第3讲数据库设计方法—逻辑模型以及ER模型到关系模型的转化
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4） 同一实体集各实体间1: N联系 可在这个实体关系中多设一个属性，用来表示与当前 实体（表中当前行）相联系的另一个实体的“主键”。
工号
姓名
工资
另一个实体的主键
职工
1
N
领导
职工（工号，姓名，工资， 领导者工号，民意评价）
民意评价
21
4） 同一实体集各实体间1: N联系
工号 1 2 3 …
姓名 陈一 李二 张三 …
工资 850 890 900 …
领导者工号 民意评价
3
称职
3
优秀
3
称职
…
…
22
5） 同一实体集各实体间M: N联系
则需为“联系”单独建一个关系。该关系中至少应 包含被它联系的双方实体的“主键”，若“联系”有
属性，也要纳入该关系中。
课程号 课程名
学分
课程
M
N
预修
课程（课程号，课程名，学分）
预修（课程号，预修课程号）
23
6） 多个实体集间M: N联系 必须为“联系”单独建一个关系。该关系中至少应
包含被它联系的双方实体的“主键”，若“联系”有 属性，也要纳入该关系中。
24
工程号 工程名 工程进度
工程项目
M
数量
需求
N
P
零件
厂家
零件名
单价
厂名
厂址
工程项目（工程号，工程名， 工程进度）
需求（工程号，厂名，零件名， 数量）
回顾
数据库的三级模式：外模式—用户视图，模式——全 局视图，内模式——物理视图。
通过两级映射提高数据的逻辑独立性和物理独立性。 概念模型中的两个概念：实体、联系. 数据模型包括：概念模型、逻辑模型、物理模型 概念模型的两个基本概念——实体与联系，E-R模型
是一种概念模型表示方法. 逻辑模型：层次型、网状、关系型－－马上讲解
E003 E004 E005
员工表
员工姓名
性 别
钱达理
男
东方牧
男
郭文斌
男
肖海燕
女
张明华
男
部门编 号
D001 D001
D002 D003 D004
•部门关系（部门编号，部门名称）。 •员工关系（员工编号，姓名，性别，部门编号)。 •部门关系中有4个元组，员工关系中有5个元组。 •员工关系的外部关键字是部门编号，体现了部门关系与 员工关系之间的联系。
11
讨论：实体集用表格来表示是容易理解的，联系如何用表格 来表示呢？以选课系统为例。
学生表
学号 姓名
课程表
课编号 课程名
教师表
教师号 姓名
s1
学生A
c1
课程A
t1
教师A
s2
学生B
c1
课程B
t2
教师B
学号 s1 s1 s2
选课表
课编号 c1 c2 c1
修读学期 2010春 2010春 2010春
授课表（写写看）
系的主键纳入“N”方关系中作为外键，同时把联系 的属性也一起纳入“N”方关系中。
15
学校名
校址
பைடு நூலகம்校长
学校
年薪
1
聘任
N
教师
教工号
姓名
专长
学校（学校名，校址，校长）
教师（教工号，姓名，专长， 学校名，年薪）
外键
16
2） 两实体集间M: N联系 必须对“联系”单独建立一个关系。“联系”关系 的属性至少包含它所关联的双方实体的“主键”，
5
（1）层次型 通过树形结构表示实体及联系。如描述学校管理机构。每 个结点表示一个实体（型），箭头表示实体（型）间的联系 （由父到子）。
6
(2)网络型 通过网状结构表示实体及联系。“网”中每个结点表示一 个实体(型)，结点之间箭头表示实体(型)间的联系。
7
层次与网络模型优缺点: 优点:能直观、形象地描述实体及其联系，易于被人 们所理解和掌握 。 缺点:数据结构较复杂，存储数据需要更多的链接指 针；在检索数据时，需要考虑数据的存储路径；在插入或 删除数据时，涉及到调整链接指针。
厂家（厂名，厂址） 零件（零件名，单价）
25
小结
1. 逻辑模型能够表现数据结构、数据操作、数据约束。 2. 逻辑模型有层次型、网络型、关系型三种，关系模型
是当前数据库的主要数据模型。 3. 为了表示数据在计算机上如何组织、如何操作、如何
约束，应将E-R模型转换为逻辑模型。 4. 关系型逻辑模型是当前最常见的数据库逻辑模型。
13
3.从ER图导出关系模型数据结构
ER图描述信息的结构，是构造数据模型的依据。从ER图 出发导出关系模型数据结构的两点原则：
对ER图中的每个“实体集”，都应转换成一个关系； 对ER图中的 “联系”，根据实体联系的方式，采取 不同的方法加以处理；
14
1） 两实体集间1: N联系
无需专门用一个关系表示“联系”。可将“1”方关
1
数据库原理与应用
第3讲 数据库设计方法—逻辑模型 以及ER模型到关系模型的转化
2
本讲内容、重点和难点
重点 逻辑模型：层次型、网状、关系型三种数据模型的比 较 ER模型到关系模型的转化
难点 关系数据库概述 关系型逻辑模型是当前最常见的数据库逻辑模型
3
1. 逻辑模型
1. 逻辑模型的三个作用 2. 三种逻辑模型
教师号 t1
课编号 c1
授课学期 2010春
t2
c2
2010春
12
2. 物理模型
物理模型 在逻辑模型确定后，要将逻辑模型提出的静态结构、动 态结构、约束规则在计算机上进行实现，这项工作由 DBMS软件实现。 目前的DBMS大多支持关系型逻辑模型，比如Oracle, SQL Server，DB2等等。 我们也可以开发自己的DBMS，但这项工作的所需的人 力是很大的，所以当前软件行业的做法是：使用比较成 熟的DBMS系统，解决具体应用问题。因此，物理模式 一般不作过多的讨论。
若“联系”自身有属性，也要一起纳入“联系”关系 中。
17
学号
姓名
性别
学生
M
选修
N
课程
课程号 课程名
成绩 学分
学生（学号，姓名，性别） 选修（学号，课程号，成绩） 课程（课程号，课程名，学分）
18
3） 两实体集间1:1联系 对两实体间1：1联系，有二种转换方案： 第一：“联系”不单独建立关系，将实体集A主键放
根据上次课所设计E-R模型，将其转换成关系模型，并标出主外键。
29
题3：某研究所科研管理系统情况如下： 部门：包括部门号、部门名、办公室。每个部门有多名职工。 职工：包括职工号、姓名、性别、年龄、职称、专业、简历。 简历：包括开始时间、终止时间、工作单位、担任职务。 项目：包括项目编号、项目名称、项目经费、项目来源、负责人。 每名职工可参加多个项目，每个项目可多名职工参加。 要求： 画出表达此问题的实体关系图。 根据设计E-R模型，将其转换成关系模型，并标出主外键。
到实体集B中作为外键。
第二： “联系”不单独建立关系，将实体集B主键放
到实体集A中作为外键。
19
姓名
性别
年龄
校长
1
管理
1
学校
学校名
校址
类别
方案1： 校长（姓名，性别，年龄）
学校（学校名，校址，类别， 姓名）
方案2 学校（学校名，校址，类别） 校长（姓名，性别，年龄，
学校名）
20
以下的关系模型为补充内容
4
逻辑模型的作用
概念模型只能反映实体-联系，还没有指出以什么样的 方式来组织数据和操作数据。完成这项任务的是逻辑 模型。
逻辑模型要体现三个方面的特征 1）数据结构，描述数据用什么样的结构组织起来 2）数据操作，描述可以在数据上进行什么样的操作 3）数据约束条件，描述数据之间的约束规则
常见的逻辑模型有：层次数据模型、网状数据模型、 关系数据模型。
30
题4：图中显示一张交通违章处罚通知书，根据这张通知书 所提供的信息，设计一个E-R模型，并将这个E-R模型 转换成关系数据模型，要求标注主码和外码。
注：一张违章通知书可能有多项处罚，例如：警告+罚款
31
8
(3) 关系型
关系模型与层次模型和网状模型相比有着本质的差别， 它是用二维表格来表示实体及其相互之间的联系。
教师关系表
编号
姓名
23101 张伶俐 23102 罗稼宛 23103 黎达仁 23104 顾高粲 23105 黄丹秋
性别
女 男 男 男 女
婚否
已婚 已婚 未婚 已婚 未婚
出生日期
09/24/56 11/27/73 12/23/81 01/27/63 07/15/79
5．外部关键字 如果关系中某个属性组合是另一个关系的关键字，则 称此属性组合为本关系的外部关键字。外部关键字体 现表间的联系。
6. 元 属性个数（n）称为关系的元。
10
关系示例:
部门表
部门编号 D001 D002 D003 D004
部门名称 总经理办 市场部 销售部 仓储部
员工编 号 E001 E002
职称
教授 讲师 助教 副教授 助教
基本工 资
1380 560
450 970 480
9
关系模型的基本概念
1．关系 将一个没有重复行、重复列的二维表看成一个关系。
2．元组（记录） 二维表的每一行在关系中称为关系的一个元组。
3．属性（字段） 二维表的每一列在关系中称为属性。
4．关键字 关系中用于区分和标示不同元组的属性组合。
26
小课内容
27
1. 问题 20分钟
1. 有人说：“E-R模型只能转换为关系模型，不能转换 为层次模型或网络模型”，这种说法对么？
2. 简述E-R模型转换为关系模型规则（1:1, 1:N, N:M）
28
2. E-R图练习 50分钟
题1：某学院的教学管理的对象是：系（系名，办公地址）、教师 （教师工号、姓名、年龄、职称）、学生（学号，姓名，生日）、 课程（课程号，课程名，学分）。其中，一个系有多个教师每个 教师只属于一个系，每个老师可上多门课，每门课只由一个老师 上，每个学生可以在某学期选修多门课，每门课可有多个学生选 修。
题2：某旅行社管理系统管理的对象是： 景点（景点编号，景点名称， 地点，景点描述）、线路（线路编号，线路名称，线路描述）、 导游（工号，姓名，等级）、旅游团队（团队编号，人数，开始 日期，截止日期），其中，每条线路由多个景点组成，不同线路 的景点存在交叉；每条线路有多名导游，但一名导游只负责一条 线路； 每条线路可同时存在多个旅游团队，每个团队只可旅游一 条线路。
工号
姓名
工资
另一个实体的主键
职工
1
N
领导
职工（工号，姓名，工资， 领导者工号，民意评价）
民意评价
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4） 同一实体集各实体间1: N联系
工号 1 2 3 …
姓名 陈一 李二 张三 …
工资 850 890 900 …
领导者工号 民意评价
3
称职
3
优秀
3
称职
…
…
22
5） 同一实体集各实体间M: N联系
则需为“联系”单独建一个关系。该关系中至少应 包含被它联系的双方实体的“主键”，若“联系”有
属性，也要纳入该关系中。
课程号 课程名
学分
课程
M
N
预修
课程（课程号，课程名，学分）
预修（课程号，预修课程号）
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6） 多个实体集间M: N联系 必须为“联系”单独建一个关系。该关系中至少应
包含被它联系的双方实体的“主键”，若“联系”有 属性，也要纳入该关系中。
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工程号 工程名 工程进度
工程项目
M
数量
需求
N
P
零件
厂家
零件名
单价
厂名
厂址
工程项目（工程号，工程名， 工程进度）
需求（工程号，厂名，零件名， 数量）
回顾
数据库的三级模式：外模式—用户视图，模式——全 局视图，内模式——物理视图。
通过两级映射提高数据的逻辑独立性和物理独立性。 概念模型中的两个概念：实体、联系. 数据模型包括：概念模型、逻辑模型、物理模型 概念模型的两个基本概念——实体与联系，E-R模型
是一种概念模型表示方法. 逻辑模型：层次型、网状、关系型－－马上讲解
E003 E004 E005
员工表
员工姓名
性 别
钱达理
男
东方牧
男
郭文斌
男
肖海燕
女
张明华
男
部门编 号
D001 D001
D002 D003 D004
•部门关系（部门编号，部门名称）。 •员工关系（员工编号，姓名，性别，部门编号)。 •部门关系中有4个元组，员工关系中有5个元组。 •员工关系的外部关键字是部门编号，体现了部门关系与 员工关系之间的联系。
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讨论：实体集用表格来表示是容易理解的，联系如何用表格 来表示呢？以选课系统为例。
学生表
学号 姓名
课程表
课编号 课程名
教师表
教师号 姓名
s1
学生A
c1
课程A
t1
教师A
s2
学生B
c1
课程B
t2
教师B
学号 s1 s1 s2
选课表
课编号 c1 c2 c1
修读学期 2010春 2010春 2010春
授课表（写写看）
系的主键纳入“N”方关系中作为外键，同时把联系 的属性也一起纳入“N”方关系中。
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学校名
校址
பைடு நூலகம்校长
学校
年薪
1
聘任
N
教师
教工号
姓名
专长
学校（学校名，校址，校长）
教师（教工号，姓名，专长， 学校名，年薪）
外键
16
2） 两实体集间M: N联系 必须对“联系”单独建立一个关系。“联系”关系 的属性至少包含它所关联的双方实体的“主键”，
5
（1）层次型 通过树形结构表示实体及联系。如描述学校管理机构。每 个结点表示一个实体（型），箭头表示实体（型）间的联系 （由父到子）。
6
(2)网络型 通过网状结构表示实体及联系。“网”中每个结点表示一 个实体(型)，结点之间箭头表示实体(型)间的联系。
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层次与网络模型优缺点: 优点:能直观、形象地描述实体及其联系，易于被人 们所理解和掌握 。 缺点:数据结构较复杂，存储数据需要更多的链接指 针；在检索数据时，需要考虑数据的存储路径；在插入或 删除数据时，涉及到调整链接指针。
厂家（厂名，厂址） 零件（零件名，单价）
25
小结
1. 逻辑模型能够表现数据结构、数据操作、数据约束。 2. 逻辑模型有层次型、网络型、关系型三种，关系模型
是当前数据库的主要数据模型。 3. 为了表示数据在计算机上如何组织、如何操作、如何
约束，应将E-R模型转换为逻辑模型。 4. 关系型逻辑模型是当前最常见的数据库逻辑模型。
13
3.从ER图导出关系模型数据结构
ER图描述信息的结构，是构造数据模型的依据。从ER图 出发导出关系模型数据结构的两点原则：
对ER图中的每个“实体集”，都应转换成一个关系； 对ER图中的 “联系”，根据实体联系的方式，采取 不同的方法加以处理；
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1） 两实体集间1: N联系
无需专门用一个关系表示“联系”。可将“1”方关
1
数据库原理与应用
第3讲 数据库设计方法—逻辑模型 以及ER模型到关系模型的转化
2
本讲内容、重点和难点
重点 逻辑模型：层次型、网状、关系型三种数据模型的比 较 ER模型到关系模型的转化
难点 关系数据库概述 关系型逻辑模型是当前最常见的数据库逻辑模型
3
1. 逻辑模型
1. 逻辑模型的三个作用 2. 三种逻辑模型
教师号 t1
课编号 c1
授课学期 2010春
t2
c2
2010春
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2. 物理模型
物理模型 在逻辑模型确定后，要将逻辑模型提出的静态结构、动 态结构、约束规则在计算机上进行实现，这项工作由 DBMS软件实现。 目前的DBMS大多支持关系型逻辑模型，比如Oracle, SQL Server，DB2等等。 我们也可以开发自己的DBMS，但这项工作的所需的人 力是很大的，所以当前软件行业的做法是：使用比较成 熟的DBMS系统，解决具体应用问题。因此，物理模式 一般不作过多的讨论。
若“联系”自身有属性，也要一起纳入“联系”关系 中。
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学号
姓名
性别
学生
M
选修
N
课程
课程号 课程名
成绩 学分
学生（学号，姓名，性别） 选修（学号，课程号，成绩） 课程（课程号，课程名，学分）
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3） 两实体集间1:1联系 对两实体间1：1联系，有二种转换方案： 第一：“联系”不单独建立关系，将实体集A主键放
根据上次课所设计E-R模型，将其转换成关系模型，并标出主外键。
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题3：某研究所科研管理系统情况如下： 部门：包括部门号、部门名、办公室。每个部门有多名职工。 职工：包括职工号、姓名、性别、年龄、职称、专业、简历。 简历：包括开始时间、终止时间、工作单位、担任职务。 项目：包括项目编号、项目名称、项目经费、项目来源、负责人。 每名职工可参加多个项目，每个项目可多名职工参加。 要求： 画出表达此问题的实体关系图。 根据设计E-R模型，将其转换成关系模型，并标出主外键。
到实体集B中作为外键。
第二： “联系”不单独建立关系，将实体集B主键放
到实体集A中作为外键。
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姓名
性别
年龄
校长
1
管理
1
学校
学校名
校址
类别
方案1： 校长（姓名，性别，年龄）
学校（学校名，校址，类别， 姓名）
方案2 学校（学校名，校址，类别） 校长（姓名，性别，年龄，
学校名）
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以下的关系模型为补充内容
4
逻辑模型的作用
概念模型只能反映实体-联系，还没有指出以什么样的 方式来组织数据和操作数据。完成这项任务的是逻辑 模型。
逻辑模型要体现三个方面的特征 1）数据结构，描述数据用什么样的结构组织起来 2）数据操作，描述可以在数据上进行什么样的操作 3）数据约束条件，描述数据之间的约束规则
常见的逻辑模型有：层次数据模型、网状数据模型、 关系数据模型。
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题4：图中显示一张交通违章处罚通知书，根据这张通知书 所提供的信息，设计一个E-R模型，并将这个E-R模型 转换成关系数据模型，要求标注主码和外码。
注：一张违章通知书可能有多项处罚，例如：警告+罚款
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(3) 关系型
关系模型与层次模型和网状模型相比有着本质的差别， 它是用二维表格来表示实体及其相互之间的联系。
教师关系表
编号
姓名
23101 张伶俐 23102 罗稼宛 23103 黎达仁 23104 顾高粲 23105 黄丹秋
性别
女 男 男 男 女
婚否
已婚 已婚 未婚 已婚 未婚
出生日期
09/24/56 11/27/73 12/23/81 01/27/63 07/15/79
5．外部关键字 如果关系中某个属性组合是另一个关系的关键字，则 称此属性组合为本关系的外部关键字。外部关键字体 现表间的联系。
6. 元 属性个数（n）称为关系的元。
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关系示例:
部门表
部门编号 D001 D002 D003 D004
部门名称 总经理办 市场部 销售部 仓储部
员工编 号 E001 E002
职称
教授 讲师 助教 副教授 助教
基本工 资
1380 560
450 970 480
9
关系模型的基本概念
1．关系 将一个没有重复行、重复列的二维表看成一个关系。
2．元组（记录） 二维表的每一行在关系中称为关系的一个元组。
3．属性（字段） 二维表的每一列在关系中称为属性。
4．关键字 关系中用于区分和标示不同元组的属性组合。
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小课内容
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1. 问题 20分钟
1. 有人说：“E-R模型只能转换为关系模型，不能转换 为层次模型或网络模型”，这种说法对么？
2. 简述E-R模型转换为关系模型规则（1:1, 1:N, N:M）
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2. E-R图练习 50分钟
题1：某学院的教学管理的对象是：系（系名，办公地址）、教师 （教师工号、姓名、年龄、职称）、学生（学号，姓名，生日）、 课程（课程号，课程名，学分）。其中，一个系有多个教师每个 教师只属于一个系，每个老师可上多门课，每门课只由一个老师 上，每个学生可以在某学期选修多门课，每门课可有多个学生选 修。
题2：某旅行社管理系统管理的对象是： 景点（景点编号，景点名称， 地点，景点描述）、线路（线路编号，线路名称，线路描述）、 导游（工号，姓名，等级）、旅游团队（团队编号，人数，开始 日期，截止日期），其中，每条线路由多个景点组成，不同线路 的景点存在交叉；每条线路有多名导游，但一名导游只负责一条 线路； 每条线路可同时存在多个旅游团队，每个团队只可旅游一 条线路。