6.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計線上線下平臺預(yù)習(xí)2/34本課目標(biāo)學(xué)完本次課程后，你能夠：了設(shè)計數(shù)據(jù)庫的步驟掌握如何繪制數(shù)據(jù)庫的E-R圖掌握如何繪制數(shù)據(jù)庫模型圖使用三大范式實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范化3/34為什么需要設(shè)計數(shù)據(jù)庫良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計節(jié)省數(shù)據(jù)的存儲空間能夠保證數(shù)據(jù)的完整性方便進行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)糟糕的數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)冗余、存儲空間浪費內(nèi)存空間浪費數(shù)據(jù)更新和插入的異常修建茅屋需要設(shè)計嗎？修建大廈需要設(shè)計嗎？結(jié)論：當(dāng)數(shù)據(jù)庫比較復(fù)雜時我們需要設(shè)計數(shù)據(jù)庫4/34軟件項目開發(fā)周期中數(shù)據(jù)庫設(shè)計 需求分析階段：分析客戶的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理需求概要設(shè)計階段：設(shè)計數(shù)據(jù)庫的E-R模型圖，確認(rèn)需求信息的正確和完整詳細(xì)設(shè)計階段：應(yīng)用三大范式

2、審核數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)代碼編寫階段：物理實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫，編碼實現(xiàn)應(yīng)用軟件測試階段：安裝部署：現(xiàn)實世界 建模 信息世界 規(guī)范化 構(gòu)建 數(shù) 據(jù) 庫數(shù)據(jù)庫模型圖 5/34設(shè)計數(shù)據(jù)庫的步驟收集信息與該系統(tǒng)有關(guān)人員進行交流、座談，充分了解用戶需求，理解數(shù)據(jù)庫需要完成的任務(wù)標(biāo)識實體 （Entity）標(biāo)識數(shù)據(jù)庫要管理的關(guān)鍵對象或?qū)嶓w，實體一般是名詞標(biāo)識每個實體的屬性（Attribute）標(biāo)識實體之間的關(guān)系（Relationship）酒店管理系統(tǒng)的基本功能：旅客辦理入住手續(xù)：后臺數(shù)據(jù)庫需要存放入住客人的信息和客房信息客房信息：后臺數(shù)據(jù)庫需要存放客房的相關(guān)信息，如客房號、床位數(shù)、價格等 客房管理：后臺數(shù)據(jù)庫需要保存客房類型

3、信息和客房當(dāng)前狀態(tài)信息酒店管理系統(tǒng)中的實體：客人：入住酒店的旅客。辦理入住手續(xù)時，需要填寫客人的信息客房：酒店為客人提供休息的房間酒店管理系統(tǒng)中實體之間關(guān)系：客房和客人有主從關(guān)系：表明客人入住的房間客人信息客人編號客人姓名身份證號入住日期客房信息客房號客房名稱床位數(shù)客房狀態(tài).6/34練習(xí)1：識別員工晉級業(yè)務(wù)實體2-1需求說明為了激勵優(yōu)秀員工為企業(yè)作出更大的貢獻，企業(yè)定期安排員工晉級假設(shè)每個部門設(shè)置多個不同的崗位，每個崗位可以安排多個員工每一位員工隸屬于企業(yè)的一個部門，有一個對應(yīng)的崗位企業(yè)保存每位員工每次晉級記錄7/34練習(xí)1：識別員工晉級業(yè)務(wù)實體2-2實現(xiàn)思路收集信息在確定客戶要做什么之后，收

4、集一切相關(guān)的信息，盡量不遺漏任何信息標(biāo)識實體實體一般是名詞每個實體只描述一件事情不能重復(fù)出現(xiàn)含義相同的實體標(biāo)識每個實體的屬性標(biāo)識每個實體需要存儲的詳細(xì)信息標(biāo)識實體之間的關(guān)系8/34為什么使用E-R圖建筑師施工圖開發(fā)人員E-R圖數(shù)據(jù)庫圖紙9/34繪制E-R圖3-1E-R圖 符號含義實體，一般是名詞屬性，一般是名詞關(guān)系，一般是動詞10/34繪制E-R圖3-2映射基數(shù)一對一X X X X Y Y Y Y X X X X Y Y Y Y 一對多X X X X Y Y Y 多對一X X X X Y Y Y Y 多對多客戶訂單產(chǎn)品 M ：N 1 ： N 11/34繪制E-R圖3-3酒店管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫演示

5、示例1：使用Visio繪制E-R圖12/34關(guān)系模式用二維表的形式表示實體和實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型即關(guān)系模式E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的步驟1. 把每個實體都轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式R（U）形式2. 建立實體間聯(lián)系的轉(zhuǎn)換酒店管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式是客房（客房號、客房描述、客房類型、客房狀態(tài)、床位數(shù)、入住人數(shù)、價格）客人（客人編號，客人姓名、身份證號、入住日期、結(jié)賬日期、押金、總金額、客房號）13/34轉(zhuǎn)化E-R圖為數(shù)據(jù)庫模型圖將各實體轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的表，將各屬性轉(zhuǎn)換為各表對應(yīng)的列標(biāo)識每個表的主鍵列在表之間建立主外鍵，體現(xiàn)實體示例演示示例2：使用Visio繪制數(shù)據(jù)庫模型圖14/34練習(xí)2：繪制晉級業(yè)務(wù)E-R圖需求

6、說明使用Visio繪制員工晉級業(yè)務(wù)的E-R圖使用Visio繪制E-R圖的步驟使用文件新建框圖基本框圖來繪制E-R圖在繪圖窗口左側(cè)的“基本形狀”里選擇“矩形”、“橢圓”、“菱形”拖動到頁面適當(dāng)位置，就可以繪制需要的矩形、橢圓和菱形繪制直線，在工具欄：視圖工具欄繪圖，這時就會彈出繪圖工具欄。選擇其中的直線工具 提示15/34練習(xí)3：繪制員工晉級數(shù)據(jù)庫模型圖需求說明用Visio工具將 E-R圖轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫模型圖在各個模型圖之間體現(xiàn)實體之間的映射關(guān)系16/34為什么需要數(shù)據(jù)規(guī)范化 不合規(guī)范的表設(shè)計信息重復(fù)更新異常插入異常無法正確表示信息刪除異常丟失有效信息使用三大范式規(guī)范數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計客人編號姓名地址

7、客房號客房描述客房類型客房狀態(tài)床位數(shù)價格入住人數(shù)C1001張三Addr11001A棟1層單人間入住1128.001C1002李四Addr22002B棟2層標(biāo)準(zhǔn)間入住2168.000C1003王五Addr32002B棟2層標(biāo)準(zhǔn)間入住2168.002C1004趙六Addr42003B棟2層標(biāo)準(zhǔn)間入住2158.001C8006A1Addrm8006C棟3層總統(tǒng)套房入住31080.001C8008A2Addrn8008C棟3層總統(tǒng)套房空閑31080.00017/34第一范式 (1st NF)第一范式的目標(biāo)是確保每列的原子性如果每列都是不可再分的最小數(shù)據(jù)單元（也稱為最小的原子單元），則滿足第一范式（1N

8、F）CustIDAddress1中國北京市2美國紐約市3英國利物浦4日本東京市CustIDCountryCity1中國北京3英國利物浦4日本東京2美國紐約示例18/34Guest Registration字段例子客人編號C1002姓名李四地址Addr1客房號2002客房狀態(tài)入住客房類型標(biāo)準(zhǔn)間床位數(shù)2入住人數(shù)2價 格$168.00GuestRoom字段例子客人編號C1002姓名李四地址Addr1客房號2002字段例子客房號2002客房狀態(tài)入住客房類型標(biāo)準(zhǔn)間床位數(shù)2入住人數(shù)2第二范式要求每個表只描述一件事情第二范式 (2nd NF)示例19/34第三范式 (3nd NF)如果一個關(guān)系滿足2NF，并

9、且除了主鍵以外的其他列都不傳遞依賴于主鍵列，則滿足第三范式（3NF） RoomRoomType字段例子客房號2002客房狀態(tài)入住客房類型標(biāo)準(zhǔn)間床位數(shù)2入住人數(shù)2價 格$168.00字段例子客房號2002客房狀態(tài)編號001客房類型編號002入住人數(shù)2字段例子客房類型編號002客房類型名稱標(biāo)準(zhǔn)間床位數(shù)2價 格$168.00RoomRoomState字段例子客房狀態(tài)編號001客房狀態(tài)名稱入住示例20/34規(guī)范化的酒店管理系統(tǒng)E-R圖示例21/34規(guī)范化的酒店管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型酒店管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型圖示例22/34規(guī)范化示例6-1假設(shè)某建筑公司要設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫。公司的業(yè)務(wù)規(guī)則概括說明如下公司承擔(dān)多個工

10、程項目，每一項工程有：工程號、工程名稱、施工人員等公司有多名職工，每一名職工有：職工號、姓名、性別、職務(wù)（工程師、技術(shù)員）等公司按照工時和小時工資率支付工資，小時工資率由職工的職務(wù)決定（例如，技術(shù)員的小時工資率與工程師不同）示例23/34規(guī)范化示例6-2公司定期制定一個工資報表公司定期制定的項目工時表工程號工程名稱職工號姓名職務(wù)小時工資率工時實發(fā)工資A1花園大廈1001齊光明工程師6513845.001002李思岐技術(shù)員6016960.001004葛宇宏律師60191140.00小計2945.00A2立交橋1001齊光明工程師6515975.001003鞠明亮工人5517935.00小計191

11、0.00A3臨江飯店1002李思岐技術(shù)員60181080.001004葛宇洪技術(shù)員6014840.00小計1920.00工程號工程名稱職工號姓名職務(wù)小時工資率工時A1花園大廈1001齊光明工程師6513A1花園大廈1002李思岐技術(shù)員6016A1花園大廈1004葛宇宏律師6019A2立交橋1001齊光明工程師6513A2立交橋1003鞠明亮工人5517A3臨江飯店1002李思岐技術(shù)員6018A3臨江飯店1004葛宇洪技術(shù)員6014示例24/34規(guī)范化示例6-3表中包含大量冗余數(shù)據(jù)，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常更新異常添加異常刪除異常 如何解決？ 問題25/34規(guī)范化示例6-4一張表描述了多件事情工程信息

12、員工信息項目工時信息工程號工程名稱職工號姓名職務(wù)小時工資率工時示例26/34規(guī)范化示例6-5應(yīng)用第二范式規(guī)范化工程表員工表項目工時表滿足第三范式嗎？ 工程號工程名稱職工號姓名職務(wù)小時工資率工程號職工號工時示例27/34規(guī)范化示例6-6應(yīng)用第三范式規(guī)范化工程表員工表職務(wù)表工時表工程號工程名稱職工號姓名職務(wù)工程號職工號工時職務(wù)小時工資率示例28/34規(guī)范化和性能的關(guān)系 為滿足某種商業(yè)目標(biāo)，數(shù)據(jù)庫性能比規(guī)范化數(shù)據(jù)庫更重要通過在給定的表中添加額外的字段，以大量減少需要從中搜索信息所需的時間通過在給定的表中插入計算列（如成績總分），以方便查詢在數(shù)據(jù)規(guī)范化同時，要綜合考慮數(shù)據(jù)庫的性能29/34練習(xí)4：規(guī)范員工晉級數(shù)據(jù)庫設(shè)計2-1需求說明根據(jù)三大范式規(guī)范化員工晉級業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為了保證應(yīng)用程序的運行性能，對符合第三范式的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進行調(diào)整30/34練習(xí)4：規(guī)范員工晉級數(shù)據(jù)庫設(shè)計2-2實現(xiàn)思路向各個表中插入數(shù)據(jù)，查看表中的每個屬性列是否存在重復(fù)、插入異常、更新異常和