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1、第5章 数据库设计与ER模型,数据库设计 ：使用 DBMS、系统软件、操作系统和硬件环境表达用户的要求，构造最优的数据模型，然后据此建立数据库及其应用系统 。 本章从软件工程的角度来剖析数据库设计全过程，主要介绍现在最常使用和比较成熟的ER模型方法。,软件工程和数据库工程,软件危机的表现 开发过程无法控制 软件产品质量低劣 维护任务十分繁重 软件开发费用急剧上升,软件工程和数据库工程,软件工程 用科学知识、工程方面的纪律指导软件开发的过程，以提高软件质量和开发效率，降低开发成本。 软件生存期 （life cycle） 规划 需求分析 设计 程序编码 测试 运行维护,软件工程和数据库工程,数据库
2、应用系统 以数据库为基础的信息系统 一般具有信息的采集、组织、加工、抽取和传播等功能 数据库工程 作为系统核心的数据库应用系统的设计与实现 相应的应用软件及其它软件（如通信软件）的设计与实现,数据库系统生存期,规划 需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 实现 运行和维护,数据库设计的步骤,规划阶段,规划阶段具体可分成三个步骤 系统调查 可行性分析 确定数据库系统的总目标和制订项目开发计划,需求分析阶段,需求分析阶段 计算机人员和用户双方共同收集数据库所需要的信息内容和用户对处理的需求 需求分析的工作主要由下面四步组成 分析用户活动，产生业务流程图 确定系统范围，产生系统范围图 分析用户活动涉
3、及的数据，产生数据流图 分析系统数据，产生数据字典,概念设计阶段,概念设计的目标 产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构，即概念模式,概念设计阶段,概念设计的主要步骤 进行数据抽象，设计局部概念模式 将局部概念模式综合成全局概念模式 评审,逻辑设计阶段,逻辑设计环境,逻辑设计阶段,逻辑设计的步骤,物理设计阶段,物理设计可分五步完成 存储记录结构设计 确定数据存放位置 存取方法的设计 完整性和安全性考虑 程序设计,数据库的实现,数据库实现主要包括以下工作 用DDL定义数据库结构 组织数据入库 编制与调试应用程序 数据库试运行,数据库的运行与维护,对数据库的维护工作包括以下内容 数据库的转储和恢
4、复 数据库安全性、完整性控制 数据库性能的监督、分析和改进 数据库的重组织和重构造,ER模型,ER模型的基本元素 实体 联系 属性,属性的分类,基本属性和复合属性,属性的分类,单值属性和多值属性,多值属性变换,方法一:增加几个新的属性:将原来的多值属性用几个新的属性来表示,多值属性变换,方法二:增加一个新的实体。这个新实体和原来的实体之间是1:N联系,导出属性,通过具有相互依赖的属性推导而产生的属性称为导出属性,联系的设计,定义5-1 联系集是n（n2）个实体集上的数学关系，这些实体集不必互异。如果E1，E2，En为n个实体集，那么联系集R是 （e1，e2，en）|e1E1 ，e2E2，enE
5、n 的一个子集，而（e1，e2，en）是一个联系。,联系的设计,联系的元数 一个联系涉及到的实体集个数，称为该联系的元数或度数（degree） 联系的连通词 联系涉及到的实体集之间实体对应的方式，称为联系的连通词（connectivity）,二元联系连通词,方式一 设工厂里车间与产品之间有1:1联系,二元联系连通词,方式二 工厂里车间与职工之间有1:N联系,二元联系连通词,方式三 工厂里产品与零件的组成之间有M:N联系,一元联系连通词,方式一 运动员之间有1:1联系,一元联系连通词,方式二 职工之间的上下级联系有1:N联系,一元联系连通词,方式三 工厂的零件之间的组合关系，一种零件由许多种子零
6、件组成，而同时也可以是其他零件的子零件,三元联系连通词,某商业集团中，商店、仓库、商品之间存在着进货联系,联系的基数,学校里规定每学期学生至少选修1门课程，最多选修6门课程；每门课程至多有50人选修，最少可以没人选修。也就是，学生的基数是（1，6），课程的基数是（0，50）,联系的基数,教师和课程之间有1:N联系。现进一步规定，每位教师可讲授3门课，也可只搞研究而不教课；每门课程必须有一位教师上课。也就是，教师的基数是（0，3），课程的基数是（1，1）,ER模型的扩充,依赖联系与弱实体,ER模型的扩充,超类和子类,ER模型的操作,ER模型的操作,采用ER方法的概念设计步骤,设计局部ER模式：具
7、体过程如图5-23所示 综合成全局ER模式：具体过程如图5-24所示 全局ER模式的优化,ER模型到关系模型的转换,规则5-1（实体类型的转换） 规则5-2（联系类型的转换） 规则5-2-1（二元联系类型的转换） 规则5-2-2（一元联系类型的转换） 规则5-2-3（三元联系类型的转换）,转换实例,对于例5-1的二元联系类型的ER图结构 工厂里车间与产品存在着1:1联系（图5-10） 车间（车间号，车间名，电话，产品号，月计划量） 产品（产品号，产品名，规格） 工厂里部门与职工存在着1:N联系 （图5-11） 部门（部门号，部门名，电话） 职工（工号，姓名，性别，年龄，部门号，工资） 工厂里产
8、品与零件的组成之间有M:N联系（图5-12） 产品（产品号，产品名，规格） 零件（零件号，零件名，库存量） 零件（零件号，零件名，库存量）,转换实例,对于例5-2的一元联系类型的ER图结构 运动员名次之间存在着1:1联系（图5-13） 运动员（编号，姓名，性别，名次，上一名次编号，下一名次编号） 职工之间存在上下级联系，即1:N联系（图5-14） 职工（工号，姓名，年龄，性别，经理工号） 工厂的零件之间存在着组合关系（M:N联系）（图5-15） 零件（零件号，零件名，规格） 组成（零件号，子零件号，数量）,转换实例,对于例5-3的三元联系的ER图结构（图5-16） 可转换成四个关系模式 仓库（
9、仓库号，仓库名，地址） 商店（商店号，商店名） 商品（商品号，商品名） 进货（商店号，商品名，仓库号，日期，数量）,采用ER模型的逻辑设计步骤,导出初始关系模式 规范化处理 模式评价 模式修正,图书发行系统的ER模型及转换,余洁学员为某出版社设计了图书发行信息管理系统，数据涉及到图书、作者、开印、入库、客户和发行员等信息,图书发行系统的ER模型及转换,该ER图有6个实体类型 图书（图书编号，书名，定价，包本数，开本，统一书号，库存量） 作者（作者编号，姓名，性别，地址，电话） 开印单（印单号，开单日期，定价，印数，制单人） 入库单（入库单号，日期，送书单位，数量，包本数，版印次） 发行员（发行
10、员代号，姓名，电话） 客户（客户编号，名称，地址，开户行，账号，税号，收款方式）,图书发行系统的ER模型及转换,图5-22的ER图可转换成10个关系模式 图书（图书编号，书名，定价，包本数，开本，统一书号，库存量） 作者（作者编号，姓名，性别，地址，电话） 开印单（印单号，开单日期，图书编号，定价，印数，制单人） 入库单（入库单号，日期，送书单位，数量，包本数，版印次，图书编号） 发行员（发行员代号，姓名，电话） 客户（客户编号，名称，地址，开户行，账号，税号，收款方式） 订购（订购单号，日期，数量，客户编号，图书编号，发行员代号） 出库（出库单号，日期，数量，包本数，客户编号，图书编号） 收
11、款（收款单号，金额，收款日期，客户编号，图书编号） 编著（作者编号，图书编号，日期，备注）,证券业务系统的ER模型,曹玉峰学员为证券营业网点设计的业务信息管理系统，对客户、资金、证券和业务活动进行了管理,库存管理系统的ER模型,余梅学员为上海闵行区物资供应公司设计了库存管理信息系统，对货物的库存、销售等业务活动进行管理,公司车队信息系统的ER模型,马越学员为某货运公司设计了车队信息管理系统，对车辆、司机、维修、保险、报销等信息和业务活动进行管理,小 结,本章介绍数据库设计的全过程，重点介绍数据库结构的概念设计和逻辑设计 概念设计是设计能反映用户需求的数据库概念结构，即概念模式。概念设计使用的方法主要是ER方法，设计ER模型，画ER图。ER模型要得到用户的认可才能正确确定下来 逻辑设计的主要任务是把ER模型转换成关系模型。这个转换是有固定的转换规则,
