第9章數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

第9章數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)9.1概念模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌2用途：描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間聯(lián)系概念模型數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換按用戶觀點(diǎn)對(duì)信息和數(shù)據(jù)建模工具：E-R圖按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌3概念模型概念模型通過對(duì)客觀事物及其聯(lián)系的抽象，方便、直接的表達(dá)各種語義，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員與用戶的交流。概念模型中涉及到實(shí)體、屬性、關(guān)鍵字、域、實(shí)體集、聯(lián)系等02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌4實(shí)體客觀存在并可以相互區(qū)分的客觀事物或事件稱為實(shí)體?？v貫線歌友會(huì)、2014世界杯足球賽……1號(hào)倉(cāng)庫(kù)、張三……02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌5屬性身高、年齡、性別、體重、……比賽時(shí)間、地點(diǎn)、參賽隊(duì)……實(shí)體所具有的某一方面的特性稱為屬性。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌6關(guān)鍵字實(shí)體的某一屬性或?qū)傩越M合，其取用的值能唯一標(biāo)示出某一實(shí)體。身份證號(hào)學(xué)號(hào)+課程編號(hào)02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌7域?qū)傩缘娜≈捣秶?。性別：{男，女}02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌8具有相同特征的一類實(shí)體的集合稱之為實(shí)體集。實(shí)體集學(xué)生實(shí)體集訂單實(shí)體集02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌9事物之間的關(guān)系實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系，表現(xiàn)在屬性之間或者實(shí)體之間。實(shí)體集間的聯(lián)系。最基本的是兩個(gè)實(shí)體間的聯(lián)系。聯(lián)系02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌10兩個(gè)實(shí)體集間聯(lián)系的類型1:1實(shí)體集A中每個(gè)實(shí)體至多只與實(shí)體集B中一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。反之亦然。1:n實(shí)體集A中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集B中多個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，而B中每個(gè)實(shí)體至多只與A中一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。m:n實(shí)體集A中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集B中多個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，反之，B中每個(gè)實(shí)體也與A中多個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌11實(shí)體：矩形框，框內(nèi)為實(shí)體名稱。屬性：橢圓，以線與實(shí)體連接。屬性較多時(shí)也可以將實(shí)體及其屬性單獨(dú)列表。實(shí)體間的聯(lián)系：菱形框，框內(nèi)為聯(lián)系的名稱。用線將菱形框與實(shí)體相連，線上標(biāo)注聯(lián)系類型。E-R圖：表示概念模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌12零件mn工人加工工號(hào)姓名性別零件號(hào)零件名型號(hào)02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌13例：用E-R圖表示實(shí)體及其聯(lián)系。學(xué)生：學(xué)號(hào)、姓名、性別、入學(xué)分班級(jí)：班級(jí)號(hào)、所屬院課程：課程號(hào)、課程名、學(xué)分教師：教工號(hào)、姓名、職稱02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌14E-R圖教師1n課程講授選修n1學(xué)生班級(jí)組成mn實(shí)體間聯(lián)系的表示學(xué)號(hào)姓名性別入學(xué)分所屬院班級(jí)號(hào)教師職稱教工號(hào)姓名學(xué)分課程號(hào)課程名1n課程講授n1班級(jí)組成mn學(xué)生選修02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌159.2數(shù)據(jù)模型與規(guī)范化概念模型數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換按用戶觀點(diǎn)對(duì)信息和數(shù)據(jù)建模工具：E-R圖按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌16關(guān)系模型基本術(shù)語關(guān)系：一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，每個(gè)關(guān)系都有一個(gè)關(guān)系名。元組：表中的一行即為一個(gè)元組，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)文件中的一個(gè)記錄值。屬性：表中的列稱為屬性，每一列有一個(gè)屬性名。域:屬性的取值范圍。即不同元組對(duì)同一個(gè)屬性的值所限定的范圍。關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述。如Student(ID,Sno,Sname,Class)02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌17關(guān)系模型基本術(shù)語（續(xù)）候選關(guān)鍵字：屬性或?qū)傩缘慕M合，其值能惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。主屬性：包含在任何候選關(guān)鍵字中的屬性稱為主屬性，否則為非主屬性。主關(guān)鍵字：一個(gè)關(guān)系中可能有多個(gè)候選關(guān)鍵字，從中選擇一個(gè)作為主關(guān)鍵字。外關(guān)鍵字：如果一個(gè)關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M不是該關(guān)系的關(guān)鍵字，但是另一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字，稱其為該關(guān)系的外關(guān)鍵字。如SC（Sno，Cno，Score）中的Sno屬性。Student(ID,Sno,Sname,Class)02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌18關(guān)系的性質(zhì)每列都是同類型的數(shù)據(jù)，來自同一個(gè)域；不同的列給予不同的屬性名；任意兩個(gè)元組不能完全相同。行、列的次序可以任意交換。關(guān)系的每個(gè)屬性都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能表中有表；02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌19是否存在問題？數(shù)據(jù)冗余不一致性插入異常刪除異常學(xué)號(hào)課程學(xué)分B001數(shù)據(jù)庫(kù)3B002數(shù)據(jù)庫(kù)3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2課程號(hào)課程名授課學(xué)時(shí)B001數(shù)據(jù)庫(kù)56B002管理信息系統(tǒng)48知道了“課程名”的值，即可知道“授課學(xué)時(shí)”的值。稱“授課學(xué)時(shí)”函數(shù)依賴于“課程名”，或“課程名”可以決定“授課學(xué)時(shí)”，記作課程名→授課學(xué)時(shí)。函數(shù)依賴 設(shè)R(U)是一個(gè)屬性集U上的關(guān)系，X和Y是U的子集。如果屬性集合X中每個(gè)屬性的值構(gòu)成的集合唯一地決定了屬性集合Y中每個(gè)屬性的值構(gòu)成的集合，則屬性集合Y函數(shù)依賴于屬性集合X，計(jì)為：X→Y。學(xué)號(hào)課程號(hào)學(xué)分101B0013101B0022102B0023如“學(xué)分”函數(shù)依賴于主關(guān)鍵字{學(xué)號(hào)、課程}。但決定“學(xué)分”的只是“課程”，與“學(xué)號(hào)”無關(guān)，則稱“學(xué)分”部分函數(shù)依賴于{學(xué)號(hào)、課程}。部分函數(shù)依賴

如果非主屬性B函數(shù)依賴于構(gòu)成某個(gè)候選關(guān)鍵字的一組主屬性A的某一個(gè)真子集，則稱B部分函數(shù)依賴于A。學(xué)號(hào)樓號(hào)住宿費(fèi)101230010235001033500學(xué)生住宿的樓號(hào)依賴于學(xué)號(hào)，學(xué)生應(yīng)交的住宿費(fèi)是由樓號(hào)決定的，即“收費(fèi)”依賴于“樓號(hào)”，“樓號(hào)”依賴于“學(xué)號(hào)”，則“收費(fèi)”傳遞函數(shù)依賴于“學(xué)號(hào)”。傳遞函數(shù)依賴

在R(U)中，如存在X，Y，Z包含于U，且滿足：X—>Y，Y—>Z，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌23范式定義：在關(guān)系規(guī)范化過程中，必須遵循一定的準(zhǔn)則以指導(dǎo)，一般把這些準(zhǔn)則稱之為范式。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌24范式第一范式：任何符合關(guān)系定義的表即滿足第一范式。IDNameSexAgeMaleFemale101張三Y

20102李四

Y2102二月2023華北科技學(xué)院白宏斌25第二范式定義：如果一個(gè)關(guān)系不存在部分依賴關(guān)系，那么該關(guān)系就屬于第二范式。 凡是以單個(gè)屬性作為主關(guān)鍵字的關(guān)系自動(dòng)就是第二范式。因?yàn)橹麝P(guān)鍵字只有一個(gè)，不會(huì)存在部分依賴的情況。因此，第二范式只是針對(duì)主關(guān)鍵字是組合屬性的關(guān)系。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌26學(xué)號(hào)課程學(xué)分B001數(shù)據(jù)庫(kù)3B002數(shù)據(jù)庫(kù)3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2學(xué)號(hào)課程B001數(shù)據(jù)庫(kù)B002數(shù)據(jù)庫(kù)B001管理信息系統(tǒng)B003管理信息系統(tǒng)課程學(xué)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)3管理信息系統(tǒng)202二月2023華北科技學(xué)院白宏斌27第三范式定義：一個(gè)關(guān)系如果是第二范式的，并且沒有傳遞依賴關(guān)系，則該關(guān)系就是第三范式。每個(gè)非主屬性不部分依賴于關(guān)鍵字，也不傳遞依賴于關(guān)鍵字的關(guān)系就是第三范式。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌28學(xué)號(hào)樓號(hào)樓號(hào)收費(fèi)1002250012044600130288001508180202二月2023華北科技學(xué)院白宏斌29關(guān)系規(guī)范化的目的：解決關(guān)系模式中存在的插入、刪除異常，以及數(shù)據(jù)冗余問題，基本思想：圍繞函數(shù)依賴的主線，對(duì)一個(gè)關(guān)系模式進(jìn)行分解，使關(guān)系從較低級(jí)范式變換到較高級(jí)范式。

消除部分函數(shù)依賴1NF2NF3NFBCNF。。。消除傳遞函數(shù)依賴。。。。。。關(guān)系規(guī)范化過程02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌30例：T(Student(SNO,SName,DeptID,DeptName),CNO,Score)消除復(fù)合關(guān)系，規(guī)范到1NF：關(guān)系規(guī)范化實(shí)例T(SNO,SName,DeptID,DeptName,CNO,Score){SNO,CNO}作為主鍵，Sname依賴于SNO，則此關(guān)系中存在部分函數(shù)依賴，T1NF02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌31T1(SNO,CNO,Score)T2(SNO,SName,DeptID,DeptName)T1關(guān)系無部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴，T13NFT2關(guān)系SNO-〉DeptID，DeptID-〉DeptName，因此T22NF02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌32T1(SNO,CNO,Score)T2(SNO,SName,DeptID)T3(DeptID,DeptName)T1，T2，T3關(guān)系無部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴，因此T13NF，T23NF，T33NF概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型實(shí)體轉(zhuǎn)換實(shí)體的屬性轉(zhuǎn)化為關(guān)系的屬性，實(shí)體的關(guān)鍵字轉(zhuǎn)化為關(guān)系的關(guān)鍵字。聯(lián)系轉(zhuǎn)換1：1StudentIDS(SNO,SName,ID_NO,ID_Address)1：nStudent S_ProvinceS(SNO,SName,Pro_ID)Pro(Pro_ID,Pro_Name)m：nStudent CourseS(SNO,SName)C(CNO,CName)SC(SNO,CNO)9.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)案例分析02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌34案例一學(xué)校教學(xué)管理信息系統(tǒng)中，有學(xué)生、生源地省份、班級(jí)、班長(zhǎng)、教師、班主任相關(guān)對(duì)象，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌35案例二某銷售公司信息系統(tǒng)包含員工、產(chǎn)品、供應(yīng)商、客戶、訂單等每個(gè)產(chǎn)品屬于某一類別，一個(gè)類別的產(chǎn)品具有統(tǒng)一的外觀，一個(gè)產(chǎn)品可以由不同的供應(yīng)商提供客戶分為不同的類別，一個(gè)客戶可以屬于不同類別員工負(fù)責(zé)不同地區(qū)的業(yè)務(wù)，每位員工有一個(gè)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)訂單中有多個(gè)產(chǎn)品信息

依據(jù)以上描述設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌36案例三某圖書出版信息系統(tǒng)中有員工、職位、書店、出版社等基本信息一個(gè)員工只能做一個(gè)職位的工作每本書有一個(gè)書名，一本書可以由多個(gè)作者，一個(gè)作者可以寫多本書每本書在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)可以有一定幅度的打折每本書在每個(gè)銷售量區(qū)間內(nèi)會(huì)提供作者一定比例的版稅，一本書有多個(gè)作者時(shí)，按照事先約定比例劃分

依據(jù)以上描述設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌37擴(kuò)展一一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉(cāng)庫(kù)中，用庫(kù)存量描述某種零件在某個(gè)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)量；一個(gè)倉(cāng)庫(kù)有多個(gè)職工，一個(gè)職工只在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)中工作；一個(gè)供應(yīng)商可以供應(yīng)若干項(xiàng)目的多種零件，每個(gè)項(xiàng)目可以使用不同供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可以由不同的供應(yīng)商提供，用供應(yīng)量描述某個(gè)供應(yīng)商為某個(gè)項(xiàng)目提供的零件的數(shù)量。請(qǐng)繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌38擴(kuò)展二一個(gè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，各部門均有多名員工，一名員工僅屬于一個(gè)部門，每個(gè)員工可參與多項(xiàng)工程的研制或者在其中負(fù)責(zé)管理，每個(gè)項(xiàng)目需要多名員工參與，但只有一個(gè)管理者，該企業(yè)有若干供應(yīng)商同時(shí)為各不同工程供應(yīng)各種零件，每種零件又可以同時(shí)從不同供應(yīng)商處采購(gòu)，一個(gè)零件又可以由其他若干零件組裝而成，或者用來組裝其它多種零件。

請(qǐng)繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌39擴(kuò)展三一個(gè)學(xué)院有多個(gè)學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)學(xué)院；一個(gè)學(xué)院有多個(gè)教師，一個(gè)教師只屬于一個(gè)學(xué)院；一門課歸屬于一個(gè)學(xué)院管理，一個(gè)學(xué)院可以管理多門課程；一門課程可以開設(shè)多個(gè)教學(xué)班，每門課程每個(gè)教學(xué)班只安排一個(gè)任課老師，一個(gè)老師可以教多門課程的多個(gè)教學(xué)班；一個(gè)教學(xué)班可以有多個(gè)同學(xué)選修。請(qǐng)繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌409.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌411系統(tǒng)需求分析2數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3