數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論王珊第四PPT課件

1、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)定義廣義：是數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)狹義: 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)本身一般定義：是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求，包括信息管理要求和數(shù)據(jù)操作要求。 第1頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)基本規(guī)律建設(shè)基本規(guī)律 三分技術(shù)、七分管理和十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)三分技術(shù)、七分管理和十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)該與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)該與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)框架或數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)框架或數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 行為（處理）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)應(yīng)用程序、事務(wù)處理等行為（處理）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)應(yīng)用程序、事務(wù)

2、處理等數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)7.1 7.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述第2頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法 手工與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法 規(guī)范設(shè)計(jì)法：如新奧爾良方法，將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為若干階段，并采用一些輔助手段實(shí)現(xiàn)每一過(guò)程。 基于E-R模型的設(shè)計(jì)方法：用E-R模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型 3NF的設(shè)計(jì)方法：用關(guān)系理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型 ODL方法：用面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)第3頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟一、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作一、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作參加數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的人員：參加數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的人員： 1) 數(shù)據(jù)庫(kù)分析設(shè)計(jì)人員 ，其水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的

3、質(zhì)量 (1) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的核心人員 (2) 自始至終參與數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì) 2) 管理員和用戶 (1) 參與需求分析 (2) 參與數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行維護(hù) 3) 程序員和操作員 ，在系統(tǒng)實(shí)施階段參與進(jìn)來(lái) (1) 負(fù)責(zé)編制程序 (2) 準(zhǔn)備軟硬件環(huán)境 第4頁(yè)/共65頁(yè)1) 需求分析 l 綜合各個(gè)用戶的應(yīng)用需求，是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的基礎(chǔ)； 2) 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) l 通過(guò)對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個(gè)DBMS產(chǎn)品的概念模式；3) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) l 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，并對(duì)其模型進(jìn)行優(yōu)化，形成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式；二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的階段二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的階段 需求分析、概

4、念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)、需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行維護(hù)第5頁(yè)/共65頁(yè)4) 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì) -為邏輯數(shù)據(jù)模型選取合適的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法）；5) 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施 -編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫(kù)，并進(jìn)行試運(yùn)行；6) 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行維護(hù) -正式運(yùn)行，并不斷對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整和修改。第6頁(yè)/共65頁(yè)應(yīng)用要求應(yīng)用要求應(yīng)用要求應(yīng)用要求應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3應(yīng)用4綜合概念模式邏輯模式內(nèi)模式轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換外模式外模式外模式外模式應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3應(yīng)用4數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式的形成過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式的形成過(guò)程映像第7頁(yè)/共6

5、5頁(yè)7.2 7.2 需求分析需求分析1 詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象 2 充分了解原系統(tǒng)的工作概況 3 明確用戶的各種需求 4 確定新系統(tǒng)的功能 5 考慮今后的擴(kuò)充性需求分析的任務(wù)需求分析的任務(wù)第8頁(yè)/共65頁(yè)需求分析的難點(diǎn)需求分析的難點(diǎn): :用戶缺少計(jì)算機(jī)知識(shí)，無(wú)法一下子準(zhǔn)確地表達(dá)自己的需求，他們所提出的需求往往不斷地變化。 設(shè)計(jì)人員缺少用戶的專業(yè)知識(shí)，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求。 新的硬件、軟件技術(shù)的出現(xiàn)也會(huì)使用戶需求發(fā)生變化。-與用戶不斷深入地進(jìn)行交流，才能逐步得以確定用戶的實(shí)際需求解決方法解決方法: :第9頁(yè)/共65頁(yè)概念概念 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 階段階段需求分析階段需求分析階段

6、熟悉 業(yè)務(wù) 活動(dòng)明確 用戶 需求確定 系統(tǒng) 邊界分析 系統(tǒng) 功能分析 系統(tǒng) 數(shù)據(jù)編寫 分析 報(bào)告調(diào)查 機(jī)構(gòu) 情況數(shù)據(jù) 字典 DD數(shù)據(jù) 流圖 DFD數(shù)據(jù)庫(kù) 設(shè)計(jì) 人員和用戶功能模塊圖一、需求分析的步驟一、需求分析的步驟 需求分析的方法需求分析的方法第10頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)據(jù)來(lái)源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)輸出處理數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流信息要求處理要求二、需求分析的方法二、需求分析的方法結(jié)構(gòu)化分析方法（SA) :是從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手，采用自頂向下，逐層分解的方式分析系統(tǒng)，并用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述系統(tǒng)。 SA方法把任何一個(gè)系統(tǒng)抽象為如下形式。第11頁(yè)/共65頁(yè)三、數(shù)據(jù)流圖三、數(shù)據(jù)流圖(DFD, Data Flow Di

7、agram) (DFD, Data Flow Diagram) 描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動(dòng)和變換的過(guò)程，表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過(guò)程的關(guān)系；以圖形的方式刻畫數(shù)據(jù)從輸入到輸出的移動(dòng)變換過(guò)程； 數(shù)據(jù)流程分析的主要工具；系統(tǒng)分析人員與用戶進(jìn)行交流的手段和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一 基本組成： 外部項(xiàng)外部項(xiàng)：各種實(shí)體。數(shù)據(jù)處理邏輯數(shù)據(jù)處理邏輯：描述系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理的邏輯功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：邏輯意義上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)的傳輸路徑。第12頁(yè)/共65頁(yè)課程管理的數(shù)據(jù)流圖課程管理的數(shù)據(jù)流圖第13頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)據(jù)字典一、數(shù)據(jù)字典的用途 數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)

8、果；它所描述的對(duì)象都包含于數(shù)據(jù)流圖中，是對(duì)數(shù)據(jù)說(shuō)明，而不是數(shù)據(jù)本身； 它是一個(gè)動(dòng)態(tài)文件，在數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)過(guò)程中不斷的更新。二、數(shù)據(jù)字典的組成： 數(shù)據(jù)項(xiàng) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 處理過(guò)程第14頁(yè)/共65頁(yè)(1) (1) 數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng) l 是不可再分的數(shù)據(jù)單位； l 數(shù)據(jù)項(xiàng)描述數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說(shuō)明，別名， 數(shù)據(jù)類型，長(zhǎng)度，取值范圍，取值含義， 與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng): : 以以“學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)”為例為例 數(shù)據(jù)項(xiàng)：學(xué)號(hào) 含義說(shuō)明：唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)學(xué)生 別名：學(xué)生編號(hào) 類型：字符型 長(zhǎng)度： 8 取值范圍：00000000至99999999 取值含義：前兩位表示該學(xué)生所在年級(jí)，后六位按順序編號(hào)第1

9、5頁(yè)/共65頁(yè)(2) (2) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)l一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，也可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。l 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說(shuō)明， 組成:數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) : : 以以“學(xué)生學(xué)生”為例為例 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：學(xué)生 含義說(shuō)明：是學(xué)籍管理子系統(tǒng)的主體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義了一個(gè)學(xué)生的有關(guān)信息 組成：學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，年級(jí)第16頁(yè)/共65頁(yè)(3) (3) 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流l 數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂健 數(shù)據(jù)流描述數(shù)據(jù)流名，說(shuō)明，數(shù)據(jù)流來(lái)源， 數(shù)據(jù)流去向，組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 平均流量，高峰期流量數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流: “: “體檢結(jié)果

10、體檢結(jié)果”可如下描述：可如下描述： 數(shù)據(jù)流：體檢結(jié)果 說(shuō)明：學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果 數(shù)據(jù)流來(lái)源：體檢 數(shù)據(jù)流去向：批準(zhǔn) 組成：平均流量：高峰期流量：第17頁(yè)/共65頁(yè)(4) (4) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)l 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來(lái)源和去向之一l 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，編號(hào)， 流入的數(shù)據(jù)流 ，流出的數(shù)據(jù)流 ， 組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量，存取方式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：“學(xué)生登記表學(xué)生登記表”可如下描述可如下描述： 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：學(xué)生登記表 說(shuō)明：記錄學(xué)生的基本情況 流入數(shù)據(jù)流： 流出數(shù)據(jù)流： 組成： 數(shù)據(jù)量：每年3000張 存取方式：隨機(jī)存取第18頁(yè)/共65頁(yè)(5)處理過(guò)

11、程l 處理過(guò)程的具體處理邏輯，一般用判定表或判定樹來(lái)描述。數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過(guò)程的說(shuō)明性信息l 處理過(guò)程說(shuō)明性信息的描述: 處理過(guò)程描述處理過(guò)程名，說(shuō)明， 輸入:數(shù)據(jù)流，輸出:數(shù)據(jù)流， 處理:簡(jiǎn)要說(shuō)明處理過(guò)程：處理過(guò)程：“分配宿舍分配宿舍”可如下描述：可如下描述： 處理過(guò)程：分配宿舍 說(shuō)明：為所有新生分配學(xué)生宿舍 輸入：學(xué)生，宿舍 輸出：宿舍安排 處理：在新生報(bào)到后，為所有新生分配學(xué)生宿舍。要求同一間宿舍只能安排同一性別的學(xué)生，同一個(gè)學(xué)生只能安排在一個(gè)宿舍中。每個(gè)學(xué)生的居住面積不小于3平方米。安排新生宿舍其處理時(shí)間應(yīng)不超過(guò)15分鐘。第19頁(yè)/共65頁(yè)7.3 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)

12、計(jì)概念結(jié)構(gòu)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).現(xiàn)實(shí)世界機(jī)器世界信息世界需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是信息結(jié)構(gòu)重點(diǎn)是信息結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，它獨(dú)立的設(shè)計(jì)，它獨(dú)立于邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)于邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和和DBMSDBMS第20頁(yè)/共65頁(yè)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：（1）能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界（2）易于理解（3）易于更改（4）易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換描述概念模型的工具描述概念模型的工具： E-R模型第21頁(yè)/共65頁(yè)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟設(shè)計(jì)概念結(jié)

13、構(gòu)的四類方法： 自頂向下自頂向下 自底向上自底向上 逐步擴(kuò)張逐步擴(kuò)張 混合策略混合策略第22頁(yè)/共65頁(yè)常用策略：自底向上 自頂向下地進(jìn)行需求分析；自底向上地設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)第23頁(yè)/共65頁(yè)自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的步驟：第1步：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖；第2步：集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu).邏邏輯輯 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)視圖集成需需求求 分分析析 抽象 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) 局部 視圖分E-R圖總E-R圖返回用戶征求返回用戶征求意見直至滿意意見直至滿意第24頁(yè)/共65頁(yè)一、數(shù)據(jù)抽象一、數(shù)據(jù)抽象1. 分類分類l 定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型；l 這些對(duì)象具有某些共同的特性和行為；l 它抽象了對(duì)象值和

14、型之間的“is member of”的語(yǔ)義；l 在E-R模型中，實(shí)體型就是這種抽象.數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)第25頁(yè)/共65頁(yè)2. 2. 聚集聚集l 定義某一類型的組成成分；l 它抽象了對(duì)象內(nèi)部類型和成分之間“is part of”的語(yǔ)義；l 在E-R模型中若干屬性的聚集組成了實(shí)體型，就是這種抽象。第26頁(yè)/共65頁(yè)3. 概括概括l 定義類型之間的一種子集聯(lián)系l 它抽象了類型之間的“is subset of”的語(yǔ)義l 概括有一個(gè)很重要的性質(zhì)：繼承性。子類繼承超類上定義的所有抽象。第27頁(yè)/共65頁(yè)二、局部視圖設(shè)計(jì)二、局部視圖設(shè)計(jì)1）選擇局部應(yīng)用 選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，圖中每一部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局

15、部應(yīng)用. 2）逐一設(shè)計(jì)分E-R圖 標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體、實(shí)體的屬性、標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼，確定實(shí)體之間的聯(lián)系及其類型,并進(jìn)行必要的調(diào)整。設(shè)計(jì)分E-R圖的具體步驟： 第28頁(yè)/共65頁(yè)課程管理局部應(yīng)用分E-R圖 在課程管理局部應(yīng)用中主要涉及實(shí)體的屬性： 學(xué)生：學(xué)生：姓名，學(xué)號(hào)，性別，年齡，所在系，年級(jí)，平均成績(jī) 課程：課程：課程號(hào)，課程名，學(xué)分 教師：教師：職工號(hào)，姓名，性別，職稱 教科書：教科書：書號(hào)，書名，價(jià)錢 教室教室：教室編號(hào)，地址，容量第29頁(yè)/共65頁(yè)班級(jí)開設(shè)選修講授教室編號(hào)姓名書號(hào)書名價(jià)錢職稱性別年齡課程名地址課程號(hào)學(xué)分姓名職工號(hào)容量性別11mn11課程管理局部應(yīng)用的課程管理局部應(yīng)用的E-

16、RE-R圖圖n成績(jī)教學(xué)mn年級(jí)學(xué)號(hào)所在系教室教室課程課程學(xué)生學(xué)生教科書教科書教師教師平均成績(jī)第30頁(yè)/共65頁(yè)視圖的集成(E-R)1(E-R)n(E-R)2初步E-R基本E-R(E-R)1(E-R)2(E-R)12(E-R)3初步E-R基本E-R一次集成逐步集成第31頁(yè)/共65頁(yè)視圖集成的步驟視圖集成的步驟第32頁(yè)/共65頁(yè) (1) (1) 屬性沖突屬性沖突討論、協(xié)商等解決 1) 屬性域沖突：(1) 屬性值的類型； (2) 取值范圍 2) 屬性取值單位沖突 (2) (2) 命名沖突命名沖突討論、協(xié)商等解決 1) 同名異義；2) 異名同義 (3) (3) 結(jié)構(gòu)沖突結(jié)構(gòu)沖突根據(jù)應(yīng)用的語(yǔ)義對(duì)實(shí)體聯(lián)系

17、的類型進(jìn)行綜合或調(diào)整 1) 同一對(duì)象在不同應(yīng)用中有不同的抽象 2) 同一實(shí)體在不同的局部應(yīng)用中屬性組成不同(個(gè)數(shù),次序) 3) 同一聯(lián)系，在不同應(yīng)用中呈現(xiàn)不同類型 1. 1. 合并分合并分E-RE-R圖，解決沖突，生成初步圖，解決沖突，生成初步E-RE-R圖圖第33頁(yè)/共65頁(yè)實(shí)例：實(shí)例：命名沖突：命名沖突： 1 1）學(xué)籍管理中的班主任實(shí)體與課程管理中的教師實(shí)體在一）學(xué)籍管理中的班主任實(shí)體與課程管理中的教師實(shí)體在一定程度上屬于異名同義定程度上屬于異名同義 . .是否優(yōu)秀班主任職工號(hào) 姓名 性別班主任職稱姓名職工號(hào)性別教師職稱姓名職工號(hào)性別是否優(yōu)秀班主任教師第34頁(yè)/共65頁(yè)教師教學(xué)mn學(xué)生學(xué)生

18、教學(xué)教師mn教師學(xué)生指導(dǎo)1n班主任班主任 2 2）學(xué)籍管理中）學(xué)籍管理中教師教師與與學(xué)生學(xué)生之間的之間的指導(dǎo)指導(dǎo)聯(lián)系，課程管理中聯(lián)系，課程管理中教教師師與與學(xué)生學(xué)生之間的之間的教學(xué)教學(xué)聯(lián)系，將這兩種聯(lián)系綜合為教學(xué)聯(lián)系。聯(lián)系，將這兩種聯(lián)系綜合為教學(xué)聯(lián)系。第35頁(yè)/共65頁(yè)結(jié)構(gòu)沖突：結(jié)構(gòu)沖突：姓名學(xué)號(hào)平均成績(jī)學(xué)生姓名年齡平均成績(jī)年級(jí)學(xué)號(hào)所在系學(xué)生出生日期姓名年齡平均成績(jī)年級(jí)學(xué)號(hào)所在系學(xué)生第36頁(yè)/共65頁(yè)第37頁(yè)/共65頁(yè)冗余的數(shù)據(jù)冗余的數(shù)據(jù)：可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出 冗余的聯(lián)系冗余的聯(lián)系：可由其他聯(lián)系導(dǎo)出2. 修改和重構(gòu)，消除冗余，生成基本E-R圖 冗余冗余數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系舉例：聯(lián)系舉例：(1)

19、 (1) 學(xué)生實(shí)體中的年齡屬性可以由出生日期推算出來(lái)，屬學(xué)生實(shí)體中的年齡屬性可以由出生日期推算出來(lái)，屬于冗余數(shù)據(jù)，應(yīng)該去掉。于冗余數(shù)據(jù)，應(yīng)該去掉。 ( (2) 2) 教室實(shí)體與班級(jí)實(shí)體之間的教室實(shí)體與班級(jí)實(shí)體之間的上課聯(lián)系可以由教室與課上課聯(lián)系可以由教室與課程之間的開設(shè)聯(lián)系、課程與學(xué)生之間的選修聯(lián)系、學(xué)生與程之間的開設(shè)聯(lián)系、課程與學(xué)生之間的選修聯(lián)系、學(xué)生與班級(jí)之間的組成聯(lián)系三者推導(dǎo)班級(jí)之間的組成聯(lián)系三者推導(dǎo)出來(lái)。出來(lái)。( (3)3)學(xué)生實(shí)體中的平均成績(jī)可從選修聯(lián)系中學(xué)生實(shí)體中的平均成績(jī)可從選修聯(lián)系中的成績(jī)屬性中的成績(jī)屬性中推算出來(lái)推算出來(lái) ，可消除，可消除。第38頁(yè)/共65頁(yè)分析方法 以數(shù)據(jù)字

20、典和數(shù)據(jù)流圖為依據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)之間邏輯關(guān)系的說(shuō)明來(lái)消除冗余。消除冗余的方法消除冗余的方法規(guī)范化理論 確定分E-R圖實(shí)體之間的數(shù)據(jù)依賴，得到函數(shù)依賴集F 求函數(shù)依賴的最小覆蓋集G，計(jì)算D=F-G 逐步考察D中的函數(shù)依賴，刪除冗余的聯(lián)系第39頁(yè)/共65頁(yè)7.4 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu). 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第40頁(yè)/共65頁(yè)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟物理物理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段階段概念概念 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 階段階段一般數(shù)據(jù)模型關(guān)系、網(wǎng)狀、層次特定的DBMS支持的數(shù)據(jù)模型邏輯 模型優(yōu)化 模型基本 E-R圖轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換

21、規(guī)則規(guī)則DBMS的特的特點(diǎn)與限制點(diǎn)與限制優(yōu)化優(yōu)化方法方法第41頁(yè)/共65頁(yè)圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)容容實(shí)體實(shí)體性性實(shí)體實(shí)體之間之間的聯(lián)的聯(lián)系系實(shí)體實(shí)體的屬的屬性性第42頁(yè)/共65頁(yè)1）一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。出生日期出生日期姓名姓名平均成績(jī)平均成績(jī)年級(jí)年級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)所在系所在系學(xué)生學(xué)生轉(zhuǎn)換規(guī)則： 學(xué)生學(xué)生（學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)，姓名，出生日期，所在系，年級(jí)，平均成績(jī)），姓名，出生日期，所在系，年級(jí)，平均成績(jī)）第43頁(yè)/共65頁(yè)2) 2) 一個(gè)一個(gè)1:11:1聯(lián)系聯(lián)系 可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。 班級(jí)班級(jí)管理管

22、理是否優(yōu)秀班主任是否優(yōu)秀班主任職工號(hào)職工號(hào) 姓名姓名班級(jí)號(hào)班級(jí)號(hào) 學(xué)生人數(shù)學(xué)生人數(shù)性別性別1 11 1職稱職稱教師教師班級(jí)班級(jí)管理（職工號(hào)，班級(jí)號(hào)）或 管理（職工號(hào)，班級(jí)號(hào)） 班級(jí)（班級(jí)號(hào)，學(xué)生人數(shù)，職工號(hào)） 教師（職工號(hào)，姓名，性別，職稱, 班級(jí)號(hào), 是否為優(yōu)秀班主任） 第44頁(yè)/共65頁(yè)3) 一個(gè)1:n聯(lián)系 可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。班級(jí)班級(jí)組成組成1 1n n學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)班級(jí)號(hào)班級(jí)號(hào)年級(jí)年級(jí)姓名姓名出生日期出生日期所在系所在系平均成績(jī)平均成績(jī)學(xué)生人數(shù)學(xué)生人數(shù)班級(jí)班級(jí)學(xué)生學(xué)生除學(xué)生關(guān)系、班級(jí)關(guān)系外，還有組成（學(xué)號(hào)，班級(jí)號(hào)） 或合并到：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，出生日

23、期，所在系，年級(jí)，班級(jí)號(hào)，平均成績(jī)）第45頁(yè)/共65頁(yè)4)一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體的碼組成關(guān)系的碼或者關(guān)系碼的一部分。課程課程學(xué)生學(xué)生mmn n年級(jí)年級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名出生日期出生日期所在系所在系平均成績(jī)平均成績(jī)課程號(hào)課程號(hào)課程名課程名學(xué)分學(xué)分成績(jī)成績(jī)選修選修關(guān)系模式：關(guān)系模式： 選修選修（學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)，課程號(hào)課程號(hào)，成績(jī)），成績(jī)）第46頁(yè)/共65頁(yè)5) 3個(gè)或3個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式 與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體的碼組成關(guān)系的碼或者關(guān)系碼的一部分。書號(hào)

24、書號(hào)職工號(hào)職工號(hào)1 1n n班級(jí)班級(jí)1 1教科書教科書教師教師課程課程講授講授書名書名價(jià)錢價(jià)錢職稱職稱姓名姓名 性別性別課程名課程名 學(xué)分學(xué)分是否優(yōu)秀班主任是否優(yōu)秀班主任課程號(hào)課程號(hào)講授（講授（課程號(hào)，職工號(hào)，書號(hào)課程號(hào)，職工號(hào)，書號(hào)） 第47頁(yè)/共65頁(yè)例：擁有（學(xué)號(hào)，性別） 學(xué)生（學(xué)號(hào), 姓名, 出生日期, 所在系, 年級(jí), 班級(jí)號(hào), 平均成績(jī))學(xué)生（學(xué)號(hào), 姓名, 性別，出生日期, 所在系, 年級(jí), 班級(jí)號(hào), 平均成績(jī))領(lǐng)導(dǎo)1n學(xué)生將領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)系與學(xué)生實(shí)體合并，增設(shè)班長(zhǎng)屬性存放班長(zhǎng)學(xué)號(hào)。 學(xué)生（學(xué)號(hào), 姓名, 班長(zhǎng) )7)具有相同碼的關(guān)系模式可合并。 合并方法是將其中一個(gè)關(guān)系模式的全部屬性加

25、入到另一個(gè)關(guān)系模式中，去掉其中的同義屬性，調(diào)整屬性的次序。 6) 同一實(shí)體集的實(shí)體間的聯(lián)系，自聯(lián)系?？砂?:1、1:n、m:n 三種情況分別處理。第48頁(yè)/共65頁(yè)優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法: :1.確定數(shù)據(jù)依賴;2.對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系;3.對(duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考查是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴等，確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式;4.分析對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對(duì)它們進(jìn)行合并或分解;5.對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解或合并，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率。常用分解方法：水平分解；垂直分解常用分解方法：

26、水平分解；垂直分解數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化第49頁(yè)/共65頁(yè)設(shè)計(jì)用戶子模式設(shè)計(jì)用戶子模式(1)使用更符合用戶習(xí)慣的別名；(2)針對(duì)不同級(jí)別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統(tǒng)對(duì)安全性的要求。(3)簡(jiǎn)化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用定義用戶外模式的原則第50頁(yè)/共65頁(yè)7.5 7.5 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)定義：定義：為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法）的過(guò)程，就是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì).第51頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段實(shí)施實(shí)施 階段階段數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段邏輯邏輯 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 階段階段確定 數(shù)據(jù)庫(kù)的 物理 結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià) 數(shù)據(jù)庫(kù)的 物理 結(jié)構(gòu)物理

27、模型邏輯 模型第52頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法1. 充分了解應(yīng)用環(huán)境，詳細(xì)分析要運(yùn)行的事務(wù)，以獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需參數(shù); 設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備工作2. 充分了解所用RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu).關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容內(nèi)容1. 為關(guān)系模式選擇存取方法(建立存取路徑)2. 設(shè)計(jì)關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫(kù)文件的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)第53頁(yè)/共65頁(yè)關(guān)系模式存取方法選擇關(guān)系模式存取方法選擇 DBMS常用存取方法: 索引方法索引方法 聚簇方法聚簇方法 HASH HASH方法方法第54頁(yè)/共65頁(yè)一、索引存取方法的選擇1.1

28、. 索引存取方法索引存取方法 對(duì)哪些屬性列建立索引 對(duì)哪些屬性列建立組合索引 對(duì)哪些索引要設(shè)計(jì)為唯一索引2. 選擇索引存取方法的一般規(guī)則選擇索引存取方法的一般規(guī)則 經(jīng)常在查詢條件中出現(xiàn)的屬性 經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù)的屬性 經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)的屬性第55頁(yè)/共65頁(yè)二、聚簇存取方法的選擇 為了提高某個(gè)屬性（或?qū)傩越M）的查詢速度，把這個(gè)或這些屬性（稱為聚簇碼）上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱為聚簇。1. 什么是聚簇 假設(shè)學(xué)生關(guān)系按所在系建有索引，現(xiàn)在要查詢信息系的所有學(xué)生名單。信息系的500名學(xué)生分布在500個(gè)不同的物理塊上時(shí)，至少要執(zhí)行500次I/O操作。如

29、果將同一系的學(xué)生元組集中存放，則每讀一個(gè)物理塊可得到多個(gè)滿足查詢條件的元組，從而顯著地減少了訪問(wèn)磁盤的次數(shù)。2. 聚簇索引的優(yōu)點(diǎn)舉例：第56頁(yè)/共65頁(yè)A 設(shè)計(jì)候選聚簇對(duì)經(jīng)常在一起進(jìn)行連接操作的關(guān)系可以建立組合聚簇；對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)在相等比較條件中的屬性建立聚簇索引；對(duì)一個(gè)(或一組)屬性上的值重復(fù)率很高的屬性可建立聚簇。3. 選擇聚簇存取方法B 檢查候選聚簇中的關(guān)系，取消其中不必要的關(guān)系從獨(dú)立聚簇中刪除經(jīng)常進(jìn)行全表掃描的關(guān)系；從獨(dú)立/組合聚簇中刪除更新操作遠(yuǎn)多于查詢操作的關(guān)系；從獨(dú)立/組合聚簇中刪除重復(fù)出現(xiàn)的關(guān)系。第57頁(yè)/共65頁(yè)三、HASH存取方法的選擇 如果一個(gè)關(guān)系的屬性主要出現(xiàn)在等值連接條件中或相等比較選擇條