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1、第第4章章 数据数据库设计计算中心算中心本章将要了解什么本章将要了解什么问题?该如何完成数据如何完成数据库设计本章内容本章内容4.1 数据数据库设计过程概述程概述4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化4.3 简单的数据的数据库设计实例例l数据数据库设计l数据数据库系系统设计包括包括数据模式数据模式数据模式数据模式设计设计以及以及围绕数据模式的数据模式的应应用程序开用程序开用程序开用程序开发发两个部分。两个部分。l在关系数据在关系数据库系系统中，数据模式中，数据模式设计即即设计一一组二二二二维维表表表表来来记录用用户需求数据，需求数据，设计二二维表的两个原表的两个原则：l针
2、对具体具体应用提供足用提供足够的信息量的信息量l符合关系的符合关系的设计规范（范（1NF、2NF、3NF）4.1 数据数据库设计过程概述程概述请求请求回应回应数据库数据库应用程应用程序序4.1 数据数据库设计过程概述程概述l数据数据库设计过程程l各个各个阶段如右段如右图其中重点部分是其中重点部分是概念概念概念概念设计设计和和逻辑设计逻辑设计，常用，常用E-R模模型作型作为设计工具，再按照工具，再按照一定一定规则从从E-R模型模型转换为关系模型。关系模型。l数据数据库设计不是一蹴而就不是一蹴而就的，而是一个的，而是一个“反复探反复探寻、逐步求精逐步求精”的的过程。程。需求分析需求分析概念设计概念
3、设计逻辑设计逻辑设计物理设计物理设计实施与维护实施与维护4.1 数据数据库设计过程概述程概述1.1.需求分析需求分析调研用研用户的的实际需求，与用需求，与用户达成共达成共识，然后分析与表达然后分析与表达这些需求。些需求。2.2.概念概念设计把用把用户需求需求进行行综合、合、归纳与抽象，与抽象，统一一到一个概念到一个概念结构中，形成数据构中，形成数据库的概念模的概念模型。面向用型。面向用户，与，与DBMS无关。（无关。（E-R图）4.1 数据数据库设计过程概述程概述3.3.逻辑设计逻辑设计将概念将概念结构构转换为某个某个DBMS所支持的数据模型，并所支持的数据模型，并对其其进行行优化。（将化。（
4、将E-R图转换为关系模型）关系模型）4.4.物理物理物理物理设计设计为一个一个给定的定的逻辑数据模型数据模型选取一个最适合取一个最适合应用用环境的境的物理物理结构（存构（存储结构与存取方法）的构与存取方法）的过程。依程。依赖于于给定定的的计算机系算机系统和和DBMS。5.5.实实施与施与施与施与维护维护确定了数据确定了数据库的的逻辑结构和物理构和物理结构后，用所构后，用所选的的DBMS来来实施数据施数据库，为了使数据了使数据库长期期稳定正常的运定正常的运行，行，维护数据数据库是一是一项重要的任重要的任务。4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化l转化化过程程E-R模型模型关
5、系模型关系模型对问题进行分析行分析转化化图图4-1 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l独立独立实体到关系模型的体到关系模型的转化化一个独立一个独立实体体转化化为一个关系模型一个关系模型(即一即一张关系表关系表)，实实体体体体码转码转化化化化为为关系表的关关系表的关关系表的关关系表的关键键属性属性属性属性，其他属性，其他属性转化化为关系表的属性，注意根据关系表的属性，注意根据实际对象属性情况确定象属性情况确定关系属性的取关系属性的取值域。域。 4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化例例例例4-14-1：对于于图4-1所示的学生所示的学生实体，将其体，将
6、其转化化为关系。关系。学学学学 生生生生学学 号号民民 族族籍籍 贯贯姓姓 名名图图4-1 4-1 学生实体的学生实体的E-RE-R图图转化化为关系：关系：学生学生学生学生(学号学号学号学号,姓名姓名,民族民族,籍籍贯)其中下划其中下划线标注的属性表示关注的属性表示关键字。字。4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化l1:1联系到关系模型的系到关系模型的转化化11经经经经 理理理理公公 司司领领 导导姓姓 名名住住 址址年龄年龄电电 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4-2 1:1 4-2 1:1 联系联系E-RE-R图图4.2 E-R模型及其到关
7、系模型的模型及其到关系模型的转化化对图4-2转化化为关系模型：关系模型：经经理理理理(姓名姓名,民族民族,住址住址,年年龄,电话,名称名称名称名称)公司公司公司公司(名称名称,注册地注册地,类型型,电话,姓名姓名姓名姓名)其中名称和姓名分其中名称和姓名分别是是“公司公司”和和“经理理”两个关两个关系模式的关系模式的关键字，在字，在“经理理”和和“公司公司”两个关系两个关系中，中，为了表明两者了表明两者间的的联系，系，各自增加了各自增加了各自增加了各自增加了对对方的关方的关方的关方的关键键字作字作字作字作为为外部关外部关外部关外部关键键字字字字，当两个表中出，当两个表中出现下面的元下面的元组时，
8、表明了，表明了张小小辉是京广是京广实业公司的公司的经理。理。(张张小小小小辉辉,汉,北京前北京前门大街大街156号号,48,68705633,京广京广京广京广实业实业公司公司公司公司)和和(京广京广京广京广实业实业公司公司公司公司,北京复北京复兴门外大街外大街278号号,有限有限责任任,65783265,张张小小小小辉辉)4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化l1:n联系到关系模型的系到关系模型的转化化要要转化化1:n联系，系，需要在需要在需要在需要在n n方方方方( (即即即即1 1对对多关系的多方多关系的多方多关系的多方多关系的多方) )实实体表中增加一个属性体表中增
9、加一个属性体表中增加一个属性体表中增加一个属性，将将将将对对方的关方的关方的关方的关键键字作字作字作字作为为外外外外部关部关部关部关键键字字字字处处理即可理即可理即可理即可。 1n学学学学 生生生生班班班班 级级级级属属 于于姓姓 名名学学 号号民民 族族生日生日名名 称称班班 号号系系年年 级级专专 业业图图4-3 1:n4-3 1:n联系联系E-RE-R图图4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化如如图4-3所示，所示，“班班级”与与“学生学生”的的联系是系是1:n的的联系，学生方是系，学生方是n方，方，对图4-3进行行转化，得到化，得到关系模型：关系模型：学生学生学生
10、学生(学号学号学号学号,姓名姓名,民族民族,生日生日,班号班号班号班号)班班班班级级(班号班号班号班号,名称名称,年年级,系系,专业)在学生表中增加在学生表中增加“班班级”中的关中的关键字字“班号班号”作作为外部关外部关键字。字。4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化lm:n联系到关系模型的系到关系模型的转化化一个一个m:n联系系需要需要需要需要单单独建立一个关系模式，分独建立一个关系模式，分独建立一个关系模式，分独建立一个关系模式，分别别用两个用两个用两个用两个实实体的关体的关体的关体的关键键字作字作字作字作为为外部关外部关外部关外部关键键字。字。字。字。学学学学 习习
11、习习mn学学学学 生生生生学学 号号姓姓 名名生日生日民民 族族课程课程号号课程课程名名学时学时数数课程课程课程课程成绩成绩图图4-4 m:n4-4 m:n联系联系E-RE-R图图 4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化图4-4描述的学生与描述的学生与课程的程的联系是系是m:n联系，将系，将E-R图转化化为3个个关系模型：关系模型：学生学生学生学生(学号学号学号学号，姓名，民族，生日，姓名，民族，生日)课课程程程程(课课程号程号程号程号，课程名，学程名，学时数数)学学学学习习(学号学号学号学号，课课程号程号程号程号，成，成绩)4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关
12、系模型的转化化l多元多元联系到关系模型的系到关系模型的转化化所所谓多元多元多元多元联联系系系系，即是，即是说该联系涉及两个以上的系涉及两个以上的实体。例如一个体。例如一个课程表，涉及班程表，涉及班级、课程、教程、教师、教室、教室4个个实体。体。转化化时，应建立一个建立一个建立一个建立一个单单独的关系表，将独的关系表，将独的关系表，将独的关系表，将该联该联系系系系所涉及的全部所涉及的全部所涉及的全部所涉及的全部实实体的关体的关体的关体的关键键字作字作字作字作为该为该关系表的外关系表的外关系表的外关系表的外部关部关部关部关键键字，再加上适当的其他属性字，再加上适当的其他属性字，再加上适当的其他属性
13、字，再加上适当的其他属性，得到关系，得到关系模式如下：模式如下：课课程表程表程表程表(班号班号班号班号,课课程号程号程号程号,教教教教师师号号号号,教室号教室号教室号教室号,周次周次)。 4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化l自自联系到关系模型的系到关系模型的转化化自自自自联联系系系系指同一个指同一个实体体类中中实体体间的的联系。例如一个系。例如一个公司的所有公司的所有员工工组成的成的实体体类中，中，员工中存在工中存在领导与被与被领导这样的的联系，只要分清两部分系，只要分清两部分实体在体在联系中的身份，其余的情况与一般二元关系相同，系中的身份，其余的情况与一般二元关系相
14、同，如如图4-5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 导导员员员员 工工工工图图4-5 4-5 自联系自联系E-RE-R图图4.2 E-R模型及其到关系模型的模型及其到关系模型的转化化对图4-5所示所示E-R图转化化为关系模型：关系模型：员员工工工工(员员工号工号工号工号,姓名姓名,住址住址,民族民族,基本工基本工资,职务)领导领导(领导员领导员工号工号工号工号,被被被被领导员领导员工号工号工号工号)在在领导关系表中，是只反映直接关系表中，是只反映直接领导关系，关系，还是把非直接是把非直接领导关系也关系也进行反映，由行反映，由应用系用系统的要求确
15、定。的要求确定。课堂堂练习为一个一个综合性运合性运动会建立数据会建立数据库，设计的的实体如下：体如下：代表代表团：代表：代表团名称、代表名称、代表团人数和人数和团长姓名；运姓名；运动员：运：运动员编号、姓名、性号、姓名、性别和出生年月；和出生年月；竞赛项目：目：项目目编号、名称、比号、名称、比赛时间、比、比赛地点地点和参数运和参数运动员成成绩其中，一个运其中，一个运动员可以参加多可以参加多项比比赛，一个比，一个比赛项目也允目也允许多个运多个运动员参参赛，运，运动员参加完比参加完比赛后后记录成成绩；一个代表；一个代表团有多个运有多个运动员，一个运，一个运动员只能代表一个代表只能代表一个代表团参参
16、赛。试画出画出E-R图并将其并将其转化化为关系模型。关系模型。 课堂堂练习答案答案关系模型：关系模型：代表代表团（代表代表团名名称称,代表代表团人数人数,团长姓名）姓名）运运动员（运运动员编号号,姓名姓名,性性别,出生年出生年月月,代表代表团名称）名称）竞赛项目目（项目目编号号,名称名称,比比赛时间,比比赛地点）地点）参参赛（项目目编号号,运运动员编号号,成成绩） 4.3 简单的数据的数据库设计实例例l问题概述概述为一个物一个物资供供应公司公司设计一个一个货物商品管理系物商品管理系统，该公司公司业务流程如流程如图4-6: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
17、单库存文件库存文件图图4-6 某销售公司业务流程图某销售公司业务流程图4.3 简单的数据的数据库设计实例例该系系统数据模型包含的数据数据模型包含的数据实体有：体有：(1)(1)供供供供应应商商商商(Supplier)：为该公司提供商品的公司。公司提供商品的公司。(2)商品商品商品商品(Goods)：该公司公司经营的商品。的商品。(3)客客客客户户(Customer)：该公司提供服公司提供服务的厂家。的厂家。(4)员员工工工工(Employee)：该公司的公司的员工。工。(5)运运运运输输商商商商(Transporter)：为该公司提供运公司提供运输服服务的公司。的公司。(6)销销售售售售订单订
18、单(Sell_Order)：该公司与用公司与用户签定的定的销售合同。售合同。(7)采采采采购订单购订单(Purchase_Order)：该公司与供公司与供应商商签定的采定的采购合同。合同。 4.3 简单的数据的数据库设计实例例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4-7 数据实体之间的关系数据实体之间的关系4.3 简单的数据的数据库设计实例例l数据数据实体的体的E-R图这个个实例包含的数据例包含的数据实体体较多，多，联系系较复复杂，如果，如果用一般的用一般的E-R图描述，幅面会比描述，幅面会比较大，大，对于于这种种问题，常常用一种，常常用一种E-R
19、E-R图图的的的的变变形形形形图图来描述。来描述。在在这种种变形形图中，中，实体及其属性用一个矩形框描述，体及其属性用一个矩形框描述，实体名称体名称标注在矩形框的注在矩形框的顶部，部，实体关体关键字用字用*标出，并出，并紧跟在跟在实体名称后面，体名称后面，实体属性依次体属性依次标注。注。实体体间的的联系省略菱形框，只用系省略菱形框，只用连线，并在，并在连线的的两端两端标注注联系系类型。（参看型。（参看P35图2-10）4.3 简单的数据的数据库设计实例例l数据表数据表设计示例示例以以员工、工、销售售订单、商品以及部、商品以及部门4个数据个数据实体及其相体及其相互互间的的联系系为例，例，说明明这
20、种种转换过程。程。 (1)(1) “ “员员工工工工” ”实实体到关系模式的体到关系模式的体到关系模式的体到关系模式的转换转换从从图2-10和和图2-11中看出，中看出，“员工工”实体有体有9个属性，个属性，Employee_ID是其关是其关键属性，属性，该实体与体与“销售售订单”实体体间有一个有一个1:n的的联系。此外，与系。此外，与“部部门”实体体间有一个有一个n:1的的联系，系，为描述描述这种种联系，需要增加一系，需要增加一个外部关个外部关键字字Department_ID，转换结果果见表表2-8。4.3 简单的数据的数据库设计实例例(2)(2) “ “销销售售售售订单订单” ”实实体到关
21、系模式的体到关系模式的体到关系模式的体到关系模式的转换转换“销售售订单”实体包含体包含Order_ID1等等7个属性，个属性，还与与“客客户”等等4个个实体具有体具有n:1的的联系，系，为描述描述这种种联系，需系，需要增加要增加4个外部关个外部关键字字(实体中已列出了体中已列出了这4个外部关个外部关键字字)。转换结果果见表表2-9。(3) “(3) “商品商品商品商品” ”实实体到关系模式的体到关系模式的体到关系模式的体到关系模式的转换转换“商品商品”实体包含体包含6个属性，关个属性，关键属性是属性是“商品代商品代码(Goods_ID)”，“商品商品”实体与体与“销售售订单”实体及体及“采采购订单”实体体间有有1:n的的联系，与系，与“商品商品规格格”实体体有有n:1的的联系。系。转换结果果见表表2-10。(4) “(4) “部部部部门门” ”实实体到关系模式的体到关系模式的体到关系模式的体到关系模式的转换转换“部部门”实体有体有4个属性，并且与个属性，并且与“员工工”实体有体有1:n的的联系，系，转换结果果见表表2-11。 小小结与提与提问l了解数据了解数据库设计l主要主要设计过程和步程和步骤lE-R模型到关系模型的模型到关系模型的转化化l实例分析例分析l会会设计一个一个简单的数据的数据库吗
