第9章數(shù)據(jù)庫設計

第9章數(shù)據(jù)庫設計9.1概念模型02二月2023華北科技學院白宏斌2用途：描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間聯(lián)系概念模型數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換按用戶觀點對信息和數(shù)據(jù)建模工具：E-R圖按計算機系統(tǒng)觀點對數(shù)據(jù)建模層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型02二月2023華北科技學院白宏斌3概念模型概念模型通過對客觀事物及其聯(lián)系的抽象，方便、直接的表達各種語義，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設計人員與用戶的交流。概念模型中涉及到實體、屬性、關(guān)鍵字、域、實體集、聯(lián)系等02二月2023華北科技學院白宏斌4實體客觀存在并可以相互區(qū)分的客觀事物或事件稱為實體?？v貫線歌友會、2014世界杯足球賽……1號倉庫、張三……02二月2023華北科技學院白宏斌5屬性身高、年齡、性別、體重、……比賽時間、地點、參賽隊……實體所具有的某一方面的特性稱為屬性。02二月2023華北科技學院白宏斌6關(guān)鍵字實體的某一屬性或?qū)傩越M合，其取用的值能唯一標示出某一實體。身份證號學號+課程編號02二月2023華北科技學院白宏斌7域?qū)傩缘娜≈捣秶?。性別：{男，女}02二月2023華北科技學院白宏斌8具有相同特征的一類實體的集合稱之為實體集。實體集學生實體集訂單實體集02二月2023華北科技學院白宏斌9事物之間的關(guān)系實體集內(nèi)部的聯(lián)系，表現(xiàn)在屬性之間或者實體之間。實體集間的聯(lián)系。最基本的是兩個實體間的聯(lián)系。聯(lián)系02二月2023華北科技學院白宏斌10兩個實體集間聯(lián)系的類型1:1實體集A中每個實體至多只與實體集B中一個實體相聯(lián)系。反之亦然。1:n實體集A中每個實體與實體集B中多個實體相聯(lián)系，而B中每個實體至多只與A中一個實體相聯(lián)系。m:n實體集A中每個實體與實體集B中多個實體相聯(lián)系，反之，B中每個實體也與A中多個實體相聯(lián)系。02二月2023華北科技學院白宏斌11實體：矩形框，框內(nèi)為實體名稱。屬性：橢圓，以線與實體連接。屬性較多時也可以將實體及其屬性單獨列表。實體間的聯(lián)系：菱形框，框內(nèi)為聯(lián)系的名稱。用線將菱形框與實體相連，線上標注聯(lián)系類型。E-R圖：表示概念模型02二月2023華北科技學院白宏斌12零件mn工人加工工號姓名性別零件號零件名型號02二月2023華北科技學院白宏斌13例：用E-R圖表示實體及其聯(lián)系。學生：學號、姓名、性別、入學分班級：班級號、所屬院課程：課程號、課程名、學分教師：教工號、姓名、職稱02二月2023華北科技學院白宏斌14E-R圖教師1n課程講授選修n1學生班級組成mn實體間聯(lián)系的表示學號姓名性別入學分所屬院班級號教師職稱教工號姓名學分課程號課程名1n課程講授n1班級組成mn學生選修02二月2023華北科技學院白宏斌159.2數(shù)據(jù)模型與規(guī)范化概念模型數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換按用戶觀點對信息和數(shù)據(jù)建模工具：E-R圖按計算機系統(tǒng)觀點對數(shù)據(jù)建模層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型02二月2023華北科技學院白宏斌16關(guān)系模型基本術(shù)語關(guān)系：一個關(guān)系就是一張二維表，每個關(guān)系都有一個關(guān)系名。元組：表中的一行即為一個元組，對應存儲文件中的一個記錄值。屬性：表中的列稱為屬性，每一列有一個屬性名。域:屬性的取值范圍。即不同元組對同一個屬性的值所限定的范圍。關(guān)系模式：對關(guān)系的描述。如Student(ID,Sno,Sname,Class)02二月2023華北科技學院白宏斌17關(guān)系模型基本術(shù)語（續(xù)）候選關(guān)鍵字：屬性或?qū)傩缘慕M合，其值能惟一地標識一個元組。主屬性：包含在任何候選關(guān)鍵字中的屬性稱為主屬性，否則為非主屬性。主關(guān)鍵字：一個關(guān)系中可能有多個候選關(guān)鍵字，從中選擇一個作為主關(guān)鍵字。外關(guān)鍵字：如果一個關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M不是該關(guān)系的關(guān)鍵字，但是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字，稱其為該關(guān)系的外關(guān)鍵字。如SC（Sno，Cno，Score）中的Sno屬性。Student(ID,Sno,Sname,Class)02二月2023華北科技學院白宏斌18關(guān)系的性質(zhì)每列都是同類型的數(shù)據(jù)，來自同一個域；不同的列給予不同的屬性名；任意兩個元組不能完全相同。行、列的次序可以任意交換。關(guān)系的每個屬性都必須是不可分的數(shù)據(jù)項，不能表中有表；02二月2023華北科技學院白宏斌19是否存在問題？數(shù)據(jù)冗余不一致性插入異常刪除異常學號課程學分B001數(shù)據(jù)庫3B002數(shù)據(jù)庫3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2課程號課程名授課學時B001數(shù)據(jù)庫56B002管理信息系統(tǒng)48知道了“課程名”的值，即可知道“授課學時”的值。稱“授課學時”函數(shù)依賴于“課程名”，或“課程名”可以決定“授課學時”，記作課程名→授課學時。函數(shù)依賴 設R(U)是一個屬性集U上的關(guān)系，X和Y是U的子集。如果屬性集合X中每個屬性的值構(gòu)成的集合唯一地決定了屬性集合Y中每個屬性的值構(gòu)成的集合，則屬性集合Y函數(shù)依賴于屬性集合X，計為：X→Y。學號課程號學分101B0013101B0022102B0023如“學分”函數(shù)依賴于主關(guān)鍵字{學號、課程}。但決定“學分”的只是“課程”，與“學號”無關(guān)，則稱“學分”部分函數(shù)依賴于{學號、課程}。部分函數(shù)依賴

如果非主屬性B函數(shù)依賴于構(gòu)成某個候選關(guān)鍵字的一組主屬性A的某一個真子集，則稱B部分函數(shù)依賴于A。學號樓號住宿費101230010235001033500學生住宿的樓號依賴于學號，學生應交的住宿費是由樓號決定的，即“收費”依賴于“樓號”，“樓號”依賴于“學號”，則“收費”傳遞函數(shù)依賴于“學號”。傳遞函數(shù)依賴

在R(U)中，如存在X，Y，Z包含于U，且滿足：X—>Y，Y—>Z，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。02二月2023華北科技學院白宏斌23范式定義：在關(guān)系規(guī)范化過程中，必須遵循一定的準則以指導，一般把這些準則稱之為范式。02二月2023華北科技學院白宏斌24范式第一范式：任何符合關(guān)系定義的表即滿足第一范式。IDNameSexAgeMaleFemale101張三Y

20102李四

Y2102二月2023華北科技學院白宏斌25第二范式定義：如果一個關(guān)系不存在部分依賴關(guān)系，那么該關(guān)系就屬于第二范式。 凡是以單個屬性作為主關(guān)鍵字的關(guān)系自動就是第二范式。因為主關(guān)鍵字只有一個，不會存在部分依賴的情況。因此，第二范式只是針對主關(guān)鍵字是組合屬性的關(guān)系。02二月2023華北科技學院白宏斌26學號課程學分B001數(shù)據(jù)庫3B002數(shù)據(jù)庫3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2學號課程B001數(shù)據(jù)庫B002數(shù)據(jù)庫B001管理信息系統(tǒng)B003管理信息系統(tǒng)課程學分數(shù)據(jù)庫3管理信息系統(tǒng)202二月2023華北科技學院白宏斌27第三范式定義：一個關(guān)系如果是第二范式的，并且沒有傳遞依賴關(guān)系，則該關(guān)系就是第三范式。每個非主屬性不部分依賴于關(guān)鍵字，也不傳遞依賴于關(guān)鍵字的關(guān)系就是第三范式。02二月2023華北科技學院白宏斌28學號樓號樓號收費1002250012044600130288001508180202二月2023華北科技學院白宏斌29關(guān)系規(guī)范化的目的：解決關(guān)系模式中存在的插入、刪除異常，以及數(shù)據(jù)冗余問題，基本思想：圍繞函數(shù)依賴的主線，對一個關(guān)系模式進行分解，使關(guān)系從較低級范式變換到較高級范式。

消除部分函數(shù)依賴1NF2NF3NFBCNF。。。消除傳遞函數(shù)依賴。。。。。。關(guān)系規(guī)范化過程02二月2023華北科技學院白宏斌30例：T(Student(SNO,SName,DeptID,DeptName),CNO,Score)消除復合關(guān)系，規(guī)范到1NF：關(guān)系規(guī)范化實例T(SNO,SName,DeptID,DeptName,CNO,Score){SNO,CNO}作為主鍵，Sname依賴于SNO，則此關(guān)系中存在部分函數(shù)依賴，T1NF02二月2023華北科技學院白宏斌31T1(SNO,CNO,Score)T2(SNO,SName,DeptID,DeptName)T1關(guān)系無部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴，T13NFT2關(guān)系SNO-〉DeptID，DeptID-〉DeptName，因此T22NF02二月2023華北科技學院白宏斌32T1(SNO,CNO,Score)T2(SNO,SName,DeptID)T3(DeptID,DeptName)T1，T2，T3關(guān)系無部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴，因此T13NF，T23NF，T33NF概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型實體轉(zhuǎn)換實體的屬性轉(zhuǎn)化為關(guān)系的屬性，實體的關(guān)鍵字轉(zhuǎn)化為關(guān)系的關(guān)鍵字。聯(lián)系轉(zhuǎn)換1：1StudentIDS(SNO,SName,ID_NO,ID_Address)1：nStudent S_ProvinceS(SNO,SName,Pro_ID)Pro(Pro_ID,Pro_Name)m：nStudent CourseS(SNO,SName)C(CNO,CName)SC(SNO,CNO)9.3數(shù)據(jù)庫設計案例分析02二月2023華北科技學院白宏斌34案例一學校教學管理信息系統(tǒng)中，有學生、生源地省份、班級、班長、教師、班主任相關(guān)對象，請設計合理關(guān)系模型。02二月2023華北科技學院白宏斌35案例二某銷售公司信息系統(tǒng)包含員工、產(chǎn)品、供應商、客戶、訂單等每個產(chǎn)品屬于某一類別，一個類別的產(chǎn)品具有統(tǒng)一的外觀，一個產(chǎn)品可以由不同的供應商提供客戶分為不同的類別，一個客戶可以屬于不同類別員工負責不同地區(qū)的業(yè)務，每位員工有一個上級領(lǐng)導一個訂單中有多個產(chǎn)品信息

依據(jù)以上描述設計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。02二月2023華北科技學院白宏斌36案例三某圖書出版信息系統(tǒng)中有員工、職位、書店、出版社等基本信息一個員工只能做一個職位的工作每本書有一個書名，一本書可以由多個作者，一個作者可以寫多本書每本書在一個時間段內(nèi)可以有一定幅度的打折每本書在每個銷售量區(qū)間內(nèi)會提供作者一定比例的版稅，一本書有多個作者時，按照事先約定比例劃分

依據(jù)以上描述設計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。02二月2023華北科技學院白宏斌37擴展一一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個倉庫中，用庫存量描述某種零件在某個倉庫中的數(shù)量；一個倉庫有多個職工，一個職工只在一個倉庫中工作；一個供應商可以供應若干項目的多種零件，每個項目可以使用不同供應商供應的零件，每種零件可以由不同的供應商提供，用供應量描述某個供應商為某個項目提供的零件的數(shù)量。請繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學院白宏斌38擴展二一個企業(yè)數(shù)據(jù)庫，各部門均有多名員工，一名員工僅屬于一個部門，每個員工可參與多項工程的研制或者在其中負責管理，每個項目需要多名員工參與，但只有一個管理者，該企業(yè)有若干供應商同時為各不同工程供應各種零件，每種零件又可以同時從不同供應商處采購，一個零件又可以由其他若干零件組裝而成，或者用來組裝其它多種零件。

請繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學院白宏斌39擴展三一個學院有多個學生，一個學生只屬于一個學院；一個學院有多個教師，一個教師只屬于一個學院；一門課歸屬于一個學院管理，一個學院可以管理多門課程；一門課程可以開設多個教學班，每門課程每個教學班只安排一個任課老師，一個老師可以教多門課程的多個教學班；一個教學班可以有多個同學選修。請繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學院白宏斌409.4數(shù)據(jù)庫設計步驟02二月2023華北科技學院白宏斌411系統(tǒng)需求分析2數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設計3