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1、单元3_2 数据库的逻辑设计 (案例2),数据库应用技术（SQL Server 2008 R2）,数据库开发与维护-数据库逻辑设计,2,工作任务,概念模型 关系数据模型 将概念设计中所设计的IDEF1X模型转换为关系模型 根据需求分析的要求进行数据库的完整性设计和规范化处理,3,单元目标,能力目标 1.能够运用关系数据模型的基本知识将概念模型转换为关系模型。 2.能够根据完整性规则对关系模型进行实体完整性、参照完整性和用户定义完整性的设计。 3.能够应用关系规范化方法对关系模型进行规范化和优化。 4.培养用英文单词或英文缩写描述和识别属性的习惯。 知识目标 1.关系数据模型的组成要素和特点。
2、2.关系数据结构 3.关系的集合运算（并、交、差和笛卡尔积）。 4.关系的专门运算（投影、选择和连接）与应用。 5.关系数据实体完整性、参照完整性、用户定义完整性的概念及应用。 6.概念模型（联系方式1：1，1：n，n：m）到关系模型转换的基本方法。 7.关系规范化的基本概念和关系规范化的基本方法。 8.数据库逻辑设计有关英文术语。 素质目标 1.培养严谨的工作态度和工作作风。 2.培养较强的逻辑思维和抽象思维能力。,4,一、关系规范化,不规范：产生数据冗余，带来很多问题。 规范：提高数据的结构化、共享性、一致性和可操作性。 范式：规范化的程度，级别。 规范化：在关系数据库中的每个关系都需要进
3、行规范化，使之达到一定的规范化程度。,5,一、关系规范化,第一范式,1,第二范式,2,第三范式,3,BC范式,4,6,（一）第一范式1NF（First Normal Form）,定义：设R是一个关系，R的所有属性不可再分，即原子属性。记作：R1NF 例如：设一个通信录，电话属性可以再分，达不到1NF。 问题：电话属性可以再分，不是二维表，不够1NF,7,（一）第一范式1NF（First Normal Form）,解决方法1：在属性上展开,（一）第一范式1NF（First Normal Form）,解决方法2：分解为二个关系,（二）第二范式2NF（Second Normal Form）,定义 设
4、R是一个关系，其所有非主属性完全函数依赖每个候选关键字 记作R2NF 或：取消部分函数依赖。 假设：有一个教师授课的关系模式。 教师授课（职工号,姓名,性别,职称,住址,课程号,课程名,学分,评价） 主键（候选键）：职工号,课程号。,H1此列原数据改为现在的数据,10,（二）第二范式2NF（Second Normal Form）,存在问题 数据冗余：不同课程同一任教的教师名、职称、住址等存在大量重复（表左边的灰色区域），不同教师同一课程的课程名与学分等大量重复（表右边的灰色区域）。 更新异常：冗余带来更新的不一致。如教师张文娟更新职称或地址，课程数据库开发与维护更新名称或学分，多次输入可能因表
5、达方式不同、遗漏或者失误带来不一致。 插入异常：没有上课的教师的主属性课程号无值将不允许插入。 删除异常：删除某一课程，致使删除有关教师的信息。,11,（二）第二范式2NF（Second Normal Form）,问题原因：关系属性之间存在部分函数依赖，达不到2NF。 所有非主属性姓名、性别、职称、课程名、学分和教学评价函数依赖主键（职工号,课程号），但是存在主键的一部分“课程号”就可以决定课程名和学分的情况，即非主属性课程名和学分部分函数依赖主键（候选键），依赖关系表现如下。 （职工号，课程号）课程名，学分 （课程号）课程名，学分,12,（二）第二范式2NF（Second Normal Fo
6、rm）,解决办法：对关系进行拆分，原则是概念单一，数据完整（无损） 教师授课（职工号,姓名,性别,职称,住址,课程号,课程名,学分,评价） 上述达不到2NF的关系分解如下： 联系类型 关系分解 多 教师（职工号,姓名,性别,职称,住址） 对 授课（职工号,课程号,评价） 多 课程（课程号,课程名,学分）,13,（二）第二范式2NF（Second Normal Form）,教师（职工号,姓名,性别,职称,住址） 授课（职工号,课程号,评价） 课程（课程号,课程名,学分）,教师情况关系 教师授课关系 课程情况关系,14,（三）第三范式3NF（Third Normal Form）,定义 设R是一个关
7、系，其所有非主属性都不传递函数依赖每个候选键。 或：取消传递函数依赖 记作R3NF 假设：图书管理系统中读者的关系模式。 读者（读者号,姓名,类型编号,类型名称,限借数量,限借天数,借阅数量） 主键（候选键）：读者号,15,（三）第三范式3NF（Third Normal Form）,存在问题 数据冗余：同一读者类型的多位（试想有上万名学生）读者对应的类型名称、限借数量和限借天数等数据存在大量重复（表灰色区域）。 更新异常：冗余带来更新的不一致。如果要修改限借数量、限借天数可能要改上万处，很可能造成失误。 插入异常：在某种读者类型没有对应读者的情况下，不允许插入。 删除异常：如果某类型的读者只有
8、一位，则该读者被删除将致使删除对应的读者类型。,16,（三）第三范式3NF（Third Normal Form）,问题原因：关系属性之间存在传递函数依赖，达不到3NF。 主键“读者号”决定属性“类型编号”，而“类型编号”决定非主属性“类型名称”、“限借数量”和“限借天数”，即这些非主属性通过“类型编号”传递函数依赖主键（候选键）“读者编号”，依赖关系表现如下。 读者号类型编号，类型编号（类型名称、限借数量、限借天数）， 类型编号 读者号,17,（三）第三范式3NF（Third Normal Form）,解决办法：对关系进行拆分，原则是概念单一，数据完整（无损） 读者（读者号,姓名,类型编号,类
9、型名称,限借数量,限借天数,借阅数量） 上述达不到2NF的关系分解如下： 联系类型 关系分解 多 读者（读者号,姓名,类型编号,借阅数量）PK：读者号 FK：类型编号 对 所属类型（读者号,类型编号） 此联系可以通过在多端加外键省略 一 读者类型（类型编号,类型名称,限借数量,限借天数）PK：类型编号,18,（三）第三范式3NF（Third Normal Form）,读者（读者号,姓名,类型编号,借阅数量）PK：读者号 FK：类型编号 读者类型（类型编号,类型名称,限借数量,限借天数）PK：类型编号,读者关系 读者类型关系,19,（四）BC范式BCNF（BoyceCodd Normal For
10、m）,定义 设R是一个关系，其所有所有属性都不传递依赖每个候选关键字， 记作：RBCNF。 说明 由于关系规范化理论较深，此处不再赘述，读者可以根据实际设计加以体会。,20,二、图书管理数据库逻辑设计,信息世界 机器世界 （概念模型：IDEF1X） （数据模型：关系模型）,21,二、图书管理数据库逻辑设计,独立实体：读者类型、读者、出版社、图书 从属实体：罚款、图书修复 直接转换为关系，实体的属性就是关系的属性，实体的主键就是关系的主键,22,二、图书管理数据库逻辑设计,确定联系标识联系：读者与罚款、图书与图书修复（迁移为主属性） 确定联系非标识联系（强制）：读者类型与读者（迁移为非主属性）
11、确定联系非标识联系（非强制）：出版社与图书（设置为允许空） Visio建立IDEF1X概念模型已经自动将父实体的主键迁移到子实体中作为主属性外键（FK）或者非主属性外键（FK） 或者设置为允许空。,23,二、图书管理数据库逻辑设计,不确定联系：读者与图书 Visio建立IDEF1X概念模型时建立了一个关联实体“借阅”，并在建立父实体“读者”和关联实体“借阅”，父实体“图书”和关联实体“借阅”之间的标识联系时，分别将父实体的主键迁移到关联实体中作为组合主键（PK），本身成为其外键（FK）。,24,二、图书管理数据库逻辑设计,分析图书管理系统数据库每个关系的属性之间的依赖关系，均达到了3NF。其中
12、，分解的实体“读者”和“读者类型”、“图书”和“出版社”消除了传递函数依赖，使得关系达到了3NF。 （1）读者类型：ReaderType（TypeID,Typename,LimitNum,LimitDays,DelayFine,LostFine） PK：TypeID （2）读 者：Reader（RID,Rname,TypeID,Lendnum,Address,TEL,EMAIL） PK：RID FK：TypeID （3）罚 款：Fine（RID,FineID,FineReason,Fines,FineDate） PK：RID+FineID FK：RID （4）出 版 社：PublishingH
13、ouse（PHID,Publisher,Address,TEL,EMAIL,contacts） PK：PHID （5）图 书：Book（BID,Bname,PHID,Author,PubDate,Price,LentOut,Abstract） PK：BID FK：PHID （6）图书修复：BookRepaire（BID,RepaireID,DamagedCondition,DamageCauses,RepairContent, DateOfRepairing,CostOfRepairing） PK：RID+RepaireID FK：BID （7）借 阅：Borrow（RID,BID,LendD
14、ate,ReturnDate） PK：RID+BID+LendDate FK：RID,BID,25,关系模型和数据库逻辑设计小结,26,关系模型和数据库逻辑设计小结,一、关系模型 1.数据结构 基本定义：二维表 基本术语：关系、元组、属性、候选键、主键、外键、主属性、非主属性、关系模式 2. 操作集合 传统的集合运算：并，交，差，笛卡尔积。 专门的关系运算：A(R)投影，F(t) (R)选择，R S 自然连接。 3.完整性约束 实体：主键PK； 域：数据类型等 参照：外键FK； 用户定义：CHECK 逻辑表达式、函数和存储过程等。,27,关系模型和数据库逻辑设计小结,二、ER模型到关系模型的转换 实体关系：直接转换，实体的属性就是关系的属性 联系关系： 1对1：与任意端合并，加入另一端主键和联系的属性。 1对n：与n端合并，加入1端实体的主键和联系的属性。 m 对n ：转换成一个关系，加两端实体的主键和联系的属性。 三、关系规范化 1NF：原子属性 2NF：不存在部分函数依赖 3NF：不存在传递函数依赖,28,Thank You !,
