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1、数据库原理与应用,（Oracle版）,人民邮电出版社,2,第7章 数据库设计,7.1 什么是数据库设计 7.2 数据库设计过程 7.3 数据库设计实例,7.1 什么是数据库设计,数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）,人民邮电出版社,3,7.2 数据库设计过程,数据库设计过程 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 数据库运行与维护,人民邮电出版社,4,独立于任何数据库管理系统,与选用的DBMS密切相关,7.2 数据库设计过程,数据库设计基本思想 过程迭代和
2、逐步求精，整个设计过程是六个阶段的不断重复。,人民邮电出版社,5,7.2 数据库设计过程,1）需求分析 详细准确地了解数据库应用系统的运行环境和用户需求, 通过各种调查方式，明确用户的使用要求。调查的重点是“数据”和“处理”。 开发的目的是什么 用户需要从数据库中得到的数据信息是什么 输出这些信息采用何种方式或格式 形成需求分析的标准化文档 数据字典描述数据需求; 数据流图描述处理需求。,人民邮电出版社,6,7.2 数据库设计过程,需求分析步骤： 需求调查 需求分析过程 需求分析说明书,人民邮电出版社,7,7.2 数据库设计过程,需求分析的重点 调查的重点是“数据”和“处理”，获得用户对数据库
3、要求 信息要求：在数据库中保存哪些数据 处理要求：处理功能、响应时间、处理方式 安全性与完整性要求,人民邮电出版社,8,7.2 数据库设计过程,调查用户需求的具体步骤 调查组织机构情况：设置权限 调查各部门的业务 在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求。 确定新系统的边界,人民邮电出版社,9,7.2 数据库设计过程,分析和表达用户需求 数据流程图：表达数据和处理过程的关系,人民邮电出版社,10,数据流程图要表述出数据来源、数据处理、数据输出以及数据存储，反映了数据和处理的关系。,7.2 数据库设计过程,分析和表达用户需求 数据字典 数据字典是关于数据库中数据的描述，是元数据，而
4、不是数据本身 数据字典的内容 数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理过程,人民邮电出版社,11,2.4 数据库的设计方法,人民邮电出版社,12,7.2 数据库设计过程,2）概念设计 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型 用E-R图表示出来,人民邮电出版社,13,7.2 数据库设计过程,系、教师、学生和课程间的联系 确定出实体与实体间联系,人民邮电出版社,14,7.2 数据库设计过程,教学管理的E-R模型,人民邮电出版社,15,7.2 数据库设计过程,概念结构设计方法（常用策略）,人民邮电出版社,16,7.2 数据库设计过程,自底向上设计概念结构的步骤 第1
5、步：抽象数据并设计局部视图 第2步：集成局部视图，得到全局概念结构,人民邮电出版社,17,7.2 数据库设计过程,建立E-R模型的原则 相对原则 建立概念模型的过程是对现实世界的抽象过程，对于同一对象，不同的人抽象的结果可能不同。 简单原则，为了简化模型现实世界的事物能作为属性对待的，尽量归为属性处理 属性和实体间没有一定的界限，属性在含义上是不可分的数据项，不再具有需要描述的性质,人民邮电出版社,18,7.2 数据库设计过程,E-R模型的设计过程 对于复杂系统建立概念模型时，按照先局部后总体的思路进行 选择局部应用，设计子系统的局部E-R模型,人民邮电出版社,19,7.2 数据库设计过程,E
6、-R模型的设计过程 将局部E-R集成全局E-R模型 各分E-R图存在冲突 各个分E-R图之间必定会存在许多不一致的地方 合并分E-R图的主要工作与关键 合理消除各分E-R图的冲突,人民邮电出版社,20,7.2 数据库设计过程,设计过程中解决三类冲突,人民邮电出版社,21,7.2 数据库设计过程,建立E-R模型举例 假设一个企业应用包括人员管理、生产管理、设备管理等功能模块。其中：人员管理需要记录职工编号、职工姓名、职务（干部/工人）、年龄、性别等。一个职工工作于一个部门，一个部门有若干职工。对于部门应记录各部门的编号、部门名称、负责人、电话等信息。,人民邮电出版社,22,7.2 数据库设计过程
7、,建立E-R模型举例人员管理的E-R图,人民邮电出版社,23,7.2 数据库设计过程,建立E-R模型举例设备管理的E-R图,人民邮电出版社,24,7.2 数据库设计过程,建立E-R模型举例生产管理的E-R图,人民邮电出版社,25,7.2 数据库设计过程,建立E-R模型举例将局部E-R模型集成全局E-R模型,人民邮电出版社,26,7.2 数据库设计过程,E-R模型的设计过程（小结）,人民邮电出版社,27,7.2 数据库设计过程,3）逻辑结构设计 任务 将概念设计结果转换为DBMS支持的数据模型，对其进行优化 步骤,人民邮电出版社,28,7.2 数据库设计过程,3）逻辑结构设计 由E-R图转换为关
8、系模式 设计数据完整性 数据模型的规范化,人民邮电出版社,29,7.2 数据库设计过程,E-R模型转换为关系模型的方法 对于实体、联系以及实体间类型的不同，需要采取不同的转换方法 实体的转换 实体间联系的转换 一对一联系 一对多联系 多对多联系 主键的定义,人民邮电出版社,30,7.2 数据库设计过程,实体的转换 一个实体转换为一个关系模式 实体的属性就是关系模式的属性 实体的键就是关系的主键 例如：教学管理系统中共有教师、系、学生和课程四个实体，它们转换为关系模式后分别为： 教师（教师号，姓名，专业，职称，性别，年龄） 系（系号，系名，系主任，电话） 学生（学号，姓名，性别，出生日期，专业，
9、照片） 课程（课程号，课程名，学时，类别）,人民邮电出版社,31,7.2 数据库设计过程,一对一联系的转换 方法一：联系转换为独立的关系模式 关系的属性与该联系相连的两实体的主键及联系本身的属性 关系的主键任一方实体的码 方法二：将联系与一端的实体的关系模式合并 合并后关系的属性加入对应关系的码和联系本身的属性 合并后关系的码不变,人民邮电出版社,32,7.2 数据库设计过程,一对一联系的转换建立独立的关系模式 实体对应关系模式分别为： 班级（班号，专业，人数） 班长（学号，姓名，专长） 联系 管理（班号，学号）,人民邮电出版社,33,7.2 数据库设计过程,一对一联系的转换合并到实体关系模式
10、 将联系合并到某一关系模式，把联系自身的属性及另一关系模式的主键加入该关系模式。 将联系“管理”合并到实体“班级”对应的模式后为： 班级（班号，专业，人数，学号） 联系“管理”也可以合并到实体“班长”对应的模式 班长（学号，姓名，专长，班号）,人民邮电出版社,34,7.2 数据库设计过程,一对多联系的转换 方法一：联系转换为独立的关系模式 关系的属性与该联系相连的两实体的键及联系 本身的属性 关系的主键 n 方实体的键 方法二：将联系与n端的实体的关系模式合并 合并后关系的属性在n端关系中加入1端关系的主键 （作为其外键）和联系本身的属性 合并后关系的主键不变,人民邮电出版社,35,7.2 数
11、据库设计过程,一对多联系的转换建立独立的关系模式 实体对应的关系模式 系（系号，系名，系主任，电话） 教师（教师号，姓名，专业，职称，性别，年龄） 联系对应的关系模式 管理（教师号，系号）,人民邮电出版社,36,7.2 数据库设计过程,一对多联系的转换合并到实体关系模式 只能合并到“多”的一端 实体对应的关系模式 系（系号，系名，系主任，电话） 教师（教师号，姓名，专业，职称，性别，年龄） 合并到实体“教师”后 教师（教师号，姓名，专业，职称，性别，年龄，系号）,人民邮电出版社,37,7.2 数据库设计过程,多对多联系的转换 联系只能转换为独立模式 模式的属性由联系本身的属性及两个实体的键构成
12、 主键由两端实体的键组合而成,人民邮电出版社,38,7.2 数据库设计过程,多对多联系的转换建立独立的关系模式 课程（课程号，课程名，学时，类别） 学生（学号，姓名，性别，专业，出生日期，照片） 选修（学号，课程号，分数）,人民邮电出版社,39,系（系号，系名，系主任，电话）,学生（学号，姓名，性别，出生日期，专业，照片）,课程（课程号，课程名，学时，类别）,教师（教师号，姓名，专业，职称，性别，年龄）,选修（学号，课程号，分数）,课程评价（教师号，课程号，评价）,管理（教师号，系号）,注册（学号，系号）,7.2 数据库设计过程,数据完整性设计 实体完整性 域完整性 参照完整性 用户自定义完整
13、性,人民邮电出版社,41,7.2 数据库设计过程,关系模式的规范化 判断设计的关系模式是否符合3NF 如果不符合要进行分解，使其满足3NF,人民邮电出版社,42,7.2 数据库设计过程,4）数据库物理设计阶段 为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构，为数据模型选择合理的存储结构和存取方法， 决定存取路径和分配存取空间等。,人民邮电出版社,43,7.2 数据库设计过程,5）数据库实施阶段 运用DBMS提供的数据库语言（如SQL），根据逻辑设计和物理设计的结果 建立数据库； 编制与调试应用程序； 组织数据入库； 进行试运行；,人民邮电出版社,44,7.2 数据库设计过程,6）数据库运行和维
14、护阶段 数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行； 在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。,人民邮电出版社,45,7.3 数据库设计实例,数据库设计实例 1）问题概述,人民邮电出版社,46,7.3 数据库设计实例,数据库设计实例 该系统数据模型包含的数据实体有： (1)供应商(Supplier)：为该公司提供商品的公司。 (2)商品(Goods)：该公司经营的商品。 (3)客户(Customer)：该公司提供服务的厂家。 (4)员工(Employee)：该公司的员工。 (5)运输商(Transporter)：为该公司提供运输服务的公司。 (6)销售订单(Sell_Orde
15、r)：该公司与用户签定的销售合同。 (7)采购订单(Purchase_Order)：该公司与供应商签定的采购合同。,人民邮电出版社,47,7.3 数据库设计实例,数据库设计实例,人民邮电出版社,48,7.3 数据库设计实例,数据库设计实例 2）数据实体的E-R图 这个实例包含的数据实体较多，联系较复杂，如果用一般的E-R图描述，幅面会比较大，对于这种问题，常常用一种E-R图的变形图来描述。在这种变形图中，实体及其属性用一个矩形框描述，实体名称标注在矩形框的顶部，实体关键字用*标出，并紧跟在实体名称后面，实体属性依次标注。实体间的联系省略菱形框，只用连线，并在连线的两端标注联系类型。,人民邮电出
16、版社,49,7.3 数据库设计实例,数据库设计实例 3）数据表设计示例 以员工、销售订单、商品以及部门4个数据实体及其相互间的联系为例，说明这种转换过程。 (1)“员工”实体到关系模式的转换 “员工”实体有9个属性，Employee_ID是其关键属性，该实体与“销售订单”实体间有一个1:n的联系。此外，与“部门”实体间有一个n:1的联系，为描述这种联系，需要增加一个外部关键字Department_ID。 (2)“部门”实体到关系模式的转换 “部门”实体有4个属性，并且与“员工”实体有1:n的联系。,人民邮电出版社,50,7.3 数据库设计实例,数据库设计实例 (3)“销售订单”实体到关系模式的转换 “销售订单”实体包含Order_ID1等7个属性，还与“客户”等4个实体具有n:1的联系，为描述这种联系，需要增加4个外部关键字(实体中已列出了这4个外部关键字)。 (4)“商品”实体到关系模式的转换 “商品”实体包含6个属性，关键属性是“商品代码(Good
