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1、8/19/20241第第2章章关系数据库基本原理关系数据库基本原理18/19/20242本章内容本章内容n2.1关系数据库基本概述关系数据库基本概述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28/19/202432.1关系数据库概述关系数据库概述n关系数据库关系数据库所谓关系数据库，其数据组织的逻辑结构一定是采用关系数据模型，所谓关系数据库，其数据组织的逻辑结构一定是采用关系数据模型，即使用二维表格方式描述实体及其相互间的关系，然后把这种逻辑关系采即使用二维表格方式描述
2、实体及其相互间的关系，然后把这种逻辑关系采用一定方式向物理结构映射，并存储在某种设备上。作为数据库应用的开用一定方式向物理结构映射，并存储在某种设备上。作为数据库应用的开发人员，一般只把焦点集中在数据的逻辑结构上，数据的逻辑结构向物理发人员，一般只把焦点集中在数据的逻辑结构上，数据的逻辑结构向物理结构的映射，是数据库管理系统自动完成的。结构的映射，是数据库管理系统自动完成的。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
3、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 关系模型示例关系模型示例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。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，用这种有据模型就是采用一个有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上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。的关系反映不同实体间的联系。38/19
4、/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二维表，通常将一个没有重复行、重一个
5、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。48/19/202452.1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
6、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)。58/19/202462.1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(F
7、oreignKey)。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。68/19/202472.1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78/19/202482.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理关系数据库的理论基础是集合论中的关系，本节使用数关系数据库的理论基础是集合论中的关系，本节使用数学语言对关系进行形式描述。本节的内容很抽象，但它是
8、理学语言对关系进行形式描述。本节的内容很抽象，但它是理解关系数据模型的基础。解关系数据模型的基础。n关系的数学定义关系的数学定义1集合集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
9、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作一个元组。88/19/202492.2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
10、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一个集合，其组成元素是元组而不是组成元组的元素。元素。98/19/2024102.2关系代数的基本原理关系代数的基本原理n关系运算关系运算一种数据模型既要提供描述现实世界的数据结构，也要提供提一种数据模型既要提供描述现实世界的数据结构，也要提供提供对数据的操作运算手段。在关系数据库中就是要提供对二维表格供对数据的操作运算手段。在关系数据库中就是要提供对二维表格进行运算的机制。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
11、作元关系，记作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，记作元关系，记作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，记作元关系，记作A-B。A-B包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。108/19/2024112.2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
12、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，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)118/19/2024122.2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
13、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)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。128/19/2024132.2关系代数的基本原理关系
14、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(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
15、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
16、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)138/19/202414 设计数据库重要的环节是设计一个二维表的表头及其约束条件，设计数据库重要的环节是设计一个二维表的表头及其约束条件，也就是其关系模式，设计过程中既要考虑所提供的信息能否全面支也就是其关系模式，
17、设计过程中既要考虑所提供的信息能否全面支持应用系统所要求的功能，也要考虑处理数据的方便，更能快速的持应用系统所要求的功能，也要考虑处理数据的方便，更能快速的进行信息的删除、插入、更新等操作。进行信息的删除、插入、更新等操作。2.3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
18、司公司施施宾彬彬激光打印机激光打印机52800.00S002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148/19/2024152.3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
19、行；后3列独立，引入供应商代码列作为外键，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。158/19/2024162.3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：设一个关系为设一个关系为R(U)，X和和Y为属性集为属性集U上的子集，若对于上的子集，若对于X上上的每个值都有的每个值都有Y上的一个唯一值与之对应，则称上的一个唯一值与之对应，则称X和和Y具有
20、函数依赖关系，具有函数依赖关系，并称并称X函数决定函数决定Y，或称，或称Y函数依赖于函数依赖于X，记作，记作XY，称，称X为决定因素。为决定因素。例如：设一个职工关系为（例如：设一个职工关系为（职工号职工号，姓名，性别，年龄，职务），姓名，性别，年龄，职务），职工号用来标识每个职工，选作为该关系的主码。对于该关系中每个职职工号用来标识每个职工，选作为该关系的主码。对于该关系中每个职工的职工号，都对应着姓名属性中的唯一值，即该职工的姓名，或者说工的职工号，都对应着姓名属性中的唯一值，即该职工的姓名，或者说一个职工的姓名由其职工号唯一确定，所以称职工号函数决定姓名，或一个职工的姓名由其职工号唯一确
21、定，所以称职工号函数决定姓名，或称姓名函数依赖于职工号，记作称姓名函数依赖于职工号，记作“职工号职工号姓名姓名”，职工号为该函数依，职工号为该函数依赖的决定因素。同理，当一名职工的职工号被确定之后，它所对应的性赖的决定因素。同理，当一名职工的职工号被确定之后，它所对应的性别、年龄、职务等属性值就被唯一确定下来了，所以职工号函数决定性别、年龄、职务等属性值就被唯一确定下来了，所以职工号函数决定性别、年龄、职务等描述职工特征的每个属性，可以分别记作为别、年龄、职务等描述职工特征的每个属性，可以分别记作为“职工号职工号性别性别”、“职工号职工号年龄年龄”、“职工号职工号职务职务”。168/19/20
22、24172.3关系模式的分解关系模式的分解定义定义2：设一个关系为设一个关系为R(U)，X和和Y为属性集为属性集U上的子集，上的子集，若存在若存在XY，同时，同时X的一个真子集的一个真子集X也能够函数决定也能够函数决定Y，即，即存在存在XY，则称，则称XY的函数依赖为部分函数依赖，或者说，的函数依赖为部分函数依赖，或者说，X部分函数决定部分函数决定Y，Y部分函数依赖于部分函数依赖于X；否则若在；否则若在X中不存中不存在一个真子集在一个真子集X，使得，使得X也能够函数决定也能够函数决定Y，则称，则称X完全函完全函数决定数决定Y，或，或Y完全函数依赖于完全函数依赖于X。XY的部分函数依赖也的部分函
23、数依赖也称为局部函数依赖。称为局部函数依赖。178/19/2024182.3关系模式的分解关系模式的分解例如：在上面介绍的职工关系中，职工号同其他每个属例如：在上面介绍的职工关系中，职工号同其他每个属性之间的函数依赖都是完全函数依赖，因为职工号是一个单性之间的函数依赖都是完全函数依赖，因为职工号是一个单属性决定因素，它不可能再包含其他任何属性，也就不可能属性决定因素，它不可能再包含其他任何属性，也就不可能存在真子集函数决定其他每个属性的情况存在。另外，如存在真子集函数决定其他每个属性的情况存在。另外，如“（职工号，性别）（职工号，性别）”的值虽然能够函数决定相应职工的年的值虽然能够函数决定相应
24、职工的年龄，但其中的真子集职工号就能够函数决定其年龄，所以龄，但其中的真子集职工号就能够函数决定其年龄，所以（职工号，性别）到年龄之间的函数依赖为部分函数依赖。（职工号，性别）到年龄之间的函数依赖为部分函数依赖。即在即在“（职工号，性别）（职工号，性别）年龄年龄”的函数依赖中存在着的函数依赖中存在着“职职工号工号年龄年龄”的函数依赖。的函数依赖。定义定义3设设X，Y，Z是关系模式是关系模式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。188/19/2024192.3关系模式的分解关系模式的分解n
25、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
26、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，称的主属性，否则，称Ai为非主属性。为非主属性。198/19/2024202.3关系模式的分解关系模式的分解2.第第1范式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
27、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。满足第满足第1范式的关系模式还会存在插入、删除、修改
28、异常范式的关系模式还会存在插入、删除、修改异常的现象，要消除这些异常，还要满足更高层次的规范化要求。的现象，要消除这些异常，还要满足更高层次的规范化要求。208/19/2024212.3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的所有非主属性都完全的所有非主属性都完全依赖于依赖于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范式，简记为范式，简记为2NF。R=R（读者编号，工作单位，图书编号，借阅日期，归还日期）（读者编号，工作单位，图书编号，借阅日期，归还日期）满满足足1范式范式如果进一步假设，每
29、个读者只能借阅同一种书号的图书一次，（读如果进一步假设，每个读者只能借阅同一种书号的图书一次，（读者编号，图书编号）就是一个一个候选关键属性，则者编号，图书编号）就是一个一个候选关键属性，则“工作单位工作单位”部分部分函数依赖于该候选关键属性。函数依赖于该候选关键属性。不满足不满足2范式，更新异常。范式，更新异常。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，范式条件的关系模式，X是是R的任意属性集，的任意属性集，如果如果X非传递依赖于非传递依赖于R的任意一个候选关键字，称的任意一个候选关键字，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
30、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。218/19/2024222.3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。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。228/
31、19/2024232.3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
32、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。238/19/2024242.3关系模式的分解关系模式的分解例例2-3将将R(员工号员工号,姓名姓名,工资工资)进行分解，使其满足进行分解，使其满足1NF条件。条件。假定假定R的工资属性由基本工资和岗位工资组成，直接用属的工资属性由基本工资和岗位工资组成，直接用属性集性集(基本工资基本工资,岗位工资岗位工资)取代工资属性，得到新关系取代工资属性，得到新关系R_NEW(员工号员工号,姓名姓名,基本工资基本工资,岗位工资岗位工资)，R_NEW满足满足1NF。(2)R符合符合1NF条件但不符合条件但不符合2NF
33、条件时，分解条件时，分解R使其满足使其满足2NF。248/19/2024252.4关系模型的完整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
34、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258/19/2024262.5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268/19/2024272.5数
35、据库的设计方法数据库的设计方法nE-R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。278/19/2024282
36、.5数据库的设计方法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288/19/2024292.5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
37、系到关系模型的转化298/19/2024302.5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的元组时，表明了
38、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)308/19/2024312.5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部关键字处理即可。中增加一个属性，
39、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318/19/2024322.5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,年级年级,系系,专业专业)在学生表中增加在学生表中增加“班
40、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。328/19/2024332.5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 338/19/2024342.5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
41、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)348/19/2024352.5数据库的设计方法数据库的设计方法5多元联系到关系模型的转化多元联系到关系模型的转化所谓多元联系，即是说该联系涉及两个以上的实体。例所谓多元联系，即是说该联系涉及两个以上的实体。例如一个课程表，涉及班级、课程、教师、教室等如一个课程表，涉及班级、课程、教师、教室等4个实体。个实体。例如一个课程表，涉及班级、课程、教师
42、、教室等例如一个课程表，涉及班级、课程、教师、教室等4个实个实体。转化时，应建立一个单独的关系表，将该联系所涉及的体。转化时，应建立一个单独的关系表，将该联系所涉及的全部实体的关键字作为该关系表的外部关键字，再加上适当全部实体的关键字作为该关系表的外部关键字，再加上适当的其他属性，得到关系模式如下：的其他属性，得到关系模式如下：课程表课程表(班号班号,课程号课程号,教师号教师号,教室号教室号,周次周次)。358/19/2024362.5数据库的设计方法数据库的设计方法6自联系到关系模型的转化自联系到关系模型的转化自联系指同一个实体类中实体间的联系。例如一个公司自联系指同一个实体类中实体间的联系
43、。例如一个公司的所有员工组成的实体类中，员工中存在领导与被领导这样的所有员工组成的实体类中，员工中存在领导与被领导这样的联系，只要分清两部分实体在联系中的身份，其余的情况的联系，只要分清两部分实体在联系中的身份，其余的情况与一般二元关系相同，如图与一般二元关系相同，如图2-7所示。所示。姓姓名名员工号员工号民民族族基本工基本工资资职职务务住住址址领领导导员员工工图图2-7 自联系关系到关系模型的转化自联系关系到关系模型的转化368/19/2024372.5数据库的设计方法数据库的设计方法对图对图2-7所示所示E-R图转化为关系模型：图转化为关系模型：员工员工(员工号员工号,姓名姓名,住址住址,
44、民族民族,基本工资基本工资,职务职务)领导领导(领导员工号领导员工号,被领导员工号被领导员工号)在领导关系表中，是只反映直接领导关系，还是把非直在领导关系表中，是只反映直接领导关系，还是把非直接领导关系也进行反映，由应用系统的要求确定。接领导关系也进行反映，由应用系统的要求确定。378/19/2024382.5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司业务流程图388/19/2024392.5数据库的设计方法数据库的设计方法该
45、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_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
46、(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。398/19/2024402.5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408/19/2024412.5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，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
47、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。418/19/2024422.5数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
48、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。428/19/2024432.5数据
49、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
50、“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。438/19/202444本章小结本章小结(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
51、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。44
