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1、7/26/20241第第2章章关系数据库基本原理关系数据库基本原理1关系数据库基本原理7/26/20242本章内容本章内容n2.1关系数据库概述关系数据库概述n2.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理n2.3关系模式的分解关系模式的分解n2.4关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束n2.5数据库的设计方法数据库的设计方法2关系数据库基本原理7/26/202432.1关系数据库概述关系数据库概述n关系数据模型关系数据模型数据模型的任务是描述现实世界中的实体及其联系。关系数据模型的任务是描述现实世界中的实体及其联系。关系数据模型就是采用一个有序数组描述实体及其属性，用这种数据模型就是采用一个有
2、序数组描述实体及其属性，用这种有序数组的集合描述一个实体集合，而采用定义在两个集合有序数组的集合描述一个实体集合，而采用定义在两个集合上的关系反映不同实体间的联系。上的关系反映不同实体间的联系。部部门编号号部部门名称名称员工工编号号员工姓名工姓名性性别住址住址D001总经理理办E001钱达理达理男男东风路路78号号D001总经理理办E002东方牧方牧男男五一北路五一北路25号号D002市市场部部E003郭文斌郭文斌男男公司集体宿舍公司集体宿舍D003销售部售部E004肖海燕肖海燕女女公司集体宿舍公司集体宿舍D004仓储部部E005张明明华男男韶山北路韶山北路55号号表表2-1 关系模型示例关系
3、模型示例3关系数据库基本原理7/26/202442.1关系数据库概述关系数据库概述n关系数据库基本概念关系数据库基本概念定义：关系数据库就是一些相关的二维表和其他数据库定义：关系数据库就是一些相关的二维表和其他数据库对象的集合。对象的集合。在这个定义中明确，关系数据库中的所有信息都存储在在这个定义中明确，关系数据库中的所有信息都存储在二维表格中；一个关系数据库可能包含多个表；除了这种二二维表格中；一个关系数据库可能包含多个表；除了这种二维表外，关系数据库还包含一些其他对象，如视图等。维表外，关系数据库还包含一些其他对象，如视图等。关系模型的基本概念关系模型的基本概念:1关系关系一个关系就是一张
4、二维表，通常将一个没有重复行、重一个关系就是一张二维表，通常将一个没有重复行、重复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。4关系数据库基本原理7/26/202452.1关系数据库概述关系数据库概述2元组元组二维表的每一行在关系中称为元组二维表的每一行在关系中称为元组(Tuple)。一行描述了。一行描述了现实世界中的一个实体，或者描述了不同实体间的一种联系。现实世界中的一个实体，或者描述了不同实体间的一种联系。3属性属性二维表的每一列在关系中称为属性二维表的每一列在关系中称为属性(Attribute)，每个属，每个属性都有一个属性名，各个
5、属性的取值称为属性值。每个属性性都有一个属性名，各个属性的取值称为属性值。每个属性有一定的取值范围，称为值域。有一定的取值范围，称为值域。4关键字关键字关系中能惟一区分、确定不同元组的属性或属性组合，关系中能惟一区分、确定不同元组的属性或属性组合，称为该关系的一个关键字。关键字又称为键或码称为该关系的一个关键字。关键字又称为键或码(Key)。5关系数据库基本原理7/26/202462.1关系数据库概述关系数据库概述5外部关键字外部关键字如果关系中某个属性或属性组合并非关键字，但却是另如果关系中某个属性或属性组合并非关键字，但却是另一个关系的主关键字，则称此属性或属性组合为本关系的外一个关系的主
6、关键字，则称此属性或属性组合为本关系的外部关键字或外键部关键字或外键(ForeignKey)。在关系数据库中，用外部关。在关系数据库中，用外部关键字表示两个表间的联系。键字表示两个表间的联系。6关系数据库基本原理7/26/202472.1关系数据库概述关系数据库概述n关系数据库基本特征关系数据库基本特征有坚实的理论基础有坚实的理论基础数据结构简单、易于理解数据结构简单、易于理解对用户提供了较全面的操作支持对用户提供了较全面的操作支持得到了众多开发商的支持得到了众多开发商的支持7关系数据库基本原理7/26/202482.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理n关系的数学定义关系的数学定义1集合集
7、合集合没有严格的形式定义，一般说来，集合是与某一研集合没有严格的形式定义，一般说来，集合是与某一研究过程相关的一类对象的整体，这些对象称为集合的元素。究过程相关的一类对象的整体，这些对象称为集合的元素。2元组元组几个元素组成的一个有序组称为一个元组，通常元组用几个元素组成的一个有序组称为一个元组，通常元组用圆括号括起来的一些元素表示，元素间使用逗号分隔。圆括号括起来的一些元素表示，元素间使用逗号分隔。例如例如(3，5，6)和和(E001,钱达理钱达理,男男,东风路东风路78号号)是元组的是元组的例子。例子。在关系数据库中，可以把一个表的每一行看作一个元组。在关系数据库中，可以把一个表的每一行看
8、作一个元组。8关系数据库基本原理7/26/202492.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理3集合的笛卡尔乘积集合的笛卡尔乘积设设A1、A2、An为任意集合，为任意集合，A1、A2、An的笛的笛卡尔乘积记做：卡尔乘积记做：A1A2An,并且定义并且定义D=A1A2An=(a1，a2，an)|aiAi，i=1，2，n，其中，其中(a1，a2，an)是一个元组，它的每个元素是一个元组，它的每个元素ai取自对应的集合取自对应的集合Ai。例如，设例如，设A=1，2，B=a，b，则，则AB=(1，a)，(1，b)，(2，a)，(2，b)。4关系关系关系是一个集合，其组成元素是元组而不是组成元组的关系是
9、一个集合，其组成元素是元组而不是组成元组的元素。元素。9关系数据库基本原理7/26/2024102.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理n关系运算关系运算对二维表格进行运算的机制。对二维表格进行运算的机制。1并并设设A、B同为同为n元关系，则元关系，则A、B的并也是一个的并也是一个n元关系，记元关系，记作作AB。2交交设设A、B同为同为n元关系，则元关系，则A、B的交也是一个的交也是一个n元关系，记元关系，记作作AB。AB包含了所有同属于包含了所有同属于A、B的元组。的元组。3差差设设A、B同为同为n元关系，则元关系，则A、B的差也是一个的差也是一个n元关系，记元关系，记作作A-B。A-B包
10、含了所有属于包含了所有属于A但不属于但不属于B的元组。的元组。10关系数据库基本原理7/26/2024112.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理例例2-1设设A=(湖南，长沙湖南，长沙)，(河北，石家庄河北，石家庄)，(陕西，西陕西，西安安)，B=(湖北，武汉湖北，武汉)，(广东，广州广东，广州)，(广东，深圳广东，深圳)，(陕西，西安陕西，西安)，求，求AB、AB、A-B。显然，显然，A、B是表示城市和所在省的关系。是表示城市和所在省的关系。AB=(湖南，长沙湖南，长沙)，(河北，石家庄河北，石家庄)，(陕西，西安陕西，西安)，(湖北，武汉湖北，武汉)，(广东，广州广东，广州)，(广东，
11、深圳广东，深圳)AB=(陕西，西安陕西，西安)A-B=(湖南，长沙湖南，长沙)，(河北，石家庄河北，石家庄)11关系数据库基本原理7/26/2024122.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理4连接连接设设A是一个包含是一个包含m个元组的个元组的k1元关系，元关系，B是一个包含是一个包含n个元个元组的组的k2元关系，则元关系，则A、B的连接是一个包含的连接是一个包含mn个元组的个元组的k1+k2元关系，记作元关系，记作AB。5投影投影设设R=R(A1，A2，An)是一个是一个n元关系，元关系，i1，i2，im是是1，2，n的一个子集，并且的一个子集，并且i1i2im，定，定义：义：称称(R)
12、是是R在上的一个投影。在上的一个投影。6选择选择设设R=(a1，a2，an)是一个是一个n元关系，元关系，S是关于是关于(a1，a2，an)的一个条件，的一个条件，R中所有满足中所有满足S条件的元组组成的条件的元组组成的子关系子关系S(R)，称为，称为R的一个选择。的一个选择。12关系数据库基本原理7/26/2024132.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理例例2-2设设R1=R1(姓名姓名,性别性别)=(钱达钱达理理,男男)，(东方牧东方牧,男男)，R2=R2(所在单位，所在单位，住址住址)=(总经理办总经理办,东东风路风路78号号)，(销售部销售部,五一北路五一北路25号号)，求，求(
13、1)R=R1R2。(2)R在在(姓名，所姓名，所在单位，住址在单位，住址)的投影。的投影。(3)根据表根据表2-1，求求R关系的一个选择。关系的一个选择。解：解：(1)R=(钱达理钱达理,男男,总经理办总经理办,东风路东风路78号号)，(钱达钱达理理,男男,销售部销售部,五一北路五一北路25号号)，(东方牧东方牧,男男,总经总经理办理办,东风路东风路78号号)，(东方牧东方牧,男男,销售部销售部,五一北路五一北路25号号)。R是一个包含是一个包含4个元组的个元组的4元关系。元关系。(2)根据投影的定义，只需对上面得到的根据投影的定义，只需对上面得到的R关系的每关系的每个元组删掉性别属性即可，所
14、以个元组删掉性别属性即可，所以(R)=(钱达理钱达理,总经理办总经理办,东风路东风路78号号)，(钱达理钱达理,销售部销售部,五一北路五一北路25号号)，(东方牧东方牧,总经理办总经理办,东风东风路路78号号)，(东方牧东方牧,销售部销售部,五一北路五一北路25号号)(3)根据表根据表2-1，钱达理是总经理办的，住在东风路，钱达理是总经理办的，住在东风路78号，东方牧也是总经理办的，住在五一北路号，东方牧也是总经理办的，住在五一北路25号，号，R关系中只有一个元组反映的情况正确，其余元组关系中只有一个元组反映的情况正确，其余元组数据错误，应删掉，根据该条件数据错误，应删掉，根据该条件(即符合表
15、即符合表2-1的描的描述述)所得到的一个选择是：所得到的一个选择是：R(S)=(钱达理钱达理,总经理办总经理办,东风路东风路78号号)13关系数据库基本原理7/26/2024142.3关系模式的分解关系模式的分解n引例：表引例：表2-2关系模型存在如下关系模型存在如下3方面的问题。方面的问题。插入异常插入异常删除异常删除异常数据冗余与更新异常数据冗余与更新异常供供应商代商代码供供应商名称商名称联系人系人商品名称商品名称订货数量数量单价价S001华科科电子有限子有限公司公司施施宾彬彬笔笔记本本计算机算机109800.00S001华科科电子有限子有限公司公司施施宾彬彬激光打印机激光打印机52800
16、.00S002湘江湘江计算机外算机外设公司公司方方胜力力笔笔记本本计算机算机510200.00S003韦力力电子子实业公司公司周昌周昌喷墨打印机墨打印机5480.00S003韦力力电子子实业公司公司周昌周昌交交换机机28500.00表表 2-2 一个不好的关系模式一个不好的关系模式14关系数据库基本原理7/26/2024152.3关系模式的分解关系模式的分解要解决上述要解决上述3个问题，需要把表个问题，需要把表2-2进行分解，表中前进行分解，表中前3列列独立建立一个表，指定供应商代码作为关键字，并删除相同独立建立一个表，指定供应商代码作为关键字，并删除相同的行；后的行；后3列独立，引入供应商代
17、码列作为外键，并增加一列独立，引入供应商代码列作为外键，并增加一个订货日期列，供应商代码和订货日期的组合作为第个订货日期列，供应商代码和订货日期的组合作为第2个表个表的关键字。经过这样处理后，上述异常问题就完全解决了。的关键字。经过这样处理后，上述异常问题就完全解决了。15关系数据库基本原理7/26/2024162.3关系模式的分解关系模式的分解n函数依赖的基本概念函数依赖的基本概念定义定义1设设RR(A1,A2,An)是一个关系模式是一个关系模式(A1,A2,An是是R的属性的属性)，XA1,A2,An，YA1,A2,An，即，即X和和Y是是R的属性子集，的属性子集，T1、T2是是R的两个的
18、两个任意元组，即任意元组，即T1T1(A1,A2,An)，T2T2(A1,A2,An)，如果当，如果当T1(X)T2(X)成立时，总有成立时，总有T1(Y)T2(Y)，则称，则称X决定决定Y，或称，或称Y函数依赖于函数依赖于X。记为：。记为：XY。16关系数据库基本原理7/26/2024172.3关系模式的分解关系模式的分解定义定义2R，X，Y如定义如定义1所设，如果所设，如果XY成立，但对成立，但对X的的任意真子集任意真子集X1，都有，都有X1Y不成立，称不成立，称Y完全函数依赖于完全函数依赖于X，否则，称，否则，称Y部分函数依赖于部分函数依赖于X。定义定义3设设X，Y，Z是关系模式是关系模
19、式R的不同属性集，若的不同属性集，若XY(并且并且YX不成立不成立)，YZ，称，称X传递决定传递决定Z，或称，或称Z传递函传递函数依赖于数依赖于X。17关系数据库基本原理7/26/2024182.3关系模式的分解关系模式的分解n关系的规范化关系的规范化1.主属性与非主属性主属性与非主属性候选关键属性和关键属性候选关键属性和关键属性定定义义4设设关关系系模模式式R(A1,A2,An)，A1,A2,An是是R的的属属性性，X是是R的一个属性集，如果的一个属性集，如果X(A1,A2,An)，对于对于X的任意真子集的任意真子集X1，X1(A1,A2,An)都不成立，都不成立，则称属性集则称属性集X是关
20、系模式是关系模式R的一个候选关键属性。的一个候选关键属性。如果关系模式如果关系模式R只有一个候选关键属性，称这惟一的候选关键属性为只有一个候选关键属性，称这惟一的候选关键属性为关键属性，否则，应从多个候选关键属性中指定一个作为关键属性。关键属性，否则，应从多个候选关键属性中指定一个作为关键属性。习惯上把候选关键属性称为候选关键字，关键属性称为关键字。习惯上把候选关键属性称为候选关键字，关键属性称为关键字。主属性和非主属性主属性和非主属性定义定义5设设Ai是关系模式是关系模式R的一个属性，若的一个属性，若Ai属于属于R的某个候选关键属的某个候选关键属性，称性，称Ai是是R的主属性，否则，称的主属
21、性，否则，称Ai为非主属性。为非主属性。18关系数据库基本原理7/26/2024192.3关系模式的分解关系模式的分解2. 第1范式对关系模式的规范化要求分成从低到高不同的层次，分对关系模式的规范化要求分成从低到高不同的层次，分别称为第别称为第1范式、第范式、第2范式、第范式、第3范式、范式、Boyce-Codd范式、第范式、第4范式和第范式和第5范式。范式。定义定义6当关系模式当关系模式R的所有属性都不能分解为更基本的数的所有属性都不能分解为更基本的数据单位时，称据单位时，称R是满足第是满足第1范式的，简记为范式的，简记为1NF。例如，如果关于员工的关系中有一个工资属性，而工资例如，如果关于
22、员工的关系中有一个工资属性，而工资又由更基本的两个数据项基本工资和岗位工资组成，则这个又由更基本的两个数据项基本工资和岗位工资组成，则这个员工的关系模式就不满足员工的关系模式就不满足1NF。19关系数据库基本原理7/26/2024202.3关系模式的分解关系模式的分解3.第第2范式范式定义定义7如果关系模式如果关系模式R满足第满足第1范式，并且范式，并且R的所有非主的所有非主属性都完全依赖于属性都完全依赖于R的每一个候选关键属性，称的每一个候选关键属性，称R满足第满足第2范范式，简记为式，简记为2NF。4.第第3范式范式定义定义8设设R是一个满足第是一个满足第1范式条件的关系模式，范式条件的关
23、系模式，X是是R的的任意属性集，如果任意属性集，如果X非传递依赖于非传递依赖于R的任意一个候选关键字，的任意一个候选关键字，称称R满足第满足第3范式，简记为范式，简记为3NF。定理定理若关系模式若关系模式R符合符合3NF条件，则条件，则R一定符合一定符合2NF条件。条件。20关系数据库基本原理7/26/2024212.3关系模式的分解关系模式的分解5.Boyce-Codd范式范式定义定义9设设R是一个关系模式，若是一个关系模式，若R的每一个函数依赖关系的每一个函数依赖关系的左部都是的左部都是R的一个候选关键字，称的一个候选关键字，称R满足满足Boyce-Codd范式，范式，简记为简记为BCNF
24、。可以证明，可以证明，BCNF是比是比3NF更强的规范更强的规范(证明略证明略)，即符合，即符合BCNF条件的关系模式一定符合条件的关系模式一定符合3NF条件，但反过来却不成条件，但反过来却不成立。立。21关系数据库基本原理7/26/2024222.3关系模式的分解关系模式的分解n关系的分解关系的分解1.关系模式分解的一般问题关系模式分解的一般问题所谓关系模式的分解，就是对原有关系在不同的属性上所谓关系模式的分解，就是对原有关系在不同的属性上进行投影，从而将原有关系分解为两个或两个以上的含有较进行投影，从而将原有关系分解为两个或两个以上的含有较少属性的多个关系。少属性的多个关系。2.3NF分解
25、分解(1)如果如果R不满足不满足1NF条件，先对其分解，使其满足条件，先对其分解，使其满足1NF。对对R进行进行1NF分解的方法不是采用投影，而是直接将其复分解的方法不是采用投影，而是直接将其复合属性进行分解，用分解后的基本属性集取代原来的属性，合属性进行分解，用分解后的基本属性集取代原来的属性，以获得以获得1NF。22关系数据库基本原理7/26/202424如果一个关系模式如果一个关系模式R的所有属性都是的所有属性都是不可分的基本数据项不可分的基本数据项，则则R1NFn第一范式是对关系模式的最起码的要求。不满足第一范第一范式是对关系模式的最起码的要求。不满足第一范式的数据库模式不能称为关系数
26、据库式的数据库模式不能称为关系数据库n但是满足第一范式的关系模式并不一定是一个好的关系但是满足第一范式的关系模式并不一定是一个好的关系模式模式24关系数据库基本原理7/26/202425例例关系模式关系模式S-L-C(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)Sloc为学生住处，假设每个系的学生住在同一个地方为学生住处，假设每个系的学生住在同一个地方n函数依赖包括：函数依赖包括：(Sno,Cno)FGradeSnoSdept(Sno,Cno)PSdeptSnoSloc(Sno,Cno)PSlocSdeptSlocnS-L-C的码为的码为(Sno,Cno)nS-L-C满足第一范式。满足第
27、一范式。n非主属性非主属性Sdept和和Sloc部分函数依赖于码部分函数依赖于码(Sno,Cno)25关系数据库基本原理7/26/202426S-L-C不是一个好的关系模式不是一个好的关系模式n原因原因Sdept、Sloc部分函数依赖部分函数依赖于码。于码。n解决方法解决方法S-L-C分解为两个关系模式，以分解为两个关系模式，以消除这些部分函数依赖消除这些部分函数依赖SC（Sno，Cno，Grade）2NFS-L（Sno，Sdept，Sloc）2NFn关系模式关系模式SC的码为（的码为（Sno，Cno）n关系模式关系模式S-L的码为的码为Snon这样非主属性对码都是完全函数依赖这样非主属性对码
28、都是完全函数依赖26关系数据库基本原理7/26/2024273NF例：例：2NF关系模式关系模式S-L(Sno,Sdept,Sloc)中中函数依赖：函数依赖：SnoSdeptSdeptSnoSdeptSloc可得：可得：SnoSloc，即，即S-L中存在非主属性对码的传递函数依中存在非主属性对码的传递函数依赖，赖，S-L3NF传递传递27关系数据库基本原理7/26/2024283NFn解决方法解决方法采用投影分解法，把采用投影分解法，把S-L分解为两个关系模式，以消除传递分解为两个关系模式，以消除传递函数依赖：函数依赖：S-D（Sno，Sdept）D-L（Sdept，Sloc）S-D的码为的码
29、为Sno，D-L的码为的码为Sdept。n分解后的关系模式分解后的关系模式S-D与与D-L中不再存在传递依赖中不再存在传递依赖28关系数据库基本原理7/26/202429BC范式（范式（BCNF）n定义定义关系模式关系模式R1NF，若，若XY且且Y X时时X必含有码，则必含有码，则RBCNF。n等价于：每一个决定属性因素都包含码29关系数据库基本原理7/26/202430BCNF（续）（续）n若若RBCNF所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖所有的主属性对每一个不包含它的码，也是完全函所有的主属性对每一个不包含它的码，也是完全函数依赖数依赖没有任何属性完
30、全函数依赖于非码的任何一组属性nRBCNFR3NF充分不必要充分不必要30关系数据库基本原理7/26/202431BCNF（续）（续）例例关系模式关系模式C（Cno，Cno，Grade）nC3NFnCBCNF（所有属性完全函数依赖于码）（所有属性完全函数依赖于码）例例关系模式关系模式S（Sno，Sname，Sdept，Sage）n假定假定S有两个码有两个码Sno，Sname（假设无同名学生）（假设无同名学生）nS3NF。nSBCNF31关系数据库基本原理7/26/202432BCNF（续）（续）例例在关系模式在关系模式STJ（S，T，J）中，）中，S表示学生，表示学生，T表示教师，表示教师，J
31、表示课程。表示课程。函数依赖：函数依赖：(S，J)T，(S，T)J，TJ(S，J)和和(S，T)都是候选码都是候选码nSTJ3NF没有任何没有任何非主属性非主属性对码传递依赖或部分依赖对码传递依赖或部分依赖nSTJBCNFT是决定因素，是决定因素，T不包含码不包含码32关系数据库基本原理7/26/202433BCNF（续）（续）n解决方法：将解决方法：将STJ分解为二个关系模式：分解为二个关系模式：ST(S，T)BCNF，TJ(T，J)BCNF没有没有任何属性任何属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖对码的部分函数依赖和传递函数依赖33关系数据库基本原理7/26/2024342.4关系模型的完整
32、性约束关系模型的完整性约束n实体完整性实体完整性所所谓谓实实体体完完整整性性，就就是是一一个个关关系系模模型型中中的的所所有有元元组组都都是是惟惟一一的的，没没有有两两个个完完全全相相同同的的元元组组，也也就就是是一一个个二二维维表表中中没没有两个完全相同行，也称为行完整性。有两个完全相同行，也称为行完整性。n域完整性域完整性域完整性就是对表中列数据的规范，也称列完整性，用域完整性就是对表中列数据的规范，也称列完整性，用于限制列的数据类型、格式以及取值范围。于限制列的数据类型、格式以及取值范围。n参照完整性参照完整性当一个数据表中有外部关键字当一个数据表中有外部关键字(即该列是另外一个表的关即
33、该列是另外一个表的关键字键字)时，外部关键字列的所有值，都必须出现在其所对应时，外部关键字列的所有值，都必须出现在其所对应的表中，这就是参照完整性的含义的表中，这就是参照完整性的含义。n用户定义完整性用户定义完整性34关系数据库基本原理7/26/2024352.5数据库的设计方法数据库的设计方法n数据库设计过程数据库设计过程数据库设计过程一般包括：数据库设计过程一般包括：(1)需求分析需求分析(2)概念设计概念设计(3)逻辑设计逻辑设计(4)物理设计物理设计(5)实施与维护实施与维护见第二章见第二章P3335关系数据库基本原理7/26/2024362.5数据库的设计方法数据库的设计方法nE-R
34、模型及其到关系模型的转化模型及其到关系模型的转化E- -R模型模型关系模型关系模型对问题进行分析对问题进行分析转化转化图图2-2 E-R模型到关系模型的转化过程模型到关系模型的转化过程1独立实体到关系模型的转化独立实体到关系模型的转化一个独立实体转化为一个关系模型一个独立实体转化为一个关系模型(即一张关系表即一张关系表)，实体，实体码转化为关系表的关键属性，其他属性转化为关系表的属性，码转化为关系表的关键属性，其他属性转化为关系表的属性，注意根据实际对象属性情况确定关系属性的取值域。注意根据实际对象属性情况确定关系属性的取值域。36关系数据库基本原理7/26/2024372.5数据库的设计方法
35、数据库的设计方法例：例如对于图例：例如对于图2-3所示的学生实体，应将其转化为关系：所示的学生实体，应将其转化为关系：学生学生(学号学号,姓名姓名,民族民族,籍贯籍贯)其中下划线标注的属性表示关键字。其中下划线标注的属性表示关键字。学学生生学学号号民民族族籍籍贯贯姓姓名名图图2-3 学生实体的学生实体的E-R图图37关系数据库基本原理7/26/2024382.5数据库的设计方法数据库的设计方法21:1联系到关系模型的转化联系到关系模型的转化11经经理理公公司司领领导导姓姓名名住住址址出生年出生年月月电电话话民民族族名名称称电电话话类类型型注册地注册地图图2-4 1:1 联系到关系模型的转化联系
36、到关系模型的转化38关系数据库基本原理7/26/2024392.5数据库的设计方法数据库的设计方法对图对图2-4模型转化为关系模型：模型转化为关系模型：经理经理(姓名姓名,民族民族,住址住址,出生年月出生年月,电话电话,名称名称)公司公司(名称名称,注册地注册地,类型类型,电话电话,姓名姓名)其中名称和姓名分别是其中名称和姓名分别是“公司公司”和和“经理经理”两个关系模两个关系模式的关键字，在式的关键字，在“经理经理”和和“公司公司”两个关系中，为了表明两个关系中，为了表明两者间的联系，各自增加了对方的关键字作为外部关键字，两者间的联系，各自增加了对方的关键字作为外部关键字，当两个表中出现下面
37、的元组时，表明了张小辉是京广实业公当两个表中出现下面的元组时，表明了张小辉是京广实业公司的经理。司的经理。(张小辉张小辉,汉汉,北京前门大街北京前门大街156号号,48,68705633,京广实业京广实业公司公司)(京广实业公司京广实业公司,北京复兴门外大街北京复兴门外大街278号号,有限责任有限责任,65783265,张小辉张小辉)39关系数据库基本原理7/26/2024402.5数据库的设计方法数据库的设计方法31:n联系到关系模型的转化联系到关系模型的转化要转化要转化1:n联系，需要在联系，需要在n方方(即即1对多关系的多方对多关系的多方)实体表实体表中增加一个属性，将对方的关键字作为外
38、部关键字处理即可。中增加一个属性，将对方的关键字作为外部关键字处理即可。1n学学生生班班级级属属于于姓姓名名学学号号民民族族出生年出生年月月名名称称班班号号系系年年级级专专业业图图2-5 1:n关系到关系模型的转化关系到关系模型的转化40关系数据库基本原理7/26/2024412.5数据库的设计方法数据库的设计方法如图如图2-5所示，所示，“班级班级”与与“学生学生”的联系是的联系是1:n的联系，的联系，学生方是学生方是n方，对图方，对图2-5进行转化，得到关系模型：进行转化，得到关系模型：学生学生(学号学号,姓名姓名,民族民族,出生年月出生年月,班号班号)班级班级(班号班号,名称名称,年级年
39、级,系系,专业专业)在学生表中增加在学生表中增加“班级班级”中的关键字中的关键字“班号班号”作为外部作为外部关键字。关键字。41关系数据库基本原理7/26/2024422.5数据库的设计方法数据库的设计方法4m:n联系到关系模型的转化联系到关系模型的转化一个一个m:n联系要单独建立一个关系模式，分别用两个实体联系要单独建立一个关系模式，分别用两个实体的关键字作为外部关键字。的关键字作为外部关键字。学学习习mn学学生生学学号号姓姓名名出生年出生年月月民民族族课程号课程号课程名课程名学时数学时数课程课程成绩成绩图图2-6 m:n关系到关系模型的转化关系到关系模型的转化 42关系数据库基本原理7/2
40、6/2024432.5数据库的设计方法数据库的设计方法图图2-6描述的学生与课程的联系是描述的学生与课程的联系是m:n联系，将联系，将E-R图转化图转化为为3个关系：个关系：学生学生(学号学号，姓名，民族，出生年月，姓名，民族，出生年月)课程课程(课程号课程号，课程名，学时数，课程名，学时数)学习学习(学号学号，课程号课程号，成绩，成绩)43关系数据库基本原理7/26/2024472.5数据库的设计方法数据库的设计方法n数据库设计实例数据库设计实例1问题概述问题概述销售公司销售公司商品商品供应商供应商客户客户采购订单采购订单销售订单销售订单库存文件库存文件图图2-8某销售公司业务流程图某销售公
41、司业务流程图47关系数据库基本原理7/26/2024482.5数据库的设计方法数据库的设计方法该系统数据模型包含的数据实体有：该系统数据模型包含的数据实体有：(1)供应商供应商(Supplier)：为该公司提供商品的公司。：为该公司提供商品的公司。(2)商品商品(Goods)：该公司经营的商品。：该公司经营的商品。(3)客户客户(Customer)：该公司提供服务的厂家。：该公司提供服务的厂家。(4)员工员工(Employee)：该公司的员工。：该公司的员工。(5)运输商运输商(Transporter)：为该公司提供运输服务的公：为该公司提供运输服务的公司。司。(6)销售订单销售订单(Sell
42、_Order)：该公司与用户签定的销售合：该公司与用户签定的销售合同。同。(7)采购订单采购订单(Purchase_Order)：该公司与供应商签定的：该公司与供应商签定的采购合同。采购合同。48关系数据库基本原理7/26/2024492.5数据库的设计方法数据库的设计方法员工员工销售订单销售订单商品商品采购订单采购订单供应商供应商运输商运输商客户客户图图2-9数据实体之间的关系数据实体之间的关系49关系数据库基本原理7/26/2024502.5数据库的设计方法数据库的设计方法2数据实体的数据实体的E-R图图这个实例包含的数据实体较多，联系较复杂，如果用一这个实例包含的数据实体较多，联系较复杂
43、，如果用一般的般的E-R图描述，幅面会比较大，对于这种问题，常常用一图描述，幅面会比较大，对于这种问题，常常用一种种E-R图的变形图来描述。在这种变形图中，实体及其属性图的变形图来描述。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，实体关键字用键字用*标出，并紧跟在实体名称后面，实体属性依次标注。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。联系类型。50关系数据库基本原理7/26/2024512.5数
44、据库的设计方法数据库的设计方法3数据表设计示例数据表设计示例以员工、销售订单、商品以及部门以员工、销售订单、商品以及部门4个数据实体及其相互个数据实体及其相互间的联系为例，说明这种转换过程。间的联系为例，说明这种转换过程。(1)“员工员工”实体到关系模式的转换实体到关系模式的转换从图从图2-10和图和图2-11中看出，中看出，“员工员工”实体有实体有9个属性，个属性，Employee_ID是其关键属性，该实体与是其关键属性，该实体与“销售订单销售订单”实体间实体间有一个有一个1:n的联系。此外，与的联系。此外，与“部门部门”实体间有一个实体间有一个n:1的联的联系，为描述这种联系，需要增加一个
45、外部关键字系，为描述这种联系，需要增加一个外部关键字Department_ID，转换结果见表，转换结果见表2-8。51关系数据库基本原理7/26/2024522.5数据库的设计方法数据库的设计方法(2)“销售订单销售订单”实体到关系模式的转换实体到关系模式的转换“销售订单销售订单”实体包含实体包含Order_ID1等等7个属性，还与个属性，还与“客客户户”等等4个实体具有个实体具有n:1的联系，为描述这种联系，需要增加的联系，为描述这种联系，需要增加4个外部关键字个外部关键字(实体中已列出了这实体中已列出了这4个外部关键字个外部关键字)。转换结。转换结果见表果见表2-9。(3)“商品商品”实体
46、到关系模式的转换实体到关系模式的转换“商品商品”实体包含实体包含6个属性，关键属性是个属性，关键属性是“商品代码商品代码(Goods_ID)”，“商品商品”实体与实体与“销售订单销售订单”实体及实体及“采购采购订单订单”实体间有实体间有1:n的联系，与的联系，与“商品规格商品规格”实体有实体有n:1的联的联系。转换结果见表系。转换结果见表2-10。(4)“部门部门”实体到关系模式的转换实体到关系模式的转换“部门部门”实体有实体有4个属性，并且与个属性，并且与“员工员工”实体有实体有1:n的联的联系，转换结果见表系，转换结果见表2-11。52关系数据库基本原理7/26/202453本章小结本章小
47、结(1)关系数据库是二维表的集合，这种表的列应满足原子关系数据库是二维表的集合，这种表的列应满足原子特征，即列是不可分解的。特征，即列是不可分解的。(2)关系运算是关系数据库操作的数学基础，通常的关系关系运算是关系数据库操作的数学基础，通常的关系运算包括并、交、差、乘积、选择、投影等运算包括并、交、差、乘积、选择、投影等6种。种。(3)不好的关系模式存在数据冗余、插入异常、删除异常不好的关系模式存在数据冗余、插入异常、删除异常等许多问题，解决这些问题的基本方法是对关系模式进行分等许多问题，解决这些问题的基本方法是对关系模式进行分解。解。(4)数据完整性是保证数据正确性的一组规则。完整性分数据完整性是保证数据正确性的一组规则。完整性分为实体完整性、域完整性、参照完整性和自定义完整性为实体完整性、域完整性、参照完整性和自定义完整性4种。种。(5)数据库应用系统开发有两个任务，一是数据库的设计，数据库应用系统开发有两个任务，一是数据库的设计，二是应用程序的开发。二是应用程序的开发。53关系数据库基本原理
