第二章數(shù)據(jù)庫設計和ER模型

第二章數(shù)據(jù)庫設計和ER模型本章教學概要教學目的:本章總的要求是了解和掌握數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)設計過程.首先要掌握ER模型和關系模型的基本概念,然后掌握要領設計中ER模型的設計方法,邏輯設計中ER模型向關系模型轉換的方法.本章的實用性很強,同學們應熟悉掌握若干ER模型實例,學完以后應具有設計數(shù)據(jù)庫結構的能力.本章教學概要教學重點:ER模型的基本概念,聯(lián)系的設計,關系模型的三類完整性規(guī)則,ER圖轉換成關系模式的算法.教學難點:采用ER模型的概念設計步驟.采用ER模型的邏輯設計步驟.教學時數(shù):10學時本章知識結構2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期2.2ER模型的基本概念2.3關系模型的基本概念2.4ER模型到關系模型的轉換2.5ER模型實例分析2.6增強的ER模型2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期定義2.1我們把數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開始規(guī)劃、設計、實現(xiàn)、維護到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整個期間，稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期可以劃分為以下七個階段：1、規(guī)劃階段2、需求分析階段3、概念設計階段4、邏輯設計階段5、物理設計階段6、數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)階段7、數(shù)據(jù)庫的運行與維護階段現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)分析用戶業(yè)務活動分析概念設計功能模型邏輯設計事務設計物理設計程序說明子模式設計應用程序設計加載試驗數(shù)據(jù)程序編碼調(diào)試性能考核滿意?是否加載數(shù)據(jù)庫運行和維護數(shù)據(jù)庫設計的全過程一、規(guī)劃階段規(guī)劃階段分以下三個步驟：1、系統(tǒng)調(diào)查2、可行性分析3、確定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的總目標二、需求分析階段這一階段是計算機人員和用戶共同收集數(shù)據(jù)庫所需要的信息內(nèi)容和用戶的處理需求，并以需求分析說明書的形式確定下來。需求分析的工作主要由以下四步組成：1、分析用戶活動，產(chǎn)生業(yè)務流程圖2、確定系統(tǒng)范圍，產(chǎn)生系統(tǒng)關聯(lián)圖3、分析用戶活動涉及的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖4、分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典三、概念設計階段概念設計的目標是產(chǎn)生反映用戶單位信息需求的數(shù)據(jù)庫要領結構，即概念模型，其是獨立于計算機硬件結構，獨立于支持數(shù)據(jù)庫的DBMS概念設計的主要步驟：1、進行數(shù)據(jù)抽象，設計局部的概念模型2、將局部概念模型綜合成全局的概念模型3、評審四、邏輯設計階段邏輯設計的主要目的：把概念設計階段設計的概念模型轉換成與選用的具體機器上的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結構。一般是關系模型。邏輯設計的主要步驟有五步：1、把概念模型轉換成邏輯模型2、設計外模型3、設計應用程序與數(shù)據(jù)庫的接口4、評價模型5、修正模型五、物理設計階段六、數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)七、數(shù)據(jù)庫的運行與維護2.2ER模型的基本概念ER模型又稱為實體聯(lián)系模型一、ER模型的基本元素定義2.2實體、實體集、實體類型的定義。實體：是客觀存在的事物實體集：是指同一類實體構成的集合。實體類型：是對實體集中實體的定義。一般情況下，將實體、實體集、實體類型統(tǒng)稱為實體。一、ER模型的基本元素定義2.3聯(lián)系、聯(lián)系集、聯(lián)系類型的定義聯(lián)系：表示一個或多個實體之間的關聯(lián)關系聯(lián)系集：是指同一類聯(lián)系構成的集合聯(lián)系類型：是對聯(lián)系集中聯(lián)系的定義定義2.4實體的某一特性稱為屬性。在一個實體中，能惟一標識實體的屬性或?qū)傩约Q為“實體標識符”值域：屬性的取值范圍二、屬性的分類1、簡單屬性和復合屬性郵政編碼省(市)名區(qū)名街道地址路名門牌號碼地址屬性的層次結構圖2、單值屬性和多值屬性多值屬性用雙橢圓表示零件零件編碼零件名供應商規(guī)格進貨價格銷售價格將多車值屬撓性變童換為杜單值飄屬性懶的方輸法1在設杠計ER模型厚時，色需將遮多值怒屬性哪進行飲變換蹦成若義干個航單值特屬性每來代鈔替。零件零件勾編碼零件蚊名供應帝商規(guī)格進貨唯價格批發(fā)賓價格零售吳價格將原渠來的體多值卵屬性栽用一摔個新預的實性體類田型表窩示零件售貨猾價格零件壺編碼零件泊名供應更商規(guī)格進貨煙價格銷售企性質(zhì)存在銷售咸價格1N3、存踏儲屬芳性和蹤蝶派生嫁屬性派生檢屬性梨用虛木線橢覆圓表集示職工4、允易許空典值的稱屬性工號姓名基本扭工資獎金房租實發(fā)眨工資派生懲屬性松的表濃示三、疫聯(lián)系真的設掏計1、聯(lián)稼系的全元數(shù)定義2.愚5一個豆聯(lián)系呀所涉安及到遭的實輪體集像個數(shù),稱為京該聯(lián)胳系的露元數(shù)敵或度萍數(shù)。2、聯(lián)哥系類健型的刷約束有兩耍類約予束：僑基數(shù)辜約束疤與參偏與約鄉(xiāng)豐束定義2.孟6基數(shù)旺約束鋤：實江體集E1和E2之間設有二壘元聯(lián)牢系，優(yōu)則參繳與一細個聯(lián)合系中田的實忘體數(shù)憶目稱堅為映品射基惑數(shù)。例:下面燦對二包元聯(lián)私系的1:厘1,絞1:況N,捷M:仆N三種貢情況,分別柏舉例脊說明學校校長校名地址電話姓名性別年齡職稱任職任職迎年月11一對責一的認聯(lián)系系名系教師聘用系號電話聘期工號姓名性別年齡一對多聯(lián)系學生課程選課學號姓名年齡成績課程皆號課程泉名老師翼名多對插多聯(lián)抬系MN單個路實體中集內(nèi)唉各實汗體間農(nóng)的聯(lián)閥系p4廉1一對菜多聯(lián)副系實例職工啟實體乞集內(nèi)紀部具荒有領公導與暖被領體導的掏聯(lián)系,某一堆職工捎（干秀部）報“領盛導”堤若干鞋名職晴工,一個枯職工難僅被座另外文一個叫職工它直接他領導,這是膝一對刑多的此聯(lián)系.一對退一聯(lián)皆系多對傷多聯(lián)四系實體型1聯(lián)系名mn同一實體型內(nèi)部的m:n聯(lián)系例：午實體驢間的把多種梢聯(lián)系緊實膨體集哭內(nèi)部咳的聯(lián)管系職工工程參加負責mn1n零部件職工裝配領導mn1n實際門上，棋一對胸一聯(lián)集系是造一對角多聯(lián)廁系的渾特例膨，而扭一對令多聯(lián)狡系又兔是多殲對多勵聯(lián)系杏的特速例。單個招實體頌集內(nèi)宣各實算體間麗的聯(lián)攏系（替示例貢）三、烘聯(lián)系渾的設膏計2、聯(lián)謀系類弱型的允約束礙（續(xù)柿）參與禽約束蒸：定似義2.迎7如果都實體皇集E中的浮每個魄實體辰都參與與聯(lián)啟系集R的至羨少一眠個聯(lián)廳系中底，我芹們稱梯實體烏集E“完全定參與胖”聯(lián)拾系集R。如利果實北體集E中只典有部煙分實置體參栗與聯(lián)辯系集R的聯(lián)突系中充，我別們稱偏實體奇集E“部分奔參與農(nóng)”聯(lián)仿系集R。在ER圖表翁示時膽，完瓶全參弊與用肥雙線蠻邊表恨示，把部分攻參與齒用單刃線表逮表示尊。(一般士情況外下，斗為了轎簡化芒，很迅少在ER圖上傲考慮委參與隨約束惠，聯(lián)蜜系全芝部用連單線賀邊表猛示)舉例鵝講解見書p4文1頁.四、ER模型腐在概斃念設視計中親的步慌驟步驟羅分歡為三拼步：首先搭設計娃局部ER模型把各徒個局狂部ER模型短綜合奏成一藝個全趙局ER模型對全府局ER模型庭進行絮優(yōu)化1、設笨計局狐部ER模型洗（局諷部概婚念結啞構）確定殺局部壞結構屋范圍定義焰實體定義壘聯(lián)系分配王屬性四、ER模型般在概場念設活計中虹的步址驟2、設訪計全當局ER模型（1）確松定公弟共實可體類滿型（2）合癥并局莫部ER模型（3）消覺除沖振突屬性黃沖突單結只構沖橋突杰命芝名沖俊突3、全孤局ER模型碎的優(yōu)渴化（1）、餓合并煉實體智類型閘（2）、敬消除娛冗余舍屬性（3）、繼消除止冗余棒聯(lián)系集成胃視圖集成絨視圖佩一般封采取踩逐步?jīng)Q累積賢的方盡式，巧首先怪集成場比較褲關鍵攏的兩濫個局羽部E-郵R圖，魔然后殿逐步禿將新錢的視狼圖集屢成進象來。榴一般擴按以備下過畜程完畏成。合并:消除鉤沖突修改皺重構,消除晃不必忘要的嶼冗余分ER圖基本ER圖初步ER圖分析規(guī)范塌化理妖論邏輯狐結構直設計2.鉆3關系毛模型夢的基勺本概祝念一、分關系瓣模型胖的基爬本術理語定義2.勁8用二公維表吉格表媽示實欠體集摩，用捕關鍵滾碼表典示實仿體之捏間聯(lián)連系的姐數(shù)據(jù)織模型留稱為旱關系吹模型任。學號姓名年齡性別籍貫S1張三20男四川S2李四21女重慶S3王五20男重慶屬性關系漆模式元組蓬或關樂系實踢例屬性暗值關系悄中的慶屬性懸個數(shù)柔稱為逃“元蔬數(shù)”,元組衫個數(shù)虛稱為秋“基絞數(shù)”在實譯際使靈用中券，有害以下儲幾種另關鍵依碼：超鍵耕：在斤關系陣中參慶惟一鹿標識墾元組坐的屬灘性集孝稱為龍關系盜模式飼的超超鍵。候選借鍵：息不含嫌有多疲余屬底性的儲超鍵約稱為謠候選敗鍵。主鍵誼：用稻戶選視作元罩組標益識的誦候選擠鍵稱捐為主嘴鍵。外鍵僅：如堪查?；笫絉中屬繡性K是其眠他模白式的略主鍵齒，那塵么K在模宵式R中稱營為外旁鍵。2.街3關系部模型豎的基都本概籠念二、呀關系畜的定受義和秘性質(zhì)定義2.堤9關系答是一疑個屬杏性數(shù)偽目相艇同的哥元組段的集譜合關系猾的性叔質(zhì)：關系坡中每懼個屬永性值繡都是蠅不可狐再分促的。關系候中不堤允許牢出現(xiàn)嚴重復植元組群。由于良關系棄是一陽個集斑合，水因此總不考衡慮元大組間鉛的順食序，好即沒茂有行急序。元組缸中的甩屬性砌在理深論上爬也是鹿無序粉的。2.胖3關系裳模型斯的基匆本概華念三、雜三類螺完整際性規(guī)騙則（阻重點棋掌握映）1、實貝體完稅整性杠規(guī)則要求鈴關系渠中元怎組在怖組成餐主鍵認的屬飄性上核不能蛋有空靈值2、參刻照完迅整性萍規(guī)則定義2.摔10實質(zhì)蘿是不倆允許壇引用獲不存?zhèn)阍诘奶銓嶓w中（由舉例記說明宵）3、用窩戶定棗義的渣完整裳性規(guī)曾則學號姓名系別號101張三Cs102李四Xs103王五系別號系名稱系主任Cs計算機系張富Ms機電系黃義培XS工商系徐繼義系別局表xb學生飼表st這里xb表中娘的系再別號裹是主部鍵。St表中序的系竿別號芳是外膛鍵。Xb表稱佳為參方照關公系，st表稱孩為依蕩賴關尚系，st中系襯別號訊的取膝值或布者主叨空，諷或者峰等于育參照爽關系xb表中赤系別陜號的崇值。E-厚R圖向羅關系聚模型核的轉蠻換轉換壁原則⒈一個侮實體刊型轉晶換為伍一個慢關系威模式億。關系余的屬書性：實多體型斤的屬授性關系航的碼：實法體型擱的碼學生

學號出生日期年級所在系平均成績姓名學生恒實體ER圖：轉換洞為如間下關謙系模廢式：學生貝（學號，姓育名，鼻出生房誠日期擁，所院在系上，年差級，貫平均欲成績沿）E-不R圖向拋關系廟模型圍的轉蒸換（挑續(xù)）⒉一個m:豪n聯(lián)系澇轉換疊為一俘個關腦系模羞式。(1倍)若實瞇體間挖聯(lián)系儉是1:予1,可以蒸在兩筍個實奔體類藏型轉罰換成呼的兩呼個關銅系模也式中遣任意在一個窄關系租模式廣的屬棉性中秩加入兔一個蛋關系健模式禁的鍵(作為貼外鍵)和聯(lián)攝系類干型的暗屬性乒。例:下面莊對二贊元聯(lián)星系1:慣1的圖學校校長校名地址電話姓名性別年齡職稱任職任職年月11一對一的聯(lián)系轉換端成關幼系模孕式：閘學每校（校名，地滿址，仰電話攝）校長大（姓名，性粱別，米年齡寄，職酒稱，校名，任酒職年閥月)(2醉)一個1:蹦n聯(lián)系赴可以境轉換商為一豆個獨漫立的疊關系腸模式倦，也菊可以辱與n端對靈應的晌關系腳模式調(diào)合并冷。系名系教師聘用系號電話聘期工號姓名性別年齡一對話多聯(lián)是系1N轉換導成關隨系模偉式：貿(mào)系（系號，系掉名，號電話所）教師學（工號，姓欄名，葉性別溜，年挽齡，系號，聘芬期）(3感)若實壤體間漢聯(lián)系情是M:倡N則將繭聯(lián)系糕類型象也轉刊換成茶關系待模式緒，其放屬性劫為兩背端實液體類臺型的顯鍵（液作為釘外鍵枯）加柏上聯(lián)競系類脖型的抵屬性背，而唱鍵為職兩端筆實體疊鍵的浸組合學生課程選課學號姓名年齡成績課程號課程名老師名多對多聯(lián)系MN轉換棵成關何系模懲式：贏學生杯（學號，姓埋名，偶年齡蛙）課程盈（課程頸號，課頁程名盯，老飽師名者）選課元（學號寇，課租程號，成您績）例2.挪10教學法管理弦的一撈個可獎能設續(xù)計的ER圖將沉其轉演成關閱系模仁式（p5歸5）E-繼R圖向葛關系炸模型譜的轉貓換（臉續(xù)）⒌三個毫或三摔個以市上實劍體間聲的一挺個多例元聯(lián)母系轉悠換為農(nóng)一個喬關系傳模式竿。關系等的屬蝴性：與擦該多狹元聯(lián)達系相寫連的凳各實供體的爆碼以喬及聯(lián)考系本眠身的幟屬性關系鈔的碼：各樣實體灣碼的獅組合例，郊“講殿授”悶聯(lián)系裕是一區(qū)個三富元聯(lián)故系，魯可以技將它迎轉換哥為如斬下關照系模河式，決其中筆課程螺號、濁職工念號和亂書號平為關堂系的職組合和碼：講授境（課程掉號，制職工括號，湯書號）E-啟R圖向鏈關系拉模型免的轉脊換（證續(xù)）⒍同一盲實體廟集的登實體右間的臟聯(lián)系抖，即亦自聯(lián)液系，轎也可麻按上默述1:贊1、1:蓋n和m:雪n三種相情況硬分別蔽處理媽。例，矮如果纏教師稀實體塘集內(nèi)禁部存您在領左導與量被領擁導的1:勇n自聯(lián)寫系，毛我們景可以創(chuàng)將該唉聯(lián)系奔與教殲師實奪體合顧并，世這時褲主碼淺職工漁號將尼多次榨出現(xiàn)性，但系作用辜不同媽，可購用不善同的丘屬性懶名加泳以區(qū)犧分：教師狂：｛職工壺號，姓壘名，謊性別們，職糞稱，系主莊任｝E-跑R圖向湊關系湯模型掀的轉靠換（晝續(xù)）⒎具有含相同瞧碼的景關系瀉模式歇可合賓并。目的亮：減冤少系俗統(tǒng)中濫的關鋤系個令數(shù)。合并謎方法凝：將圣其中拜一個消關系針模式悔的全狹部屬真性加雷入到沃另一蘭個關終系模懼式中擔，然層后去胞掉其甘中的栽同義裙屬性族（可果能同浴名也港可能軋