯(lián)系 倉庫商品商店倉庫號倉庫名地址數(shù)量商店號商品名商品號商店名日期進(jìn)貨MNP學(xué)校里規(guī)定每學(xué)期學(xué)生至少選修1門課程，最多選修6門課程；每門課程至多有50人選修，最少可以

10、沒人選修 圖5.13 聯(lián)系的連通詞和實體的基數(shù)學(xué)生課程選課M （1，6）N （0，50）第18頁/共48頁19ER模型的操作 包括實體類型、聯(lián)系類型和屬性的分裂分裂、合并合并、增刪增刪等等 教師號姓名出生日期職務(wù)工資獎金教師（a）教師號姓名出生日期教師不變信息職務(wù)工資獎金教師號教師變動信息（b）圖5.15 實體類型的垂直分裂第19頁/共48頁20教師課程主講輔導(dǎo)1MNN圖5.16 聯(lián)系類型的分裂教師課程主講MN（a） （b）第20頁/共48頁21圖5.17 不合法的合并B(a)ACA -CB -CACA-B-C(b)B第21頁/共48頁22采用ER方法的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計 之設(shè)計局部ERER模式

11、需求分析結(jié)果確定局部結(jié)構(gòu)范圍實體定義聯(lián)系定義屬性分配還有局部結(jié)構(gòu)待分析有無進(jìn)入全局ER模式設(shè)計圖5.18 5.18 局部ERER模式設(shè)計范圍的劃分要自然，易于管理；范圍的大小要適度。太小了，會造成局部結(jié)構(gòu)過多，設(shè)計過程繁瑣，綜合困難；太大了，則容易造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便分析 范圍之間的界面要清晰，相互影響要小采用人們習(xí)慣的劃分；避免冗余，在一個局部結(jié)構(gòu)中，對一個對象只取一種抽象形式，不要重復(fù)；依據(jù)用戶的信息處理需求 確定屬性的原則： 屬性應(yīng)該是不可再分解的語義單位；實體與屬性之間的關(guān)系只能是1:N1:N的；不同實體類型的屬性之間應(yīng)無直接關(guān)聯(lián)關(guān)系。 屬性分配的原則： 當(dāng)多個實體類型用到同一屬性時

12、， 一般把屬性分配給那些使用頻率最高的實體類型，或分配給實體值少的實體類型。 有些屬性不宜歸屬于任一實體類型，只說明實體之間聯(lián)系的特性 第22頁/共48頁23局部模式現(xiàn)有的教學(xué)管理系統(tǒng)初步分析系統(tǒng)的對象根據(jù)服務(wù)種類分析教師子模塊局部ER圖第23頁/共48頁24其他局部模式現(xiàn)有的教學(xué)管理系統(tǒng)初步分析系統(tǒng)的對象根據(jù)服務(wù)種類分析學(xué)生子模塊導(dǎo)師班級學(xué)生組成管理班主任檔案材料宿舍住宿歸檔指導(dǎo)系有參加學(xué)會1N111NNN11NMN1具有社會關(guān)系1N局部ER圖第24頁/共48頁25其它局部模式現(xiàn)有的教學(xué)管理系統(tǒng)初步分析系統(tǒng)的對象根據(jù)服務(wù)種類分析課程子模塊局部ER圖圖5.22 課程管理局部應(yīng)用分E-R圖1教室

13、M1教科書教師擔(dān)任課程系開設(shè)N1學(xué)生選修NMN上課PN第25頁/共48頁26采用ER方法的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計 之設(shè)計全局 ERER模式無圖5.205.20全局ERER模式設(shè)計 局部ER模式確定公共實體類型合并兩個局部ER模式檢查并消除沖突還有未合并的局部模式有還有沖突嗎有屬性沖突 ：如，重量單位有的用公斤，有的用克。 結(jié)構(gòu)沖突 ：同一對象在不同應(yīng)用中的不同抽象 ；同一實體在不同局部ERER圖中屬性的個數(shù)或次序不同 ；實體之間的聯(lián)系在不同的局部ERER圖中呈現(xiàn)不同的類型 命名沖突 ：屬性名、實體名、聯(lián)系名之間存在同名異義或異名同義沖突第26頁/共48頁27采用ER方法的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計 之全局ER模式

14、的優(yōu)化 實體類型的合并 1:11:1聯(lián)系的兩個實體類型 具有相同鍵的實體類型 冗余屬性的消除 冗余聯(lián)系的消除：利用規(guī)范化理論中函數(shù)依賴的概念消除冗余聯(lián)系 第27頁/共48頁28例子：三個局部ER圖合并成一個ER圖11N1P1N1N1N1MMNNNN社會關(guān)系具有1NNM1系聘用承接項目參加設(shè)置院長學(xué)院主管NN111教師評定職稱分配工作量111N檔案材料歸檔參加學(xué)會1宿舍住宿教科書擔(dān)任指導(dǎo)課程選修教室上課有1班級學(xué)生組成N開設(shè)N管理11教師管理1 1第28頁/共48頁29主要內(nèi)容5.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述5.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程5.3 ER模型5.4 ER5.4 ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換模型到關(guān)系模

15、型的轉(zhuǎn)換5.5 ER模型實例分析5.6 ER模型的擴(kuò)充小結(jié) 第29頁/共48頁30ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式集的規(guī)則(1) 將每個實體類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式，實體的屬性即為關(guān)系模式的屬性，實體標(biāo)識符即為關(guān)系模式的鍵。 二元聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換： 若實體間聯(lián)系是1:11:1，可以在兩個實體類型轉(zhuǎn)換成的兩個關(guān)系模式中任意一個關(guān)系模式的屬性中加入另一個關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。 若實體間聯(lián)系是1:N1:N，則在N N端實體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1 1端實體類型的鍵和聯(lián)系類型的屬性。 第30頁/共48頁31ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式集的規(guī)則(2)若實體間聯(lián)系是M:NM:N，則將聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為

16、兩端實體類型的鍵加上聯(lián)系類型的屬性，而鍵為兩端實體鍵的組合。 一元聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換: :同二元聯(lián)系。 三元聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換： 總是將三元聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為三端實體類型的鍵加上聯(lián)系類型的屬性，而鍵為三端實體鍵的組合。第31頁/共48頁32ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實例運(yùn)動員編號姓名性別名次順序11職工工號姓名年齡性別領(lǐng)導(dǎo)1N運(yùn)動員（編號，姓名，性別，名次，上一名次編號，下一名次編號） 職工（工號，姓名，年齡，性別，經(jīng)理工號） 第32頁/共48頁33ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實例零件零件號零件名規(guī)格數(shù)量組成MN倉庫商品商店倉庫號倉庫名地址數(shù)量商店號商品名商品號商店名日期進(jìn)貨MNP零件（零件號

17、，零件名，規(guī)格）組成（零件號，子零件號，數(shù)量） 倉庫（倉庫號，倉庫名，地址）商店（商店號，商店名）商品（商品號，商品名）進(jìn)貨（商店號，商品名，倉庫號，日期，數(shù)量） 第33頁/共48頁34采用ER方法的邏輯設(shè)計步驟圖5.25 5.25 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計關(guān)系模式規(guī)范化模式評價是否需要修正從ER模式導(dǎo)出初始數(shù)據(jù)庫模式處理需求ER模式 DBMS特征用DBMS語法描述模式修正進(jìn)入物理設(shè)計階段是否第34頁/共48頁35主要內(nèi)容5.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述5.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程5.3 ER模型5.4 ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換5.5 ER5.5 ER模型實例分析模型實例分析5.6 ER模型的擴(kuò)充小結(jié) 第35

18、頁/共48頁36例1 庫存銷售系統(tǒng)的ER模型及轉(zhuǎn)換P車間倉位產(chǎn)品客戶銷售員存儲出庫訂單入庫MNMPMNPMNN庫存系統(tǒng)ER圖車間( (車間號, ,車間名, ,主任名) ) 產(chǎn)品( (產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，單價) ) 倉位( (倉位號，地址，主任名) ) 客戶( (客戶號，客戶名，聯(lián)系人，電話， 地址，稅號，賬號) )銷售員( (銷售員號, ,姓名, ,性別, ,學(xué)歷, ,業(yè)績）實體入庫（入庫單號, ,入庫量, ,入庫日期, ,經(jīng)手人, , 車間號, ,倉位號, ,產(chǎn)品名）出庫（出庫單號，出庫量，出庫日期，經(jīng)手人，客戶號，產(chǎn)品名，倉位號）訂單（訂單號，數(shù)量，折扣，總價，訂單日期，產(chǎn)品號，客戶號，銷售員

19、號） 存儲( (倉位號, ,產(chǎn)品號, ,核對日期, ,核對員, ,存儲量) )聯(lián)系第36頁/共48頁37例2 公司車隊信息系統(tǒng)的ERER模型 圖5.275.27 公司車隊信息系統(tǒng)的ER模型部門車隊司機(jī)車輛開銷維修公司調(diào)用報銷擁有聘用保險2保險1M1NN1NNNN11保險公司1N維修1第37頁/共48頁38例3 人事管理信息系統(tǒng)的ERER模型獎懲工資技能接受享有1N1M部門屬于NN11N聘任崗位設(shè)置 MN職工培訓(xùn)課程選課MN考核M圖5.28 5.28 人事管理信息系統(tǒng)的ERER圖第38頁/共48頁39例4 旅游管理信息系統(tǒng)的ERER模型保險單開設(shè)組成有參加食宿交通陪同旅游線路旅游班次交通工具旅游

20、團(tuán)賓館游客導(dǎo)游NMM1111111NNNN圖5.29 5.29 旅游管理信息系統(tǒng)的ERER圖第39頁/共48頁40主要內(nèi)容5.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述5.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程5.3 ER模型5.4 ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換5.5 ER模型實例分析5.6 ER5.6 ER模型的擴(kuò)充模型的擴(kuò)充小結(jié)第40頁/共48頁41弱實體 什么是弱實體 弱實體的表示方法 包含弱實體的ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式問題：在人事管理系統(tǒng)中，親屬的存在是以職工的存在為前提，即親屬對于職工具有依賴聯(lián)系，所以說，親屬是弱實體 職 工社會關(guān)系具有1NER圖職工（職工號，職工姓名，性別，年齡） 親屬（職工號，稱呼，姓名，工作單位） 關(guān)系模式問題: :商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，顧客地址的存在依賴于顧客的存在（一般顧客可以有若干個聯(lián)系地址） ER圖顧 客地 址通訊N1第41頁/共48頁42子類實體與超類實體 什么是子類和超類 子類和超類的性質(zhì) 子類與超類之間具有繼承性，但子類本身還能包含比超類更多的屬性。 子類和超類有相同的標(biāo)識符 人員教師本科生學(xué)生研究生學(xué)校人事系統(tǒng)中實體之間的聯(lián)系 人員（身份證號，姓名，年齡，性別）教師（身份證號，教師編號，職稱）學(xué)生（身份證號，學(xué)號，系別，專業(yè)）本科生（身份