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1、4.1E-R图向关系模型的转换,1,第五节 数据库设计,数据库设计就是在对环境进行需求分析的基础上，进行满足要求及符合语义的逻辑设计，进行具有合理的存储结构的物理设计，实现数据库的运行。,4.1E-R图向关系模型的转换,2,第五节 数据库设计,数据库设计的基本步骤：1. 需求和约束分析2概念模式设计3逻辑模式设计4物理数据库设计5实施阶段6运行和数据库维护 其中，5和6是在系统实现阶段所做的工作,4.1E-R图向关系模型的转换,3,（一）需求和约束分析,进行数据库设计首先必须准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）。 包括： 调查用户要求 数据分析 确定环境约束条件,4.1E-R图向关系模型的
2、转换,4,（二）概念模式设计,通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型。 概念模型是一种面向问题的模型,能将用户的数据明确地表达出来,指出了从用户角度看到的数据库.它是用户与设计人员之间的桥梁,既是明确表达用户要求的一个模型,又是设计数据结构的基础. 概念模式设计是整个数据库设计的关键。 工具：实体联系模型（E-R模型）,4.1E-R图向关系模型的转换,5,1E-R模型 （重点）,E-R模型的三要素：实体、联系和属性。 实体：客观存在并可相互区分的事物.可以指物也可以指人,可以是实际的东西,也可以指概念性的东西. 如：学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论等
3、属性：实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个属性来刻画。如：学生的学号、姓名、性别、年级、成绩等。属性的取值范围为域。如性别的域为（男、女），月份的域为的整数。 联系：实体之间的相互关联 如：学生与课程之间有选课联系 联系有一对一、一对多、多对多三种不同类型。联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性。,4.1E-R图向关系模型的转换,6,1E-R模型（续）,E-R图矩形框 - 实体菱形框 - 联系椭圆形框 - 实体和联系的属性直线 - 相互联系的实体之间以直线连接，并 标注联系类型,4.1E-R图向关系模型的转换,7,1E-R模型（实体间的联系）,4
4、.1E-R图向关系模型的转换,8,1E-R模型(例:学生选修课程),学生,课程,选修,学号,姓名,系别,课程名,先修课,主讲老师,成绩,用矩形表示实体集，在框内写上实体名,用椭圆表示实体的属性,用无向边把实体与其属性连接起来,用菱形表示实体间的联系,将参与联系的实体用线段连接,n,m,标注联系类型,4.1E-R图向关系模型的转换,9,2.E-R模型设计的主要步骤,划分和确定实体； 划分和确定联系；确定属性；画出E-R模型 .,4.1E-R图向关系模型的转换,10,实例：构造一个基本的教学E-R模型,标识实体：对一个基本的教学系统，最基本的实体必须包含有教师，学生，及所学习的课程。划分和确定关系
5、： 教师和课程之间，存在“讲授”这个关系，是一个M：N的关系； 学生和课程之间，存在“学习”这个关系，是一个L：N的关系；,4.1E-R图向关系模型的转换,11,实例：构造一个基本的教学E-R模型,确定属性实体的属性：教师（教师编号、教师姓名、职称）；学生（学号、姓名、性别）；课程（课程编号、课程名、学时、学分、教材名称）；联系的属性：讲授（效果）；学习（成绩）；,4.1E-R图向关系模型的转换,12,实例：构造一个基本的教学E-R模型,画出E-R模型,4.1E-R图向关系模型的转换,13,课堂练习1,某顾客对某些商品要进行订货。有关顾客、商品、订货的数据属性如下：顾客：顾客代码，顾客名，地址
6、，联系电话，负责人；商品：商品代码，商品名，单价，生产日期；订货：订货代码，订货日期，订货量，订货额。请画出顾客对某些商品要进行订货的ER图.,4.1E-R图向关系模型的转换,14,课堂练习1,4.1E-R图向关系模型的转换,15,（三）逻辑模式设计,逻辑模式设计是把概念模型（即E-R模型）转换为与选用的数据库管理系统所支持的数据模型相符的逻辑数据模型。 步骤：1将模拟现实世界的E-R模型转换成大多数用户所采用的关系数据模型 。2关系模型的规范化,4.1E-R图向关系模型的转换,16,1.将E-R模型转为关系数据模型（重点）,转换原则：一个实体用一个二维表来表示，实体的所有属性就是表的属性，实
7、体的主码就是表的主码。一个联系用一个二维表来表示，与该联系相连的各实体的主码以及联系本身的属性均成为此表的属性。而表的主码为联系相连的各实体的主码的组合。主码/关键字(key)/关键属性:能唯一标识实体的属性或属性组称作候选码.从所有候选码中选定一个用来区别同一实体集中的不同实体的称作主码.一个实体集中,任意两个实体在主码上的取值不能相同.如学号是学生实体的主码.,4.1E-R图向关系模型的转换,17,实例：教学E-R模型转为关系数据模型,实体：教师 KEY=教师编号,实体：学生 KEY=学号,4.1E-R图向关系模型的转换,18,实例：教学E-R模型转为关系数据模型,实体：课程 KEY=课程
8、编号,4.1E-R图向关系模型的转换,19,实例：教学E-R模型转为关系数据模型,联系：教学 KEY=(教师编号， 课程编号 ),联系：学习 KEY= (学号， 课程编号),4.1E-R图向关系模型的转换,20,课堂练习2,某顾客对某些商品要进行订货。有关顾客、商品、订货的数据属性如下：顾客：顾客代码，顾客名，地址，联系电话，负责人；商品：商品代码，商品名，单价，生产日期；订货：订货代码，订货日期，订货量，订货额。请画出顾客对某些商品要进行订货的ER图，并将该ER图转换为关系数据模型。,4.1E-R图向关系模型的转换,21,4.1E-R图向关系模型的转换,22,4.1E-R图向关系模型的转换,
9、23,课堂练习2,答：共有三个二维表顾客：顾客代码，顾客名，地址，联系电话，负责人；商品：商品代码，商品名，单价，生产日期；订货：订货代码，订货日期，订货量，订货额，顾客代码，商品代码。,4.1E-R图向关系模型的转换,24,2关系模型的规范化,规范化是关系数据库设计的重要理论。借助规范化方法来设计数据存储的结构，并力求简化数据存储的数据结构，提高数据的可修改性、完整性和一致性。 在规范化理论中有5种规范化模式（normal from，简称范式NF）。范式表示的是关系模式的规范化程度，即满足某种约束条件的关系模式。根据满足的约束条件的不同来确定范式。有第一范式（1NF），第二范式（2NF）等。
10、下面主要介绍前三种范式。,4.1E-R图向关系模型的转换,25,2关系模型的规范化,第一范式（1NF）：在一个数据结构中每一个分量都是一个不可再分的数据项 (原子值)。第二范式（2NF）：一个规范化的数据结构的所有非关键字数据项完全函数依赖于它的整个关键字。 第三范式（3NF）：一个数据结构中任何一个非关键字数据项都不传递依赖于它的关键字。,4.1E-R图向关系模型的转换,26,第一范式,如果在一个数据结构中每个数据项都是不可再分的原子值，就称该数据结构是规范的。任何满足规范化要求的数据结构都称为第一规范形式，记为1NF。,4.1E-R图向关系模型的转换,27,第一范式例：把不规范转为规范,职
11、工简明表,关键字：职工号,职工基本情况,4.1E-R图向关系模型的转换,28,第二范式,如果一个规范化的数据结构的所有非关键字数据项完全函数依赖于它的整个关键字，则称该数据结构是第二范式的，记为2NF。 转化为第二范式的方法是：对于关键字由若干个数据项组成的数据结构，必须确保所有的非关键字数据元素依赖于整个关键字。即去掉部分依赖关系，把它分解成若干个都是2NF的数据结构。,4.1E-R图向关系模型的转换,29,第二范式（续）,部分依赖：假设ABC分别是同一个数据结构R中的三个元素或分别是R中若干个数据元素的集合。C依赖于AB的子集，则称C部分依赖于AB。否则，称为C完全依赖于AB。 AB-C，
12、A-C 则 AB-C 例如:（学号，课程号）-成绩 （完全依赖） （学号，课程号）-姓名（部分依赖）,4.1E-R图向关系模型的转换,30,第二范式例：第一范式转为第二范式,材料编号材料名称规格供应商名称供应商地址价格库存量库存占用资金,材料 供应商 库存的关系如下：,材料名称、规格、供应商地址不完全依赖于关键字，不是2NF,4.1E-R图向关系模型的转换,31,第二范式例：第一范式转为第二范式,分解成三个2NF的数据结构,材料编号*供应商名称*价格库存量库存占用资金,材料编号*材料名称规格,供应商名称*供应商地址,1. 材料库存,2. 材料规格,3. 供应商,4.1E-R图向关系模型的转换,
13、32,第三范式,如果一个数据结构中任何一个非关键字数据项都不传递依赖于它的关键字，则称该数据结构是第三范式的，记为3NF。 传递依赖：假设ABC分别是同一个数据结构R中的三个元素或分别是R中若干个数据元素的集合,如果C依赖B，而B依赖于A，那么C自然依赖于A，即称C传递依赖A。 A-B，B-C 则 A-(传递)C在第二范式中去掉传递依赖关系，就是3NF。,4.1E-R图向关系模型的转换,33,第三范式例：第二范式转为第三范式,上例中因价格与库存量、库存占用资金都是非关键字，但库存量依赖于价格和库存占用资金，所以非3NF.转为第三范式：去掉多余的“库存占用资金”，而在程序中加以解决即可。,材料编号*供应商名称*价格库存量,材料编号*材料名称规格,供应商名称*供应商地址,1. 材料库存,2. 材料规格,3. 供应商,4.1E-R图向关系模型的转换,34,第三范式,第三范式（3NF）消除了插入、删除异常及数据冗余、修改复杂等问题，已经是比较规范的关系了。,