第3讲 关系数据库的设计

第3讲关系数据库的设计思考以下问题:1.何谓概念模型？如何建立概念模型？2.何谓数据模型？它包含哪些要素？关系数据模型有何特点？3.如何从实际问题中抽象出概念模型，然后将其转化为关系数据模型？12一.计算机解决问题的过程现实世界系统分析信息世界数据库设计计算机世界事物及联系信息化信息模型数据化数据模型实体实例记录特征属性数据项实体集对象或实体型数据或文件实体间的联系对象间的联系数据间的联系概念模型数据模型概念模型是对信息世界的管理对象、属性及联系等信息的描述形式。概念模型不依赖计算机及DBMS，它是现实世界的真实全面反映。概念模型涉及的基本概念(1)对象（Object）和实例（Instance）(2)属性（Attribute）(3)主码（PrimaryKey）(4)域（Domain）3二.概念模型及其表示概念模型涉及的基本概念(5)实体联系的类型A.两个实体集之间的联系一对一联系（1:1）:设有两个实体集A和B，对于A中的每一个实体，B中至多有一个实体与之联系；反之亦然。一对多联系（1:n）:设有两个实体集A和B，对于A的每一个实体，B中有一个或多个实体与之联系；而对于B的每一个实体，A中至多有一个实体与之联系。多对多联系（m:n）:设有两个实体集A和B，对于A的每一个实体，B中有一个或多个实体与之联系；反之亦然。B.多实体集之间的联系4二.概念模型及其表示概念模型的表示方法1)用长方形表示实体集，长方形内写明实体集名。2)用椭圆形表示实体集的属性，并用线段将其与相应的实体集连接起来。5二.概念模型及其表示学生学号姓名性别年龄所在系概念模型的表示方法3)用菱形表示实体集间的联系，菱形内写上联系名，用线段分别与有关实体集连接起来，在线段旁标出联系的类型。如果联系具有属性，则该属性仍用椭圆框表示，仍需要用线段将属性与其联系连接起来。6二.概念模型及其表示工厂负责厂长11学校工作教师1n职工参加体育团体mn数据模型的三要素1)数据结构：所研究的对象类型的集合。包括与数据类型、内容、性质有关的对象；与数据之间联系有关的对象。2)数据操作：对数据库中各种数据对象允许执行的操作集合。包括操作对象和有关的操作规则两部分。3)数据约束条件：一组数据完整性规则的集合常见的数据模型根据所采用的数据结构的不同，分三种类型7二.数据模型概述关系模型的数据结构采用线性结构关系模型中的主要术语1)关系。一个关系对应通常所说的一张二维表。2)元组。表中的一行称为一个元组。3)属性。表中的一列称为一个属性。4)主码。表中的某个属性或属性组，值可以惟一地确定一个元组，且属性组中不含多余的属性。5)域。属性的取值范围称为域。6)分量。元组中的一个属性值称为分量。7)关系的型称为关系模式，是对关系的描述。8三.关系数据模型概述关系模式一般的表示是：关系名(属性1，属性2，…，属性n).关系操作和完整性约束条件关系操作主要包括数据查询和插入、删除、修改数据。关系中的数据操作是集合操作。关系操作语言都是高度非过程的语言。关系的完整性约束条件包括三类：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。关系模型的特点关系数据模型建立在严格的数学基础之上关系数据模型的概念单一，容易理解关系数据模型的存取路径对用户隐蔽关系模型中的数据联系是靠数据冗余实现的。9三.关系数据模型概述四.关系模式举例学生选修课程记录：（用一个关系模式表示如下）学号姓名课程名称成绩060900001ZhangSanDatabase89060900028WangWuOS78060900001ZhangSanEnglish8410三.关系模式举例学生选修课程记录：（用三个关系模式表示如下）学号姓名060900001ZhangSan060900028WangWu学号课程号成绩06090000100001890609000280002178060900001000688411课程号课程名称00001Database00021OS00068English数据库系统设计的内容1.数据库的结构特性设计先将现实世界中的事物、事物间的联系用E-R图表示，再将各个分E-R图汇总，得出数据库的概念结构模型，最后将概念结构模型转化为数据库的逻辑结构模型表示。2.数据库的行为特性设计首先要将现实世界中的数据及应用情况用数据流程图和数据字典表示，并详细描述其中的数据操作要求（即操作对象、方法、频度和实时性要求），进而得出系统的功能模块结构和数据库的子模式。3.数据库的物理模式设计根据库结构的动态特性（即数据库应用处理要求），在选定的DBMS环境下，把数据库的逻辑结构模型加以物理实现，从而得出数据库的存储模式和存取方法。12五.关系数据库系统的设计方法数据库设计的基本方法数据库系统设计应分6个阶段进行，这6个阶段是需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施和数据库运行和维护。13五.关系数据库系统的设计方法14需求分析阶段概念设计阶段逻辑设计阶段物理设计阶段数据库实施阶段数据库运行、维护阶段不满意需求收集和分析设计概念结构设计逻辑结构数据模型优化设计物理结构评价设计，性能预测物理实现试验性运行使用、维护数据库不满意应用需求（数据、处理）转换规则、DBMS要求和优化方法应用要求，DBMS详细特征和限制实体集的转换规则概念模型中的一个实体集转换为关系模型中的一个关系，实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码，关系的结构是关系模式。实体集间联系的转换规则(1)1:1联系的转换方法1)将1:1联系转换为一个独立的关系：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，且每个实体的码均是该关系的候选码。2)将1:1联系与某一端实体集所对应的关系合并，则需要在被合并关系中增加属性，其新增的属性为联系本身的属性和与联系相关的另一个实体集的码。15六.概念模型向关系模型的转换16六.概念模型向关系模型的转换负责1产品产品号产品名价格1职工职工号姓名年龄方案1：联系形成的关系独立存在：职工（职工号，姓名，年龄）；产品（产品号，产品名，价格）；负责（职工号，产品号）.方案2：“负责”与“职工”两关系合并：职工（职工号，姓名，年龄，产品号）；产品（产品号，产品名，价格）；方案3：“负责”与“产品”两关系合并：职工（职工号，姓名，年龄）；产品（产品号，产品名，价格，职工号）.实体集间联系的转换规则(2)1:n联系的转换方法一种方法是将联系转换为一个独立的关系，其关系的属性由与该联系相连的各实体集的码以及联系本身的属性组成，而该关系的码为n端实体集的码；另一种方法是在n端实体集中增加新属性，新属性由联系对应的1端实体集的码和联系自身的属性构成，新增属性后原关系的码不变。17六.概念模型向关系模型的转换18六.概念模型向关系模型的转换仓储n产品产品号产品名价格1仓库仓库号地点面积数量方案1：联系形成的关系独立存在。仓库（仓库号，地点，面积）；产品（产品号，产品名，价格）；仓储（仓库号，产品号，数量）.方案2：联系形成的关系与n端对象合并。仓库（仓库号，地点，面积）；产品（产品号，产品名，价格，仓库号，数量）.实体集间联系的转换规则(2)m:n联系的转换方法在向关系模型转换时，一个m:n联系转换为一个关系。转换方法为：与该联系相连的各实体集的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，新关系的码为两个相连实体码的组合（该码为多属性构成的组合码）。19六.概念模型向关系模型的转换20六.概念模型向关系模型的转换学生学号姓名年龄性别课程课程号课程名学时数选修mn成绩转换的关系模型为：学生（学号，姓名，年龄，性别）；课程（课程号，课程名，学时数）；选修（学号，课程号，成绩）.设有一家百货商店，已知信息有：1）每个职工的数据是职工号，姓名，地址和他所在的商品部；2）每一商品部的数据有：它的职工，经理和它经销的商品；3）每种经销的商品数据有：商品名，生产厂家，价格，型号和内部商品代号；4）关于每个生产厂家的数据有：厂名，地址，向厂家提供的商品价格请设计该百货商店的概念模型，再将其转化为关系模型。21七.思考题22七.思考题价格商品名称产品代号型号厂家商品部职工经理职工号姓名地址厂名地址销售负责生产工作商品部号名称111mmmnnn2324