《Web數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用教程（第二版）》課件第2章

通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)了解如下內(nèi)容：了解數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷程和未來(lái)趨勢(shì)認(rèn)識(shí)并理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)深入理解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)階段及其使用的工具及方法熟練使用E-R圖進(jìn)行規(guī)范化關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是20世紀(jì)60年代中期產(chǎn)生的，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)有關(guān)概念和術(shù)語(yǔ)。（1）數(shù)據(jù)（Data）。數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄，是客觀事物的屬性值，反映了客觀事物的特性。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)（DataBase）。所謂數(shù)據(jù)庫(kù)就是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織、可共享的數(shù)據(jù)集合。2.1數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介

2.1數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介（序）（3）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是在操作系統(tǒng)支持下運(yùn)行的專門用于數(shù)據(jù)管理的大型軟件。統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、運(yùn)行和維護(hù)，使用戶方便地定義和操縱數(shù)據(jù)庫(kù)，并能夠保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性，提供多個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)使用，還要在數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生故障后進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)。（4）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就是引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。DBS一般由計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、DBMS、開發(fā)工具、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA，DataBaseAdministrator）和用戶組成。2.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷程數(shù)據(jù)處理隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展的，它的發(fā)展經(jīng)歷了以下階段。人工管理階段：20世紀(jì)50年代以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。該階段的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)不進(jìn)行保存，不共享；沒有專門的數(shù)據(jù)管理軟件；數(shù)據(jù)面向應(yīng)用；只有程序的概念。文件系統(tǒng)階段：50年代后期到60年代中期，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大到管理領(lǐng)域。該階段的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存在磁盤上；文件系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)與程序之間的存取方法；但是數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大，獨(dú)立性低。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段：60年代后期，70年代初，隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和價(jià)格的下降，計(jì)算機(jī)用于管理超過(guò)了用于科學(xué)計(jì)算，進(jìn)入了數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段。該階段的特點(diǎn)是：能夠面向整個(gè)組織定義復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)冗余小，易擴(kuò)充；數(shù)據(jù)獨(dú)立性好，具有較高的數(shù)據(jù)和程序獨(dú)立性；系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能。2.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷程（序）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：(1)數(shù)據(jù)的集成性(2)高共享性與低冗余性(3)數(shù)據(jù)獨(dú)立性(4)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制2.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷程（序）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部的抽象結(jié)構(gòu)體系由三級(jí)模式與兩級(jí)映射組成。三級(jí)模式包括：外模式、概念模式、內(nèi)模式；兩級(jí)映射是指外模式到概念模式的映射，概念模式到內(nèi)模式的映射。數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種表示形式，它具有不同的層次與結(jié)構(gòu)方式，分別是：概念模式：是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)概念模式。它與具體硬件、軟件環(huán)境無(wú)關(guān)。外模式：用戶所見到的數(shù)據(jù)模式，即用戶數(shù)據(jù)視圖。是數(shù)據(jù)庫(kù)局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。一個(gè)概念模式可以有若干個(gè)外模式。內(nèi)模式：給出了數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與物理存取方法，即數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。2.1.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。其模型的組成有以下3部分：（1）關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（2）關(guān)系操作集合。（3）關(guān)系完整性約束。2.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)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)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。評(píng)判數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)結(jié)果好壞的主要準(zhǔn)則有：（1）完備性：數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)能表示應(yīng)用領(lǐng)域所需的所有信息，滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，滿足信息需求和處理需求，同時(shí)數(shù)據(jù)是可用的、準(zhǔn)確的、安全的。（2）一致性：數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息是一致的，沒有語(yǔ)義沖突和值沖突。盡量減少數(shù)據(jù)的冗余，如果可能，同一數(shù)據(jù)只能保存一次，以保證數(shù)據(jù)的一致性。（3）優(yōu)化：數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該規(guī)范化和高效率，易于各種操作，滿足用戶的性能需求。（4）易維護(hù)：好的數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)工作比較少；需要維護(hù)時(shí)，改動(dòng)比較少而且方便，擴(kuò)充性好，不影響數(shù)據(jù)庫(kù)的完備性和一致性，也不影響數(shù)據(jù)庫(kù)性能。2.2.1設(shè)計(jì)方法和過(guò)程規(guī)范化設(shè)計(jì)方法需求分析概念結(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)實(shí)施和維護(hù)需求說(shuō)明概念模型邏輯模型物理模式數(shù)據(jù)庫(kù)圖2-2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟2.2.2需求分析需求分析就是收集、分析用戶的需求，是后續(xù)步驟的基礎(chǔ)。（1）任務(wù)。需求分析通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）的工作概況，明確用戶的各種需求，并在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。（2）重點(diǎn)。需求分析的重點(diǎn)是調(diào)查、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。（3）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。（4）步驟與方法。進(jìn)行需求分析首先要調(diào)查清楚用戶的實(shí)際需求并進(jìn)行初步分析，與用戶達(dá)成共識(shí)后進(jìn)一步分析與表達(dá)這些需求。2.2.2需求分析（序）調(diào)查與初步分析用戶需求按照以下步驟進(jìn)行：1）調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況。主要是調(diào)查組織部門的組成情況以及各部門的職責(zé)等。2）調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。調(diào)查重點(diǎn)之一，包括各個(gè)部門輸入和使用什么數(shù)據(jù)，如何加工處理這些數(shù)據(jù)，輸出什么信息，輸出到什么部門，輸出結(jié)果格式是什么。3）在熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對(duì)新系統(tǒng)的各種要求。對(duì)新系統(tǒng)的要求包括信息要求、處理要求、完全性與完整性要求。4）對(duì)前面調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行初步分析。2.2.2需求分析（序）常用的調(diào)查方法有：1）跟班作業(yè)2）開調(diào)查會(huì)3）問(wèn)卷調(diào)查4）訪談詢問(wèn)以上的調(diào)查方法，可能同時(shí)采用，主要目的是為了全面、準(zhǔn)確地收集用戶的需求。用戶的積極參與是調(diào)查能否達(dá)到目的的關(guān)鍵。當(dāng)然，如果還有不夠清晰的地方，可以查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄，進(jìn)一步獲得相關(guān)信息。2.2.2需求分析（序）數(shù)據(jù)流圖（DataFlowDiagram，DFD），數(shù)據(jù)流描述系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流動(dòng)的過(guò)程。其主要成分有四種：數(shù)據(jù)流：用箭頭表示，箭頭方向表示數(shù)據(jù)流向，箭頭上標(biāo)明數(shù)據(jù)流的名稱，數(shù)據(jù)流由數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：用來(lái)保存數(shù)據(jù)流，可以是暫時(shí)的，也可以是永久的，用雙劃線表示，并標(biāo)明數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的名稱。數(shù)據(jù)流可以從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流入或流出，可以不標(biāo)明數(shù)據(jù)流名。加工：是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的單元，用園角矩形表示，并在其內(nèi)標(biāo)明加工名稱。數(shù)據(jù)的源點(diǎn)和終點(diǎn)：表示數(shù)據(jù)的來(lái)源和去處，代表系統(tǒng)外部的數(shù)據(jù)，用方框表示。2.2.2需求分析（序）2.2.2需求分析（序）2.2.2需求分析（序）數(shù)據(jù)字典：各類數(shù)據(jù)描述的集合數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容主要有1）數(shù)據(jù)項(xiàng)：數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位，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}2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。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。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)}}3）數(shù)據(jù)流：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?。?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}4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：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)流來(lái)源和去向之一。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}5）處理過(guò)程：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。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}}2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生整體數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)（概念模式）具有如下的特點(diǎn)：（1）能真實(shí)的反映現(xiàn)實(shí)世界，是現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型。（2）易于理解，是不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者之間交換意見的橋梁，引導(dǎo)用戶積極參與數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。（3）易于更改和擴(kuò)充。（4）易于向關(guān)系等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型概念模型中用到的基本概念有：（1）實(shí)體（Entity）?？陀^存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。可以是具體的人、事、物或抽象的概念和聯(lián)系。（2）屬性（Attribute）。實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)刻畫。例如，學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡、所在系等屬性來(lái)描述。（3）碼（Key）。惟一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼。例如，學(xué)生實(shí)體的學(xué)號(hào)、教師實(shí)體的工作證號(hào)等。（4）實(shí)體型（EntityType）。用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫的同類實(shí)體稱為實(shí)體型。從而具有相同屬性的實(shí)體必然具有相同的特征。（5）實(shí)體集（EntitySet）。相同類型的實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。例如，全體學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集，全體教師的集合也是一個(gè)實(shí)體集。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）（6）聯(lián)系（Relationship）?，F(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體型間的聯(lián)系可以分為三類，如圖2-4所示。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）1）一對(duì)一聯(lián)系（1:1）。如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系,記為1:1。2）一對(duì)多聯(lián)系（1:n）。如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n≥0）與之聯(lián)系；反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對(duì)多聯(lián)系。記為1:n。3）多對(duì)多聯(lián)系（m:n）：如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n≥0）與之聯(lián)系；反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體B具有多對(duì)多聯(lián)系，記為m:n。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）2．E-R模型：最常用的概念模型的表示方法簡(jiǎn)單的學(xué)生系統(tǒng)的E-R模型2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）3．概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和步驟設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)一般有4種方法：（1）自頂向下。首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化。（2）自底向上。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(lái)，得到全局概念結(jié)構(gòu)。（3）逐步擴(kuò)張。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)。（4）混合策略。將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)，一般又分成兩步：第一步：利用抽象機(jī)制對(duì)需求分析階段收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織形成實(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)系類型，設(shè)計(jì)分E-R圖。第二步：概念設(shè)計(jì)的第二步是集成局部設(shè)計(jì)：各個(gè)局部視圖即分E-R圖建立好以后，需要對(duì)它們進(jìn)行合并，集成為一個(gè)整體的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu)即總E-R圖。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）利用抽象機(jī)制設(shè)計(jì)分E-R圖的步驟如下：（1）選擇局部應(yīng)用。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(gè)系統(tǒng)。在多層的數(shù)據(jù)流圖中的選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，讓這組圖中每一部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用，然后以這一層次的數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)分E-R圖。（2）逐一設(shè)計(jì)分E-R圖。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(lái)，參照數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)定各局部應(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。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）集成局部E-R圖的基本步驟如下：（1）合并。合并分E-R圖。合理消除各分E-R圖的沖突。（2）修改與重構(gòu)。在初步E-R圖中有可能存在一些冗余的數(shù)據(jù)與聯(lián)系，冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)增加困難，所以要消除不必要的冗余。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(shí)為了提高某些應(yīng)用的效率，不得不以冗余信息作為代價(jià)。冗余一般根據(jù)用戶的整體需求來(lái)確定。2.2.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與E-R模型（序）沖突的種類有如下幾種：1）屬性沖突：屬性沖突包括屬性域沖突和屬性取值單位沖突。所謂屬性域沖突就是屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同。屬性沖突的解決途徑通常用討論、協(xié)商等行政手段加以解決。2）命名沖突：命名沖突包括同名異義和異名同義。同名異義就是不同意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字。異名同義（一義多名）就是同一意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字。3）結(jié)構(gòu)沖突：結(jié)構(gòu)沖突有三種類型。第一類：同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象。第二類：同一實(shí)體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同；由于不同的局部應(yīng)用關(guān)心的是該實(shí)體的不同側(cè)面。第三類：實(shí)體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類型。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2-12邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般分成三步，步驟如下：（1）將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型、層次模型。（2）將轉(zhuǎn)換來(lái)的關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型、層次模型向特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換（加入DBMS的特點(diǎn)和限制）。（3）對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）1．將E-R圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型2．?dāng)?shù)據(jù)模型的優(yōu)化3．設(shè)計(jì)用戶子模式2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）1．將E-R圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換原則如下：（1）一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體型的屬性轉(zhuǎn)化為關(guān)系的屬性，實(shí)體型的碼轉(zhuǎn)化為關(guān)系的碼。（2）一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。關(guān)系的屬性是與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性，關(guān)系的碼是各實(shí)體碼的組合。選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）（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。若轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則關(guān)系的屬性是與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性，關(guān)系的碼是n端實(shí)體的碼。若與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則合并后關(guān)系的屬性是在n端關(guān)系中加入1端關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性，合并后關(guān)系的碼不變。這種方法可以減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù)。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）（4）一個(gè)1:1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。若轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則關(guān)系的屬性就是與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性，關(guān)系的候選碼就是每個(gè)實(shí)體的碼。若與某一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則合并后關(guān)系的屬性就是加入對(duì)應(yīng)關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性，合并后關(guān)系的碼不變。（5）三個(gè)或三個(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。關(guān)系的屬性就是與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性，關(guān)系的碼是各實(shí)體碼的組合。（6）同一實(shí)體集的實(shí)體間的聯(lián)系，即自聯(lián)系，也可按上述1:1、1:n和m:n三種情況分別處理。（7）具有相同碼的關(guān)系模式可以合并，目的是減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù)。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）2．?dāng)?shù)據(jù)模型的優(yōu)化關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以規(guī)范化理論為指導(dǎo)。為了研究規(guī)范化理論，我們首先來(lái)看幾個(gè)定義：定義1：設(shè)R(U)是屬性集U上的關(guān)系模式。X，Y是U的子集。若對(duì)于R(U)的任意—個(gè)可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個(gè)元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)確定Y或Y函數(shù)依賴于X，記作X→Y。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）下面介紹一些記號(hào)和術(shù)語(yǔ)。X→Y，但Y不屬于X，則稱X→Y是非平凡的函數(shù)依賴。若不特別聲明，我們總是討論非平凡的函數(shù)依賴。若X→Y，則X叫做決定因素(Determinant)。若X→Y，Y→X，則記作X←→Y。若Y不函數(shù)依賴于X，則記作X!→Y。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）定義2：在R(U)中，如果X→Y，并且對(duì)于X的任何—個(gè)真子集X'，都有X'!→Y，則稱Y對(duì)X完全函數(shù)依賴，記作：X完全→Y。若X→Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對(duì)X部分函數(shù)依賴，記作X部分→Y。定義3：在R(U)中，如果X→Y，(Y不屬于X)，Y!→X，Y→Z，則稱Z對(duì)X傳遞函數(shù)依賴。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）1NF：作為一張二維表，如果每一個(gè)分量都是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。滿足了這個(gè)條件的關(guān)系模式就屬于1NF。2NF：若R∈1NF，且每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于碼，則R∈2NF。3NF：若關(guān)系模式R中不存在這樣的碼X，屬性組Y及非主屬性組Z（Z!∈Y）使得X→Y，Y→Z，Y!→Z成立，則稱R∈3NF。BCNF：在關(guān)系模式R中，若X→Y且Y！∈X時(shí)X必含有碼，則R∈BCNF。也就是說(shuō)，關(guān)系模式R中，若每一個(gè)決定因素都包含碼，則R∈BCNF2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法如下：（1）確定數(shù)據(jù)依賴。按需求分析階段所得到的語(yǔ)義，分別寫出每個(gè)關(guān)系模式內(nèi)部各屬性之間的數(shù)據(jù)依賴以及不同關(guān)系模式屬性之間的數(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）按照數(shù)據(jù)依賴的理論對(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。例如：經(jīng)過(guò)分析可知，課程關(guān)系模式屬于BC范式。（4）按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，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）按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，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。2.2.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（序）3．設(shè)計(jì)用戶子模式（1）使用更符合用戶習(xí)慣的別名。合并各分E-R圖時(shí)曾做了消除命名沖突的工作，以使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中同一關(guān)系和屬性具有惟一的名字。（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。如果某些局部應(yīng)用中經(jīng)常要使用某些很復(fù)雜的查詢，為了方便用戶，可以將這些復(fù)雜查詢定義為視圖。2.2.5數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)時(shí)要做好準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作主要有以下兩點(diǎn)：（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)所需的參數(shù)。（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)。2.2.5數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（序）選擇物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需參數(shù)，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢事務(wù)，要得到如下信息：1）查詢的關(guān)系。2）查詢條件所涉及的屬性。3）連接條件所涉及的屬性。4）查詢的投影屬性。2.2.5數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（序）數(shù)據(jù)更新事務(wù)，要得到如下信息：1）被更新的關(guān)系。2）每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性。3）修改操作要改變的屬性值。4）每個(gè)事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率和性能要求。2.2.5數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（序）通常關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下：（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)。2.2.5數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（序）索引方法；聚簇（Cluster）方法：（1）索引存取方法的選擇。選擇索引存取方法主要根據(jù)應(yīng)用要求確定對(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)為惟一索引。選