數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論006b數(shù)據(jù)庫設(shè)計之概念設(shè)計

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System第六章第六章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計( (續(xù)續(xù)-1)-1)6.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計6.3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概述6.3.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟6.3.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計6.3.4 視圖的集成6.3.1 概念結(jié)構(gòu)概念結(jié)構(gòu)n什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計n需求分析階段描述的用戶應(yīng)用需求是現(xiàn)實世界的具體需求n將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計n概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，它比數(shù)據(jù)模型更獨立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。n概念結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個數(shù)

2、據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界機(jī)器世界機(jī)器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）n概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點（1）能真實、充分地反映現(xiàn)實世界，包括事物和事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求。是對現(xiàn)實世界的一個真實模型。（2）易于理解，從而可以用它和不熟悉計算機(jī)的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計成功的關(guān)鍵。概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）n概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(續(xù))（3）易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時，容易對概念模型修改和擴(kuò)充。（4）易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）n描述概

3、念模型的工具nE-R模型6.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計6.3.1 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概述6.3.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟6.3.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計6.3.4 視圖的集成6.3.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟n設(shè)計概念結(jié)構(gòu)的四類方法n自頂向下n 首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化n自底向上n 首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）n逐步擴(kuò)張n 首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)n混合策略n 將自頂向下和自底向上相

4、結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計一個全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計的各局部概念結(jié)構(gòu)。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)） 自頂向下策略概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)） 自底向上策略 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)） 逐步擴(kuò)張逐步擴(kuò)張概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟（續(xù)）n常用策略（P215圖6.8）n自頂向下地進(jìn)行需求分析n自底向上地設(shè)計概念結(jié)構(gòu)n自底向上設(shè)計概念結(jié)構(gòu)的步驟 （P216圖6.9）n第1步：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計局部視圖n第2步：集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu)6.3 概念

5、結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計6.3.1 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概述6.3.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟6.3.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計6.3.4 視圖的集成6.3.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計n數(shù)據(jù)抽象n局部視圖設(shè)計一、數(shù)據(jù)抽象一、數(shù)據(jù)抽象n概念結(jié)構(gòu)是對現(xiàn)實世界的一種抽象n從實際的人、物、事和概念中抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)n把這些特性用各種概念精確地加以描述n這些概念組成了某種模型數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）n三種常用抽象1. 分類（Classification）n定義某一類概念作為現(xiàn)實世界中一組對象的類型n這些對象具有某些共同的特性和行為n它抽象了對象值和型之間的“is m

6、ember of”的語義n在E-R模型中，實體型就是這種抽象例：P216圖6.10數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）2. 聚集（Aggregation）n定義某一類型的組成成分n它抽象了對象內(nèi)部類型和成分之間“is part of”的語義n在E-R模型中若干屬性的聚集組成了實體型，就是這種抽象例：P217圖6.11，圖6.12數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）3. 概括（Generalization）n定義類型之間的一種子集聯(lián)系n它抽象了類型之間的“is subset of”的語義n概括有一個很重要的性質(zhì)：繼承性。子類繼承超類上定義的所有抽象。 例：P217圖6.13數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）注：原E-

7、R模型不具有概括，本書對E-R模型作了擴(kuò)充，允許定義超類實體型和子類實體型。n 用雙豎邊的矩形框表示子類，n 用直線加小圓圈表示超類-子類的聯(lián)系數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）n數(shù)據(jù)抽象的用途n對需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織（聚集），形成n實體n實體的屬性，標(biāo)識實體的碼n確定實體之間的聯(lián)系類型(1:1，1:n，m:n)二、局部視圖設(shè)計二、局部視圖設(shè)計設(shè)計分E-R圖的步驟:選擇局部應(yīng)用逐一設(shè)計分E-R圖 選擇局部應(yīng)用選擇局部應(yīng)用n需求分析階段，已用多層數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述了整個系統(tǒng)。n設(shè)計分E-R圖首先需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，讓這組圖中每一部

8、分對應(yīng)一個局部應(yīng)用，然后以這一層次的數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點，設(shè)計分E-R圖。 選擇局部應(yīng)用（續(xù)）選擇局部應(yīng)用（續(xù)）n通常以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計分E-R圖的依據(jù)。原因：n高層數(shù)據(jù)流圖只能反映系統(tǒng)的概貌n中層數(shù)據(jù)流圖能較好地反映系統(tǒng)中各局部應(yīng)用的子系統(tǒng)組成n低層數(shù)據(jù)流圖過細(xì)選擇局部應(yīng)用（續(xù)）選擇局部應(yīng)用（續(xù)）例：由于學(xué)籍管理、課程管理等都不太復(fù)雜，因此可以它們?nèi)胧衷O(shè)計學(xué)生管理子系統(tǒng)的分E-R圖。如果局部應(yīng)用比較復(fù)雜，則可以從更下層的數(shù)據(jù)流圖入手。 逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖圖n任務(wù)n標(biāo)定局部應(yīng)用中的實體、屬性、碼，實體間的聯(lián)系n將各局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)分別從數(shù)據(jù)字典中抽取出來，參照數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)定各局部應(yīng)

9、用中的實體、實體的屬性、標(biāo)識實體的碼，確定實體之間的聯(lián)系及其類型（1:1，1:n，m:n）逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n如何抽象實體和屬性n實體：現(xiàn)實世界中一組具有某些共同特性和行為的對象就可以抽象為一個實體。對象和實體之間是“is member of的關(guān)系。 例：在學(xué)校環(huán)境中，可把張三、李四等對象抽象為學(xué)生實體。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n屬性：對象類型的組成成分可以抽象為實體的屬性。組成成分與對象類型之間是“is part of的關(guān)系。例：學(xué)號、姓名、專業(yè)、年級等可以抽象為學(xué)生實體的屬性。其中學(xué)號為標(biāo)識學(xué)生實體的碼。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n

10、如何區(qū)分實體和屬性n實體與屬性是相對而言的。同一事物，在一種應(yīng)用環(huán)境中作為“屬性”，在另一種應(yīng)用環(huán)境中就必須作為“實體”。例：學(xué)校中的系，在某種應(yīng)用環(huán)境中，它只是作為“學(xué)生”實體的一個屬性，表明一個學(xué)生屬于哪個系；而在另一種環(huán)境中，由于需要考慮一個系的系主任、教師人數(shù)、學(xué)生人數(shù)、辦公地點等，這時它就需要作為實體了。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n一般原則n屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)。即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項，不能再由另一些屬性組成。n屬性不能與其他實體具有聯(lián)系。聯(lián)系只發(fā)生在實體之間。n符合上述兩條特性的事物一般作為屬性對待。n為了簡化E-R圖的處置，現(xiàn)實世界中的事物凡能夠作為屬

11、性對待的，應(yīng)盡量作為屬性。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n舉例例1：“學(xué)生”由學(xué)號、姓名等屬性進(jìn)一步描述，根據(jù)準(zhǔn)則，“學(xué)生”只能作為實體，不能作為屬性。例2：職稱通常作為教師實體的屬性，但在涉及住房分配時，由于分房與職稱有關(guān)，也就是說職稱與住房實體之間有聯(lián)系，根據(jù)準(zhǔn)則，這時把職稱作為實體來處理會更合適些。（教程194圖6-10）逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n設(shè)計分E-R圖的步驟n（1）以數(shù)據(jù)字典為出發(fā)點定義E-R圖。n 數(shù)據(jù)字典中的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)流”和“數(shù)據(jù)存儲”等已是若干屬性的有意義的聚合n（2）按上面給出的準(zhǔn)則進(jìn)行必要的調(diào)整。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)

12、）圖（續(xù)）例：學(xué)籍管理局部應(yīng)用中主要涉及的實體包括學(xué)生、宿舍、檔案材料、班級、班主任。實體之間的聯(lián)系：n由于一個宿舍可以住多個學(xué)生，而一個學(xué)生只能住在某一個宿舍中，因此宿舍與學(xué)生之間是1:n的聯(lián)系。n由于一個班級往往有若干名學(xué)生，而一個學(xué)生只能屬于一個班級，因此班級與學(xué)生之間也是1:n的聯(lián)系。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n由于班主任同時還要教課，因此班主任與學(xué)生之間存在指導(dǎo)聯(lián)系，一個班主任要教多名學(xué)生，而一個學(xué)生只對應(yīng)一個班主任，因此班主任與學(xué)生之間也是1:n的聯(lián)系。n而學(xué)生和他自己的檔案材料之間，班級與班主任之間都是1:1的聯(lián)系。學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R圖草圖：教程195圖6

13、11逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)） 接下來需要進(jìn)一步斟酌該E-R圖，做適當(dāng)調(diào)整。n(1) 在一般情況下，性別通常作為學(xué)生實體的屬性，但在本局部應(yīng)用中，由于宿舍分配與學(xué)生性別有關(guān)，根據(jù)準(zhǔn)則，應(yīng)該把性別作為實體對待。n(2) 數(shù)據(jù)存儲“學(xué)生登記表”，由于是手工填寫，供存檔使用，其中有用的部分已轉(zhuǎn)入學(xué)生檔案材料中，因此這里就不必作為實體了。最后得到學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R圖：教程195如圖6-12。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）該E-R圖中省略了各個實體的屬性描述：學(xué)生：學(xué)號，姓名，出生日期性別：性別檔案材料：檔案號， 班級：班級號，學(xué)生人數(shù)班主任：職工號，姓名，性別， 是

14、否為優(yōu)秀班主任 宿舍：宿舍編號，地址，人數(shù) 其中有下劃線的屬性為實體的碼。逐一設(shè)計分逐一設(shè)計分E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）同樣方法可以得到課程管理局部應(yīng)用的分E-R圖，（圖6-13）各實體的屬性分別為：學(xué)生：姓名，學(xué)號，性別，年齡，所在系， 年級，平均成績課程：課程號，課程名，學(xué)分教師：職工號，姓名，性別，職稱教科書：書號，書名，價錢教室：教室編號，地址，容量6.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計6.3.1 概念結(jié)構(gòu)6.3.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟6.3.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計6.3.4 視圖的集成6.3.4 視圖的集成視圖的集成n各個局部視圖即分E-R圖建立好后，還需要對它們進(jìn)行合并，集成為一個

15、整體的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu)即總E-R圖。視圖的集成（續(xù)）視圖的集成（續(xù)）n視圖集成的兩種方式n一次集成（P224圖6.25(a)）n一次集成多個分E-R圖n通常用于局部視圖比較簡單時n逐步累積式（P224圖6.25(b)）n首先集成兩個局部視圖（通常是比較關(guān)鍵的兩個局部視圖）n以后每次將一個新的局部視圖集成進(jìn)來視圖的集成（續(xù)）視圖的集成（續(xù)）n集成局部E-R圖的步驟1. 合并2. 修改與重構(gòu)視圖的集成（續(xù)）視圖的集成（續(xù)）一、合并分一、合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖圖n各分圖存在沖突n各個局部應(yīng)用所面向的問題不同由不同的設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計各個分E-R圖之間必定會存在許多不一致的地方n合并分

16、E-R圖的主要工作與關(guān)鍵所在：合理消除各分E-R圖的沖突合并分合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖（續(xù)）圖（續(xù)）n沖突的種類n屬性沖突n命名沖突n結(jié)構(gòu)沖突 屬性沖突屬性沖突n兩類屬性沖突n屬性域沖突：屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同。例1， 由于學(xué)號是數(shù)字，因此某些部門（即局部應(yīng)用）將學(xué)號定義為整數(shù)形式，而由于學(xué)號不用參與運算，因此另一些部門（即局部應(yīng)用）將學(xué)號定義為字符型形式。例2， 某些部門（即局部應(yīng)用）以出生日期形式表示學(xué)生的年齡，而另一些部門（即局部應(yīng)用）用整數(shù)形式表示學(xué)生的年齡。屬性沖突（續(xù)）屬性沖突（續(xù)）n屬性取值單位沖突。例：學(xué)生的身高，有的以米為單位，有的以厘米為單

17、位，有的以尺為單位。屬性沖突（續(xù)）屬性沖突（續(xù)）n屬性沖突的解決方法n通常用討論、協(xié)商等行政手段加以解決 命名沖突命名沖突n兩類命名沖突n同名異義：不同意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字 例，局部應(yīng)用A中將教室稱為房間 局部應(yīng)用B中將學(xué)生宿舍稱為房間n異名同義（一義多名）：同一意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字 例，有的部門把教科書稱為課本 有的部門則把教科書稱為教材命名沖突（續(xù)）命名沖突（續(xù)）n命名沖突可能發(fā)生在屬性級、實體級、聯(lián)系級上。其中屬性的命名沖突更為常見。n命名沖突的解決方法n通過討論、協(xié)商等行政手段加以解決 結(jié)構(gòu)沖突結(jié)構(gòu)沖突n三類結(jié)構(gòu)沖突n同一對象在不同應(yīng)用中具有

18、不同的抽象 例，“課程”在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實體 在另一局部應(yīng)用中則被當(dāng)作屬性n解決方法：通常是把屬性變換為實體或把實體變換為屬性，使同一對象具有相同的抽象。變換時要遵循兩個準(zhǔn)則。結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）n同一實體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同，或者屬性的排列次序不完全相同。n產(chǎn)生原因：不同的局部應(yīng)用關(guān)心的是該實體的不同側(cè)面。n解決方法：使該實體的屬性取各分E-R圖中屬性的并集，再適當(dāng)設(shè)計屬性的次序。結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）學(xué)生學(xué)生學(xué)號學(xué)號 姓名姓名性別性別平均成績平均成績(a)在局部應(yīng)用在局部應(yīng)用A中中結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）學(xué)生學(xué)生學(xué)號學(xué)號 姓名姓名出生日期出生日期年

19、級年級(b)在局部應(yīng)用在局部應(yīng)用B中中所在系所在系 結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）學(xué)生學(xué)生學(xué)號學(xué)號 姓名姓名 政治面貌政治面貌 (c)在局部應(yīng)用在局部應(yīng)用C中中結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）學(xué)生學(xué)生 政治政治面貌面貌 學(xué)號學(xué)號出生出生日期日期年級年級(d)合并后合并后所在系所在系 平均平均成績成績姓名姓名性別性別結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）n實體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類型例1， 實體E1與E2在局部應(yīng)用A中是多對多聯(lián)系，而在局部應(yīng)用B中是一對多聯(lián)系例2， 在局部應(yīng)用X中E1與E2發(fā)生聯(lián)系，而在局部應(yīng)用Y中E1、E2、E3三者之間有聯(lián)系。n解決方法：根據(jù)應(yīng)用語義對實體聯(lián)系的類型進(jìn)行綜合

20、或調(diào)整。(P226圖6.27)合并分合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖實例圖實例例：生成學(xué)校管理系統(tǒng)的初步E-R圖以合并學(xué)籍管理局部視圖, 課程管理局部視圖為例這兩個分E-R圖存在著多方面的沖突：合并分合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖實例圖實例(1) 班主任實際上也屬于教師，也就是說學(xué)籍管理中的班主任實體與課程管理中的教師實體在一定程度上屬于異名同義，可以應(yīng)將學(xué)籍管理中的班主任實體與課程管理中的教師實體統(tǒng)一稱為教師，統(tǒng)一后教師實體的屬性構(gòu)成為：教師：職工號，姓名，性別，職稱， 是否為優(yōu)秀班主任合并分合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖實例（續(xù)）圖實例（續(xù)）(2)

21、將班主任改為教師后，教師與學(xué)生之間的聯(lián)系在兩個局部視圖中呈現(xiàn)兩種不同的類型，一種是學(xué)籍管理中教師與學(xué)生之間的指導(dǎo)聯(lián)系，一種是課程管理中教師與學(xué)生之間的教學(xué)聯(lián)系，由于指導(dǎo)聯(lián)系實際上可以包含在教學(xué)聯(lián)系之中，因此可以將這兩種聯(lián)系綜合為教學(xué)聯(lián)系。合并分合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖實例（續(xù)）圖實例（續(xù)）(3) 性別在兩個局部應(yīng)用中具有不同的抽象，它在學(xué)籍管理中為實體，在課程管理中為屬性，按照前面提到的兩個原則，在合并后的E-R圖中性別只能作為實體，否則它無法與宿舍實體發(fā)生聯(lián)系。合并分合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖實例（續(xù)）圖實例（續(xù)）(4) 在兩個局部E-R圖中，學(xué)生實體屬

22、性組成及次序都存在差異，應(yīng)將所有屬性綜合，并重新調(diào)整次序。假設(shè)調(diào)整結(jié)果為：學(xué)生：學(xué)號，姓名，出生日期，年齡，所在系，年級，平均成績解決上述沖突后，學(xué)籍管理分E-R圖與課程管理分E-R圖合并為198圖6-16的形式。二、修改與重構(gòu)二、修改與重構(gòu)n基本任務(wù)n消除不必要的冗余，設(shè)計生成基本E-R圖合并合并初步初步E-R圖圖分分E-R圖圖可能存在冗余的數(shù)據(jù)可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的實體間聯(lián)系和冗余的實體間聯(lián)系基本基本E-R圖圖消除不必要的冗余消除不必要的冗余修改與重構(gòu)（續(xù)）修改與重構(gòu)（續(xù)）1冗余2消除冗余的方法1冗余冗余n冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系。 n

23、冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫的完整性，給數(shù)據(jù)庫維護(hù)增加困難n并不是所有的冗余數(shù)據(jù)與冗余聯(lián)系都必須加以消除，有時為了提高某些應(yīng)用的效率，不得不以冗余信息作為代價。 冗余（續(xù)）冗余（續(xù)）n設(shè)計數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)時，哪些冗余信息必須消除，哪些冗余信息允許存在，需要根據(jù)用戶的整體需求來確定。n消除不必要的冗余后的初步E-R圖稱為基本E-R圖。2消除冗余的方法消除冗余的方法n分析方法n以數(shù)據(jù)字典和數(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)項之間邏輯關(guān)系的說明來消除冗余。消除冗余的方法消除冗余的方法(續(xù)續(xù))例，教師工資單中包括該教師的基本工資、各種補(bǔ)貼、應(yīng)扣除的房租水電費以及實發(fā)工資。由于實發(fā)工資可以由前面各

24、項推算出來，因此可以去掉，在需要查詢實發(fā)工資時根據(jù)基本工資、各種補(bǔ)貼、應(yīng)扣除的房租水電費數(shù)據(jù)臨時生成。消除冗余的方法（續(xù)）消除冗余的方法（續(xù)）n如果是為了提高效率，人為地保留了一些冗余數(shù)據(jù)，則應(yīng)把數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的說明作為完整性約束條件。n一種更好的方法是把冗余數(shù)據(jù)定義在視圖中消除冗余的方法（續(xù)）消除冗余的方法（續(xù)）n規(guī)范化理論n函數(shù)依賴的概念提供了消除冗余聯(lián)系的形式化工具消除冗余的方法（續(xù)）消除冗余的方法（續(xù)）n方法1. 確定分E-R圖實體之間的數(shù)據(jù)依賴FL 。實體之間一對一、一對多、多對多的聯(lián)系可以用實體碼之間的函數(shù)依賴來表示。例：班級和學(xué)生之間一對多的聯(lián)系： 學(xué)號班級號學(xué)生和課程之間多

25、對多的聯(lián)系： （學(xué)號，課程號） 成績消除冗余的方法（續(xù)）消除冗余的方法（續(xù)）2. 求FL的最小覆蓋GL ，差集為 D = FL-GL。 逐一考察D中的函數(shù)依賴，確定是否是冗余的聯(lián)系，若是，就把它去掉。消除冗余的方法（續(xù)）消除冗余的方法（續(xù)）n由于規(guī)范化理論受到泛關(guān)系假設(shè)的限制，應(yīng)注意下面兩個問題：1.冗余的聯(lián)系一定在D中，而D中的聯(lián)系不一定是冗余的；2.當(dāng)實體之間存在多種聯(lián)系時要將實體之間的聯(lián)系在形式上加以區(qū)分。例P229圖6.30中部門和職工之間兩種聯(lián)系表示為：負(fù)責(zé)人.職工號部門號部門號負(fù)責(zé)人.職工號泛關(guān)系假設(shè)泛關(guān)系假設(shè)n假設(shè)存在著一個單一的關(guān)系模式 “假設(shè)已知一個模式S，它僅由單個關(guān)系模式

26、組成，問題是要設(shè)計一個模式SD，它與S等價，但在某些方面更好一些”n從一個關(guān)系模式出發(fā)，而不是從一組關(guān)系模式出發(fā)實行分解n“等價”的定義也是一組關(guān)系模式與一個關(guān)系模式的“等價”泛關(guān)系假設(shè)泛關(guān)系假設(shè)(續(xù)續(xù))n泛關(guān)系假設(shè)是運用規(guī)范化理論時的障礙n承認(rèn)了泛關(guān)系假設(shè)，就等于承認(rèn)了現(xiàn)實世界各實體間只能有一種聯(lián)系消除冗余，設(shè)計生成基本消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例圖實例教程198圖6-16的初步E-R圖中存在著冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系：(1) 學(xué)生實體中的年齡屬性可以由出生日期推算出來，屬于冗余數(shù)據(jù)，應(yīng)該去掉。這樣不僅可以節(jié)省存儲空間，而且當(dāng)某個學(xué)生的出生日期有誤，進(jìn)行修改后，無須相應(yīng)修改年齡，減少了產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的機(jī)會。學(xué)生：學(xué)號，姓名，出生日期，所在系， 年級，平均成績消除冗余，設(shè)計生成基本消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例（續(xù)）圖實例（續(xù)）(2) 教室實體與班級實體的上課聯(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)生與班級之間的組成聯(lián)系三者推導(dǎo)出來，因此屬于冗余聯(lián)系，可以消去。消除冗余，設(shè)計生成基本消除冗余，設(shè)計生成基本E-R圖實例（續(xù)）圖實例（續(xù)）(3) 學(xué)生實體中的平均成績可以從選修聯(lián)系中的成績屬性中推算出來n由于應(yīng)用中需要經(jīng)常查詢某個學(xué)生的平均成績，每次都進(jìn)行這種計算效率就會太低，因此為提高效率，保留該冗余數(shù)據(jù)n但定義