數(shù)據(jù)庫建模模型

數(shù)據(jù)庫建模模型第一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三目錄4.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程4.1E-R模型基本概念及表示4.2約束4.3數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)實(shí)例——大學(xué)選課系統(tǒng)4.7E-R建模問題4.8邏輯設(shè)計(jì)——E-R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型第二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程概述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)即是數(shù)據(jù)建模過程。數(shù)據(jù)模型就是對現(xiàn)實(shí)世界的模擬。通過數(shù)據(jù)模型可以對現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)特征進(jìn)行抽象

根據(jù)數(shù)據(jù)抽象的不同級別，將數(shù)據(jù)模型劃分為3類：概念模型：概念層次的數(shù)據(jù)模型，也稱為信息模型邏輯模型：用于描述數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)物理模型：用來描述數(shù)據(jù)的物理存儲結(jié)構(gòu)和存取方法

概念模型信息世界圖1-6現(xiàn)實(shí)世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識抽象DBMS支持的邏輯模型DBMS支持的物理模型邏輯機(jī)器世界物理機(jī)器世界第三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程概述需求分析物理設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)

邏輯設(shè)計(jì)

模式求精

應(yīng)用與安全設(shè)計(jì)

第四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三需求分析

整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，也是最困難和耗時(shí)的一步。目標(biāo)：了解和分析系統(tǒng)將要提供的功能及未來數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)需求，包括：功能需求存儲的數(shù)據(jù)……第五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)使用業(yè)務(wù)規(guī)則數(shù)據(jù)聯(lián)系及約束性能需求方法：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者同應(yīng)用領(lǐng)域的專家和用戶進(jìn)行深入溝通和交流。結(jié)果：形成用戶的需求規(guī)格說明書。需求分析

第六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)是根據(jù)需求分析中得到的信息，運(yùn)用適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⑦@些需求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫的概念模型。E-R模型是PeterChen于1976年提出的一種語義模型。該模型是基于對現(xiàn)實(shí)世界的這樣一種認(rèn)識：世界由一組稱作實(shí)體的基本對象及這些對象間的聯(lián)系組成。由于它能將現(xiàn)實(shí)世界中概念的含義和相互關(guān)聯(lián)映射到數(shù)據(jù)庫概念模型，因此許多數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具都利用了E-R模型的概念。第七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三本章基于E-R模型進(jìn)行數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)，其目的是通過實(shí)體、聯(lián)系、屬性等概念和工具精確地描述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求、數(shù)據(jù)聯(lián)系及約束規(guī)則。結(jié)果：E-R圖（實(shí)體、聯(lián)系及屬性）概念設(shè)計(jì)第八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三邏輯設(shè)計(jì)

本步驟是將數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為所選擇的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯數(shù)據(jù)模型，即數(shù)據(jù)庫模式。常見邏輯模型層次，網(wǎng)狀，關(guān)系數(shù)據(jù)庫（本書重點(diǎn)討論）面向?qū)ο骕ML第九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三物理設(shè)計(jì)

考慮數(shù)據(jù)庫要支持的負(fù)載和應(yīng)用需求，為邏輯數(shù)據(jù)庫選取一個(gè)最適合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的物理結(jié)構(gòu)，包括: 數(shù)據(jù)庫文件組織格式內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)建立索引表的聚集……

第十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

模式求精模式求精的任務(wù)是分析并發(fā)現(xiàn)邏輯模式存在的問題，并進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。需求分析與概念設(shè)計(jì)是根據(jù)主觀認(rèn)識進(jìn)行的，但模式求精則是基于關(guān)系理論對相關(guān)邏輯模式進(jìn)行優(yōu)化。第十一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三應(yīng)用與安全設(shè)計(jì)

一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須指出哪些用戶可以訪問數(shù)據(jù)庫？他們通過哪些存儲過程訪問數(shù)據(jù)庫？每個(gè)用戶在每個(gè)過程中扮演什么樣的角色？對于每個(gè)角色，他們能夠存取數(shù)據(jù)庫的哪些部分和不能存取哪些部分？完整的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是不可能一蹴而就的，它往往是上述6個(gè)步驟的不斷反復(fù)的過程!第十二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

需求分析物理設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)

邏輯設(shè)計(jì)

模式求精

應(yīng)用與安全設(shè)計(jì)

本章內(nèi)容第五章第七章第九章第十三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三目錄4.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程4.1E-R模型基本概念及表示4.2約束4.3數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)實(shí)例——大學(xué)選課系統(tǒng)4.7E-R建模問題4.8邏輯設(shè)計(jì)——E-R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型第十四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三實(shí)體與實(shí)體集

實(shí)體是客觀世界中可區(qū)別于其他事物的“事物”或“對象”。實(shí)體特征：獨(dú)立存在。可區(qū)別于其它實(shí)體。實(shí)體可以是有形的、實(shí)在的事物，如一名教師、一本書等；也可以是抽象的、概念上的事物，如一門課程、一個(gè)專業(yè)，以及一次訂貨、借書、選課、存款或取款等業(yè)務(wù)產(chǎn)生的單據(jù)。但是，二者都應(yīng)是組織或機(jī)構(gòu)“感興趣”的事物。實(shí)體集是具有相同類型及相同性質(zhì)(或?qū)傩?的實(shí)體組成的集合第十五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

屬性

屬性是實(shí)體集中每個(gè)實(shí)體都具有的特征描述。一實(shí)體集中所有實(shí)體都具有相同的屬性。例如，學(xué)生實(shí)體集中的每個(gè)實(shí)體都具有：學(xué)號、姓名、性別、出生日期、年齡、所學(xué)專業(yè)、電話號碼、家庭住址、所在班級等屬性。

對每個(gè)屬性來說，一個(gè)實(shí)體都擁有自己的屬性值。每個(gè)屬性所允許的取值范圍或集合稱為該屬性的域。第十六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三圖4-1

學(xué)生實(shí)體集的屬性域及學(xué)生李小勇的屬性值屬性名屬性類別域及約束實(shí)例學(xué)號主碼char(10)，10位數(shù)字組成，其中第1位數(shù)字代表學(xué)生類別，如：1-本科生，2-碩士研究生，3-博士研究生，4-獨(dú)立學(xué)院本科生，5-?？粕唤酉聛?位數(shù)字代表入學(xué)年份；最后5位數(shù)字為序號。不允許取空值1201100258姓名varchar(20)，不允許取空值李小勇性別char(2)，取值范圍：{′男′,′女′}男出生日期datetime，取值范圍：1900-01-01～當(dāng)前1992-09-09年齡派生屬性smallint，取值范圍：10～8019所學(xué)專業(yè)varchar(30)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)電話號碼多值屬性varchar(13)，每個(gè)電話號碼由數(shù)字字符加連字符‘-’組庭地址復(fù)合屬性varchar(60)湖北省武漢市中山路56號所在班級char(8)，前4位數(shù)字代表年級20110803第十七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三屬性分類簡單屬性和復(fù)合屬性

簡單屬性是指不能再分為更小部分的屬性。復(fù)合屬性是指可以進(jìn)一步劃分為更小部分的屬性。學(xué)生實(shí)體集的家庭住址可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)成包括省份、城市、街道等成分的屬性。第十八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三屬性分類單值屬性和多值屬性如果某屬性對一個(gè)特定實(shí)體任何時(shí)候都只能有單獨(dú)的一個(gè)值，則稱該屬性為單值屬性，否則為多值屬性。學(xué)號為單值屬性。由于一個(gè)學(xué)生可能有0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)電話號碼(如實(shí)驗(yàn)室電話、宿舍電話、移動電話等)，因此學(xué)生實(shí)體集的電話號碼為多值屬性。第十九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三屬性分類派生屬性

派生屬性的值可以從其它相關(guān)屬性或?qū)嶓w(集)派生出來。一個(gè)學(xué)生的年齡屬性的值，可以由該學(xué)生的出生日期屬性的值和當(dāng)前日期計(jì)算得到。學(xué)生實(shí)體集的已修學(xué)分(表示該學(xué)生所選修課程的學(xué)分合計(jì))屬性的值，它可以通過統(tǒng)計(jì)該學(xué)生所選修所有課程實(shí)體的學(xué)分之和來獲得。第二十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三屬性分類空值(NULL)當(dāng)實(shí)體在某個(gè)屬性上沒有值時(shí)可使用NULL值，表示屬性的值是未知的或不存在。不知道某學(xué)生的專業(yè)(所學(xué)專業(yè)的值未知)或該學(xué)生還沒有分配專業(yè)(所學(xué)專業(yè)的值不存在)，則該學(xué)生所學(xué)專業(yè)的值為NULL。某學(xué)生的出生日期為NULL，則認(rèn)為該值是缺失的(即值未知)。第二十一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三實(shí)體集及屬性的E-R圖表示在E-R圖中，實(shí)體集和屬性分別表示如下：實(shí)體集——矩陣屬性——橢圓多值屬性——雙橢圓派生屬性——虛線橢圓屬性與實(shí)體之間——連線

第二十二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三圖4-2

學(xué)生實(shí)體集E-R圖表示圖4-3課程實(shí)體集E-R圖表示家庭住址省份城市街道學(xué)生電話號碼學(xué)號姓名性別出生日期年齡所在班級所學(xué)專業(yè)課程課程名稱課程號學(xué)分課時(shí)數(shù)先修課程號第二十三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三多值屬性的變換將多值屬性轉(zhuǎn)換為多個(gè)單值屬性進(jìn)行建模。例如，可將多值屬性電話號碼建模為移動電話、宿舍電話、實(shí)驗(yàn)室電話、家庭電話4個(gè)單值屬性，如圖4-4所示。第二十四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三學(xué)生家庭住址省份城市街道移動電話宿舍電話實(shí)驗(yàn)室電話家庭電話學(xué)號姓名性別出生日期年齡所在班級所學(xué)專業(yè)圖4-4

學(xué)生實(shí)體集中的多值屬性轉(zhuǎn)換為多個(gè)單值屬性表示

第二十五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三聯(lián)系與聯(lián)系集

聯(lián)系(relationship)是指多個(gè)實(shí)體間的相互關(guān)聯(lián)，例如學(xué)生李小勇選修了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程。聯(lián)系集是同類聯(lián)系的集合。形式化地說，聯(lián)系集是n(n≥2)個(gè)實(shí)體集上的數(shù)學(xué)關(guān)系。E-R圖用菱形表示聯(lián)系(集)。聯(lián)系可具有自身的描述屬性。學(xué)生課程選課成績第二十六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

多聯(lián)系與聯(lián)系中的實(shí)體角色

多聯(lián)系：在相同的實(shí)體集上可能存在多個(gè)不同的聯(lián)系集。如教師與學(xué)生實(shí)體集之間同時(shí)存在授課、指導(dǎo)聯(lián)系集。角色：實(shí)體在聯(lián)系中的作用。如課程實(shí)體集中的2門課程實(shí)體C1、C2之間存在先修要求聯(lián)系，其中C1、C2扮演不同的角色，C1代表主課程，C2代表先修課程，分別表示實(shí)體所扮演的角色。教師學(xué)生授課指導(dǎo)課程先修要求主課程先修課程第二十七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三目錄4.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程4.1E-R模型基本概念及表示4.2約束4.3數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)實(shí)例——大學(xué)選課系統(tǒng)4.7E-R建模問題4.8邏輯設(shè)計(jì)——E-R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型第二十八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三約束E-R模型的約束主要有：

映射約束

碼約束依賴約束(不作要求)

參與約束(不作要求)

第二十九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三映射約束（實(shí)體聯(lián)系）

映射基數(shù)實(shí)體集中的一個(gè)實(shí)體通過一個(gè)聯(lián)系集能同時(shí)與另一個(gè)實(shí)體集相聯(lián)系的實(shí)體數(shù)目。在二元聯(lián)系中，共有4種映射基數(shù)：1:1（一對一）1:m（一對多）m:1（多對一）m:n（多對多）第三十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三一對一聯(lián)系（1：1）

實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，若實(shí)體集B中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與B是一對一的聯(lián)系，記作1:1。第三十一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三一對多聯(lián)系（1：n）實(shí)體集A中一個(gè)實(shí)體可以同B中任意數(shù)目(可以為0)的實(shí)體相聯(lián)系，而B中一個(gè)實(shí)體至多(允許不)同A中一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。第三十二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三多對多聯(lián)系（m：n）實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，若實(shí)體集B中有n(n>=0)個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之，實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中有m(m>=0)個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與B是多對多聯(lián)系，記作n:m。

第三十三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三例如：籃球比賽中球隊(duì)與場上隊(duì)長之間具有一對一的聯(lián)系；隊(duì)長與隊(duì)員之間具有一對多的聯(lián)系；隊(duì)員與裁判之間為多對多的聯(lián)系。第三十四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三在E-R圖中，為了反映聯(lián)系集的映射基數(shù)，采用“”表示指向參與聯(lián)系集中的“一”方實(shí)體集，線段“——”表示參與聯(lián)系集中的“多”方實(shí)體集。映射基數(shù)的表示銷貨單開發(fā)票發(fā)票(a)一對一聯(lián)系集開發(fā)票班級包含學(xué)生(b)一對多聯(lián)系集包含課程歸屬學(xué)院(c)多對一聯(lián)系集歸屬學(xué)院聘用教師聘用日期第三十五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三碼約束與聯(lián)系集的屬性安置

實(shí)體集的碼

超碼(superkey)若一超碼的任意真子集都不能成為超碼，則稱該最小超碼為候選碼(candidatekey)。給定一組屬性集，可能存在多個(gè)候選碼。假設(shè)學(xué)生實(shí)體集中不存在同名的學(xué)生，則學(xué)號和姓名都可以用來唯一區(qū)分學(xué)生，因此它們都可以作為學(xué)生實(shí)體集的候選碼。學(xué)號和姓名的組合是候選碼嗎？第三十六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三碼約束與聯(lián)系集的屬性安置

候選碼和超碼是實(shí)體集客觀存在的特性，它們表示實(shí)體集中任意兩個(gè)實(shí)體不允許在碼屬性上有相同的值。主碼是被數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者主觀選中、用來區(qū)分同一實(shí)體集中不同實(shí)體的候選碼。第三十七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三碼約束與聯(lián)系集的屬性安置

當(dāng)一實(shí)體集存在多個(gè)候選碼時(shí)，主碼選擇原則：選擇屬性長度最短的候選碼；選擇包含單個(gè)屬性的碼，而不是復(fù)合候選碼；選擇在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生命周期內(nèi)屬性值最少變化的候選碼；選擇在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生命周期內(nèi)更可能包含唯一值的候選碼。第三十八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三碼約束與聯(lián)系集的屬性安置

每一個(gè)聯(lián)系集，也要求必須存在候選碼，并選擇其中的一個(gè)候選碼作為主碼，用于唯一標(biāo)識該聯(lián)系集中的一個(gè)聯(lián)系。聯(lián)系集的碼

假設(shè)R是一個(gè)涉及實(shí)體集E1，E2，…，En的聯(lián)系集，PK(Ei)代表構(gòu)成實(shí)體集Ei的主碼屬性的集合，而(e1,e2,e3,…,en)是R的一個(gè)聯(lián)系，那么PK(E1)

PK(E2)…

PK(En)構(gòu)成聯(lián)系集的一個(gè)超碼。第三十九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三碼約束與聯(lián)系集的屬性安置

二元聯(lián)系集的主碼選擇，依賴于聯(lián)系集的映射基數(shù)一對一：主碼可以使用參與聯(lián)系集中的任何一方實(shí)體集的主碼；一對多(多對一)：主碼由“多”的一方實(shí)體集的主碼組成；多對多：主碼由參與聯(lián)系集中所有實(shí)體集的主碼組成。第四十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三碼約束與聯(lián)系集的屬性安置

聯(lián)系集的屬性安置一對一聯(lián)系集的屬性：可安置于任一邊的實(shí)體集上；一對多聯(lián)系集的屬性：可安置于聯(lián)系集上，也可安置在多的那一邊的實(shí)體集上；多對多聯(lián)系集的屬性：它是描述相關(guān)聯(lián)實(shí)體集間的交互性語義，因此，聯(lián)系屬性只能安置于聯(lián)系集上，不能放到相關(guān)聯(lián)的實(shí)體集上去。第四十一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三目錄4.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程4.1E-R模型基本概念及表示4.2約束4.3數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)實(shí)例——大學(xué)選課系統(tǒng)4.7E-R建模問題4.8邏輯設(shè)計(jì)——E-R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型第四十二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三E-R建模的基本原則忠實(shí)性設(shè)計(jì)應(yīng)忠實(shí)于應(yīng)用需求，這是首要的也是最重要的原則。即實(shí)體集、屬性、聯(lián)系集都應(yīng)當(dāng)反映現(xiàn)實(shí)世界及根據(jù)所了解的現(xiàn)實(shí)世界去建模。例如，教師與開課班之間的聯(lián)系集任教，是一對多還是多對多的聯(lián)系集？如果規(guī)定一個(gè)開課班可能安排多名教師共同任教，則任教就是多對多聯(lián)系集，聯(lián)系屬性為任教角色(如“主講”、“指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)”、“輔導(dǎo)”等)。教師任教教師任教(a)一對多的任教聯(lián)系集(b)多對多的任教聯(lián)系集任教角色開課班開課班第四十三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三E-R建模的基本原則忠實(shí)性設(shè)計(jì)應(yīng)忠實(shí)于應(yīng)用需求，這是首要的也是最重要的原則。即實(shí)體集、屬性、聯(lián)系集都應(yīng)當(dāng)反映現(xiàn)實(shí)世界及根據(jù)所了解的現(xiàn)實(shí)世界去建模。簡單性除非有絕對需要，否則不要在設(shè)計(jì)中增加更多成分；只需要對數(shù)據(jù)庫使用者所關(guān)心、感興趣的屬性建模。避免冗余

原則：一個(gè)對象只存放在一個(gè)地方第四十四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三選擇實(shí)體集還是屬性

通常滿足下述兩條規(guī)則，均可作為屬性對待：作為屬性，不能再具有要描述的性質(zhì)；屬性不能和其它實(shí)體相聯(lián)系。如，開課班弱實(shí)體集中的上課地點(diǎn)，如果除了教室編號之外，還需要描述更多信息，如所在教學(xué)樓、電話號碼、教室類型、教室容量等，則需將屬性上課地點(diǎn)轉(zhuǎn)化為實(shí)體集教室，以實(shí)現(xiàn)教室管理功能。課程排課開課班開課班號年份學(xué)期教室排時(shí)間教室教室編號所在教學(xué)樓電話號碼教室類型教室容量上課時(shí)間第四十五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三選擇實(shí)體集還是屬性選擇實(shí)體集還是屬性常犯兩個(gè)錯(cuò)誤：將一實(shí)體集的主碼作為另一實(shí)體集的屬性，而不是使用聯(lián)系；將相關(guān)實(shí)體集的主碼屬性作為聯(lián)系集的屬性。因?yàn)槁?lián)系集已隱含了實(shí)體集的主碼屬性。第四十六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三選擇實(shí)體集還是聯(lián)系集

一事物是描述為實(shí)體集還是聯(lián)系集并沒有一個(gè)絕對的標(biāo)準(zhǔn)。通常原則：實(shí)體對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)際存在的事物，是名詞。如學(xué)生、教師和課程是名詞，可作為實(shí)體集建模。聯(lián)系對應(yīng)的概念一般為一種動作，即描述實(shí)體間的一種行為。如選課、授課是動詞，因此作為聯(lián)系集建模。第四十七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三E-R模型總結(jié)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程E-R模型實(shí)體、屬性與實(shí)體集（復(fù)合、多值屬性）聯(lián)系、聯(lián)系屬性與聯(lián)系集、主碼映射基數(shù)（1:1、1:n、m:1、m:n聯(lián)系）E-R模型設(shè)計(jì)原則忠實(shí)性、簡單性、避免冗余選擇實(shí)體集還是屬性？選擇實(shí)體集還是聯(lián)系集？需求分析物理設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)

邏輯設(shè)計(jì)

模式求精

應(yīng)用與安全設(shè)計(jì)

第四十八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三目錄4.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程4.1E-R模型基本概念及表示4.2約束4.3概念設(shè)計(jì)實(shí)例——大學(xué)選課系統(tǒng)4.7E-R建模問題4.8邏輯設(shè)計(jì)——E-R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型第四十九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

概念設(shè)計(jì)任務(wù)

概念設(shè)計(jì)(即E-R模型設(shè)計(jì))主要是根據(jù)需求分析規(guī)格說明書完成如下任務(wù)：定義實(shí)體集及屬性，實(shí)體集的主碼，用E-R圖及數(shù)據(jù)字典描述被建模的實(shí)體集；定義聯(lián)系集及屬性，聯(lián)系集的主碼，聯(lián)系的映射基數(shù)及參與約束，實(shí)體的角色，并用E-R圖描述被建模的聯(lián)系集；第五十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

概念設(shè)計(jì)任務(wù)

E-R圖三要素：實(shí)體集、屬性和聯(lián)系集。用長方形表示實(shí)體橢圓形表示屬性，并用無向邊把實(shí)體與其屬性連接起來菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系聯(lián)系的種類：

1：1、1：n、n：1或m：n“”表示指向參與聯(lián)系集中的“一”方實(shí)體集，線段“——”表示參與聯(lián)系集中的“多”方實(shí)體集。第五十一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三大學(xué)選課管理系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)目標(biāo)及邊界功能需求分析

數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)規(guī)則分析數(shù)據(jù)約束分析第五十二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三大學(xué)選課管理系統(tǒng)的目標(biāo)及邊界

本系統(tǒng)面向全體師生，對排課(每門課程開幾個(gè)教學(xué)班？誰來任教？上課時(shí)間與教室安排)、選修及成績進(jìn)行集中管理，以實(shí)現(xiàn)排課、選課及成績管理的科學(xué)化、系統(tǒng)化和自動化，最大限度地為老師和學(xué)生提供方便和提高管理效率。第五十三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三大學(xué)選課管理系統(tǒng)的功能需求分析學(xué)院基本信息管理：學(xué)院基本信息錄入、維護(hù)與查詢班級基本信息管理：班級基本信息錄入、維護(hù)與查詢學(xué)生基本信息管理：學(xué)生基本信息錄入、維護(hù)與查詢教師基本信息管理：教師基本信息錄入、維護(hù)與查詢課程基本信息管理：課程基本信息錄入、維護(hù)與查詢教室基本信息管理：教室基本信息錄入、維護(hù)與查詢第五十四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三大學(xué)選課管理系統(tǒng)的功能需求分析排課管理：根據(jù)開課計(jì)劃實(shí)現(xiàn)自動或半自動的排課學(xué)生選課：提供選課、退選和改選功能課表查詢：提供不同人員以不同方式查詢選課信息成績管理：學(xué)生考試成績錄入、修改及查詢第五十五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)規(guī)則分析

學(xué)院（學(xué)院編號、學(xué)院名稱、學(xué)院地址）教師（教師編號、教師姓名、職稱、學(xué)位）班級（班級編號、班級名稱、年級、班級人數(shù)）班級人數(shù)為派生屬性，它的值可通過統(tǒng)計(jì)學(xué)生實(shí)體集中屬于該班學(xué)生的人數(shù)而得到學(xué)生（學(xué)號、姓名、性別、出生日期、家庭住址、電話號碼）電話號碼可能有多個(gè)，如宿舍電話、實(shí)驗(yàn)室電話、移動電話等——多值屬性；第五十六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)規(guī)則分析

家庭住址由省份、城市、街道組成——復(fù)合屬性；年齡可由生日推算出來——派生屬性，不作為存儲屬性學(xué)生可進(jìn)一步分本科生和研究生兩類，本科生需記錄個(gè)人興趣，研究生需記錄研究方向一個(gè)班級有多名學(xué)生，但一個(gè)學(xué)生只能屬于某一個(gè)班級一個(gè)教師可以指導(dǎo)多名研究生，但一個(gè)研究生只能安排一名指導(dǎo)教師第五十七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)規(guī)則分析

課程（課程號、課程名稱、課時(shí)、學(xué)分）一個(gè)學(xué)院可管理多門課程，但一門課程只能歸屬一個(gè)學(xué)院課程之間需設(shè)置先修要求，一門主課程至多可以指定一門先修課程，但一門先修課程可對應(yīng)于多門主課程

第五十八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)規(guī)則分析

開課班（開課班號、年份、學(xué)期）一個(gè)開課班可安排多名教師任教，需明確教師任教開課班的任教角色；一名教師也可同時(shí)任教多個(gè)開課班一個(gè)開課班被多名學(xué)生選修，每個(gè)學(xué)生可選修多個(gè)開課班一個(gè)學(xué)生同一學(xué)期不能選修同一門課程的同一個(gè)開課班多次；也不能選修同一門課程的多個(gè)不同開課班第五十九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)規(guī)則分析教室（教室編號、所在教學(xué)樓、電話號碼、教室類型、教室容量）一個(gè)教室可安排多個(gè)開課班，一個(gè)開課班可安排多個(gè)時(shí)間和教室上課，且每次上課可能安排在相同或不同的教室一個(gè)教室在同一時(shí)間段不允許安排多個(gè)開課班上課（同一任課教師的同一門課程的多個(gè)開課班除外：合班）第六十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)規(guī)則分析一個(gè)學(xué)生在同一時(shí)間段不允許選修多個(gè)開課班

（重修課程是否除外？）同一名教師不允許在同一時(shí)間段安排多個(gè)不同課程的開課班或非合班上課的相同課程的開課班教師在所任教的開課班考試結(jié)束后，需在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將所任教學(xué)生的成績錄入系統(tǒng)，并要求記錄登分日期第六十一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三主要業(yè)務(wù)的局部建模主要實(shí)體集有：學(xué)院、班級、學(xué)生、教師、課程、教室觀察學(xué)生選修某學(xué)期的某門課程，只能從該學(xué)期該課程實(shí)際開設(shè)的若干個(gè)開課班中進(jìn)行選修；教師安排教學(xué)任務(wù)，也是針對需開設(shè)的開課班進(jìn)行分配；學(xué)生通過選修某個(gè)開課班來明確是哪位(些)教師給其授課；一個(gè)學(xué)生可能會出現(xiàn)多次選修同一門課程的情況(如重修)。即學(xué)生與課程之間的選課聯(lián)系是多值聯(lián)系。學(xué)生課程選課-任教教師多對多的三元聯(lián)系集第六十二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三學(xué)生、課程、教師之間的建模引入開課班弱實(shí)體集，它依賴于課程實(shí)體集學(xué)生選修課程是指選擇為其所開設(shè)的某個(gè)開課班某個(gè)開課班需要安排任課教師。因此，學(xué)生與教師之間的授課聯(lián)系就轉(zhuǎn)化為通過開課班與教師之間的任教聯(lián)系來間接關(guān)聯(lián)教師學(xué)生Enroll課程排課CourseClass任教選修授課選課開課班教師主要業(yè)務(wù)的局部建模第六十三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三上課時(shí)間、上課地點(diǎn)的建模假設(shè)一個(gè)開課班可能安排多個(gè)時(shí)間上課，且不同時(shí)間可能安排在相同的或不同的教室上課，則排時(shí)間教室聯(lián)系集可能是多值聯(lián)系。主要業(yè)務(wù)的局部建模課程排課開課班開課班號年份學(xué)期教室排時(shí)間教室教室編號所在教學(xué)樓電話號碼教室類型教室容量上課時(shí)間開課班教室排時(shí)間教室編號所在教學(xué)樓電話號碼教室類型教室容量時(shí)間安排排教室上課時(shí)間年份學(xué)期開課班號第六十四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三學(xué)生實(shí)體集的類層次及研究生指導(dǎo)的建模主要業(yè)務(wù)的局部建模學(xué)生本科生研究生研究方向興趣愛好ISA教師指導(dǎo)第六十五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三“錄入成績”聯(lián)系集的聚合建模主要業(yè)務(wù)的局部建模學(xué)生選課教師錄入成績錄入日期學(xué)生選課教師錄入成績錄入日期(a)直接表示聚合的E-R建模(b)通過聯(lián)系實(shí)體集的E-R建模成績成績開課班開課班第六十六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

定義實(shí)體集及屬性

學(xué)院：學(xué)院編號、學(xué)院名稱、學(xué)院地址班級：班級編號、班級名稱、年級、班級人數(shù)。班級人數(shù)為派生屬性教師：教師編號、教師姓名、職稱、學(xué)位學(xué)生：學(xué)號、姓名、性別、出生日期、家庭住址、電話號碼復(fù)合屬性：家庭住址——省份、城市、街道多值屬性：電話號碼本科生、研究生，它們具有學(xué)生的所有屬性，此外本科生：個(gè)人興趣研究生：研究方向第六十七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

定義實(shí)體集及屬性

教室：教室編號、所在教學(xué)樓、電話號碼、教室類型、教室容量課程：課程編號、課程名稱、學(xué)分、課時(shí)數(shù)開課班：開課班號、年份、學(xué)期、教室容量、選課人數(shù)開課班號為部分碼，能夠區(qū)分同一門課程在不同學(xué)期及同一學(xué)期所開設(shè)的不同開課班教室容量、選課人數(shù)是派生屬性時(shí)間安排：上課時(shí)間上課時(shí)間為部分碼，能夠區(qū)分同一個(gè)開課班的不同上課時(shí)間第六十八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

定義聯(lián)系集及屬性

設(shè)置聯(lián)系集：實(shí)體集學(xué)院與班級之間的一對多聯(lián)系集表明一個(gè)學(xué)院可設(shè)置多個(gè)班級，但一個(gè)班級只屬于一個(gè)學(xué)院歸屬聯(lián)系集：實(shí)體集課程與學(xué)院之間的多對一聯(lián)系集表明一門課程只歸屬于一個(gè)學(xué)院，但一個(gè)學(xué)院可管理多門課程聘用聯(lián)系集：實(shí)體集學(xué)院與教師之間的一對多聯(lián)系集表明一個(gè)學(xué)院可聘用多名教師，但一名教師只能受聘于一個(gè)學(xué)院聯(lián)系屬性為聘用日期

包含聯(lián)系集：實(shí)體集班級與學(xué)生之間的一對多聯(lián)系集表明一個(gè)班級可包含多名學(xué)生，但一名學(xué)生只屬于一個(gè)班級第六十九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三定義聯(lián)系集及屬性排課標(biāo)識聯(lián)系集：課程與開課班弱實(shí)體集之間的一對多聯(lián)系集表明一門課程可安排多個(gè)開課班，開課班號為部分碼選課聯(lián)系集：學(xué)生與開課班之間的多對多聯(lián)系集表明一個(gè)學(xué)生可選修多個(gè)開課班，且一個(gè)開課班可包括多名學(xué)生聯(lián)系屬性為成績?nèi)谓搪?lián)系集：教師與開課班之間的多對多聯(lián)系集表明一教師可任教多個(gè)開課班，且一開課班可安排多名教師任教聯(lián)系屬性為任教角色排時(shí)間標(biāo)識聯(lián)系集：開課班與時(shí)間安排弱實(shí)體集之間的一對多聯(lián)系集表明一個(gè)開課班可安排多個(gè)上課時(shí)間，上課時(shí)間為部分碼第七十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三定義聯(lián)系集及屬性排教室聯(lián)系集：弱實(shí)體集時(shí)間安排與教室之間的多對一聯(lián)系集表明多個(gè)上課時(shí)間可安排在同一個(gè)教室上課，但一個(gè)教室在一個(gè)上課時(shí)間只能安排一個(gè)開課班上課指導(dǎo)聯(lián)系集：實(shí)體集教師與研究生之間的一對多聯(lián)系集表明一教師可指導(dǎo)多名研究生，但一名研究生只能安排一名指導(dǎo)教師先修要求聯(lián)系集：由具有先修課程角色和具有主課程角色的課程實(shí)體之間的一對多聯(lián)系集表明一門主課程至多指定一門先修課程，但一門先修課程可對應(yīng)于多門主課程

錄入成績聯(lián)系集：實(shí)體集教師與聯(lián)系集選課之間的一對多聯(lián)系集聯(lián)系屬性為錄入日期第七十一頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三ISA本科生研究生選課錄入成績錄入日期包含班級設(shè)置圖4-38

簡化的大學(xué)選課系統(tǒng)E-R圖時(shí)間安排排時(shí)間教師任教任教角色聘用聘用日期學(xué)院歸屬開課班排課課程先修要求主課程先修課程指導(dǎo)排教室教室學(xué)生成績選課第七十二頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

定義數(shù)據(jù)字典

學(xué)院(Institute)實(shí)體集的數(shù)據(jù)字典如圖4-39所示屬性名含義類別域及約束實(shí)例instituteNo學(xué)院編號主碼char(2)，由2位字母組成，代表學(xué)院的縮寫。不允許取空值CSinstituteName學(xué)院名稱varchar(30)，不允許取空值計(jì)算機(jī)學(xué)院instituteAddress學(xué)院地址varchar(40)麥廬校園薈廬樓圖4-39

學(xué)院(Institute)實(shí)體集的數(shù)據(jù)字典第七十三頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

定義數(shù)據(jù)字典

學(xué)生(Student)實(shí)體集的數(shù)據(jù)字典如圖4-41所示屬性名含義類別域及約束實(shí)例studentNo學(xué)號主碼char(10)，由10位數(shù)字字符組成，其中第1位數(shù)字代表學(xué)生類別，如：1-本科生，2-碩士研究生，3-博士研究生，4-獨(dú)立學(xué)院本科生，5-?？粕?；接下來4位數(shù)字代表入學(xué)年份，最后5位數(shù)字為序號。不允許取空值1201100258studentName姓名varchar(20)，不允許取空值李小勇sex性別char(2)，取值范圍：{′男′,′女′}男birthday出生日期datetime1992-09-09phoneNumber電話號碼多值varchar(13)，每個(gè)電話號碼由數(shù)字字符加連字符‘-’組成186079199999rovince省份復(fù)合varchar(20)，復(fù)合屬性家庭住址的成分湖北省city城市復(fù)合varchar(20)，復(fù)合屬性家庭住址的成分武漢市street街道復(fù)合varchar(20)，復(fù)合屬性家庭住址的成分中山路56號圖4-41

學(xué)生(Student)實(shí)體集的數(shù)據(jù)字典第七十四頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三

定義數(shù)據(jù)字典

選課(Enroll)聯(lián)系集的數(shù)據(jù)字典如圖4-47所示屬性名含義類別域及約束實(shí)例score成績smallint，0～100之間的整數(shù)95recordDate錄入日期聯(lián)系datetime，它是選課聯(lián)系集與教師實(shí)體集之間的多對一聯(lián)系集錄入成績的聯(lián)系屬性2011-07-08圖4-47

選課(Enroll)聯(lián)系集的數(shù)據(jù)字典第七十五頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三目錄4.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程4.1E-R模型基本概念及表示4.2約束4.3概念設(shè)計(jì)實(shí)例——大學(xué)選課系統(tǒng)4.7E-R建模問題4.8邏輯設(shè)計(jì)——E-R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型第七十六頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三ISA本科生研究生學(xué)生選課成績錄入成績錄入日期包含班級設(shè)置圖4-38

簡化的大學(xué)選課系統(tǒng)E-R圖時(shí)間安排排時(shí)間教師任教任教角色聘用聘用日期學(xué)院歸屬開課班排課課程先修要求主課程先修課程指導(dǎo)排教室教室第七十七頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三E-R模型轉(zhuǎn)化方法

E-R模型(概念建模)和關(guān)系模型(邏輯建模)都是對現(xiàn)實(shí)世界的抽象。而E-R模型只是描述數(shù)據(jù)庫的概念模型，若要被關(guān)系數(shù)據(jù)庫所接受，必須進(jìn)行信息轉(zhuǎn)化，即將E-R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系數(shù)據(jù)庫所支持的邏輯模型——關(guān)系模式。

第七十八頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三E-R模型轉(zhuǎn)化方法實(shí)體集轉(zhuǎn)化方法將實(shí)體集映射成關(guān)系模式很直接，只需將實(shí)體集的每個(gè)屬性對應(yīng)為關(guān)系模式的屬性，實(shí)體集的碼作為關(guān)系模式的碼。設(shè)強(qiáng)實(shí)體集E具有a1,a2,…,an屬性，其轉(zhuǎn)化的關(guān)系模式定義如下：關(guān)系模式名：E；屬性集：a1,a2,…,an；主碼：實(shí)體集E的主碼；外碼：無。第七十九頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三E-R模型轉(zhuǎn)化方法例如，由實(shí)體集課程Course轉(zhuǎn)化的關(guān)系模式為（加下劃線的屬性表示它是主碼成員）：Course(courseNo,courseName,creditHour,courseHour)

第八十頁，共八十七頁，編輯于2023年，星期三E-R模