数据库概念结构设计
数据库的设计实验报告
一、实验目的1. 理解数据库设计的概念、过程和步骤。
2. 掌握数据库概念结构、逻辑结构和物理结构的设计方法。
3. 能够运用E-R图进行数据库概念结构设计。
4. 能够运用SQL语句进行数据库逻辑结构和物理结构设计。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 数据库管理系统：MySQL 5.73. 开发工具：MySQL Workbench三、实验内容1. 数据库概念结构设计2. 数据库逻辑结构设计3. 数据库物理结构设计四、实验步骤1. 数据库概念结构设计（1）分析需求，确定实体和属性以“图书管理系统”为例，确定实体和属性如下：实体：图书、读者、借阅信息属性：- 图书：书名、作者、出版社、ISBN、出版日期、分类号、库存数量- 读者：读者编号、姓名、性别、出生日期、联系电话、邮箱、住址- 借阅信息：借阅编号、图书编号、读者编号、借阅日期、归还日期、状态（2）绘制E-R图根据实体和属性，绘制E-R图如下：```图书(书名，作者，出版社，ISBN，出版日期，分类号，库存数量)读者(读者编号，姓名，性别，出生日期，联系电话，邮箱，住址)借阅信息(借阅编号，图书编号，读者编号，借阅日期，归还日期，状态) ```2. 数据库逻辑结构设计（1）确定关系模式根据E-R图，确定关系模式如下：- 图书(书名，作者，出版社，ISBN，出版日期，分类号，库存数量)- 读者(读者编号，姓名，性别，出生日期，联系电话，邮箱，住址)- 借阅信息(借阅编号，图书编号，读者编号，借阅日期，归还日期，状态)（2）编写SQL语句创建表```sqlCREATE TABLE 图书 (书名 VARCHAR(100),作者 VARCHAR(50),出版社 VARCHAR(50),ISBN VARCHAR(20),出版日期 DATE,分类号 VARCHAR(10),库存数量 INT);CREATE TABLE 读者 (读者编号 VARCHAR(10),姓名 VARCHAR(50),性别 CHAR(1),出生日期 DATE,联系电话 VARCHAR(20),邮箱 VARCHAR(50),住址 VARCHAR(100));CREATE TABLE 借阅信息 (借阅编号 VARCHAR(10),图书编号 VARCHAR(10),读者编号 VARCHAR(10),借阅日期 DATE,归还日期 DATE,状态 VARCHAR(10));```3. 数据库物理结构设计（1）确定索引根据需求，确定索引如下：- 图书表：ISBN、分类号- 读者表：读者编号- 借阅信息表：借阅编号、图书编号、读者编号（2）编写SQL语句创建索引```sqlCREATE INDEX idx_isbn ON 图书(ISBN);CREATE INDEX idx_分类号 ON 图书(分类号);CREATE INDEX idx_读者编号 ON 读者(读者编号);CREATE INDEX idx_借阅编号 ON 借阅信息(借阅编号);CREATE INDEX idx_图书编号 ON 借阅信息(图书编号);CREATE INDEX idx_读者编号 ON 借阅信息(读者编号);```五、实验结果与分析1. 通过实验，掌握了数据库设计的概念、过程和步骤。
数据库的概念结构设计
数据库的概念结构设计数据库的概念结构设计是指在设计数据库之前，需要进行的一个抽象模型化的过程，它描述了数据库中各种对象和它们之间关系的逻辑结构。
数据库的概念结构设计是数据库设计的一个重要环节，它的目的是确定数据库的基本结构和用于描述和组织数据的各种概念、规则、关系和约束。
1.实体和实体类型：实体是现实世界中具有独立存在和区分性质的事物，实体类型是指一类具有相同性质的实体的集合。
在概念结构设计中，需要确定数据库中包含哪些实体类型，以及每个实体类型包含哪些属性。
2.属性和属性域：属性是指实体具有的其中一种特性或性质，属性可以是简单的或复杂的。
属性域是属性可能取值的范围或类型，例如整数、字符串等。
在概念结构设计中，需要确定每个实体类型包含哪些属性，并为每个属性定义属性域。
5.约束和规则：约束是指对数据库中数据有效性的限制，可以是简单的或复杂的逻辑条件。
规则是指对数据库中数据操作的限制和规范，例如插入、删除、更新等操作的规则。
在概念结构设计中，需要确定数据库中存在哪些约束和规则。
6.数据流和过程：数据流是指数据库中数据的流动过程，过程是指对数据库中数据进行操作的方法，例如查询、修改等过程。
在概念结构设计中，需要确定数据库中的数据流和过程，以及它们之间的关系和约束。
数据库的概念结构设计是数据库设计的基础，它为后续的物理结构设计、逻辑结构设计和实施提供了指导。
一个好的概念结构设计可以使数据库的性能和效率得到最大的提升，同时也可以保证数据库中数据的一致性和完整性。
因此，在进行数据库设计时，需要认真进行概念结构设计的工作，合理地组织和描述数据的逻辑结构，为后续的数据库设计和实施奠定良好的基础。
数据库第7章-数据库设计(2)-概念结构设计
第七章 数据库设计
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施 数据库运行与维护 小结
需求分析阶段
调查 机构 情况
熟悉 业务 活动
明确 用户 需求
确定 系统 边界
分析 系统 功能
分析 系统 数据
编写 分析 报告
概念 设计 阶段
数据 流程图 DFD
数据库 设计人员
用户
数据 字典 DD
7.3 概念结构设计
什么是概念结构设计
需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界 的具体需求 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即
概念模型的过程就是概念结构设计
概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数
性别
分配
1
住房
设计分E-R图的步骤
（1）以数据字典为出发点定义E-R图。
实体与属性是相对而言的。
同一事物，在一种应用环境中作为“属性”， 另一种应用环境中就必须作为“实体”。 例： 学 校 中 的 系 ， 在 某 种 应 用 环 境 中 ， 它 只 是 作为 “学生”实体的属性，表明学生属于哪个系； 另一种环境中，由于需要考虑一个系的系主任、
教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需
“is member of”
张英
王平
刘勇
……
赵斌
2. 聚集（Aggregation）
定义某一类型的组成成分 它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义 在E-R模型中若干属性的聚集组成实体型，就是这种抽象
实体型
学 生
第二章 数据库的概念结构设计
第二章数据库的概念结构设计将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计。
它是整个数据库设计的关键步骤。
本章主要介绍以下内容：•数据模型。
•概念模型。
•概念结构设计的方法与步骤。
第一节数据模型一、数据数据是数据库中存储的基本对象，也是数据模型的基本元素。
1．数据在数据库中描述事物的符号记录称为数据，是存储的基本对象。
计算机是人们解决问题的辅助工具，而解决问题的前提是对问题存在条件及环境参数的正确描述，在现实世界中人们可以直接用自然语言来描述世界，为了把这些描述传达给计算机，就要将其抽象为机器世界所能识别的形式。
例如，我们在现实世界中用以下语言来描述一块主板：编号为0001的产品为“技嘉主板”，其型号为GA-8IPE1000-G，前端总线800MHz。
如果将其转换为机器世界中数据的一种形式则为：0001，技嘉主板，GA-8IPE1000-G，800MHz。
因此从现实世界中的数据到机器世界中的符号记录形式的数据，还需要一定的转换工作。
2．数据描述在数据库设计的不同阶段都需要对数据进行不同程度的描述。
在从现实世界到计算机世界的转换过程中，经历了概念层描述、逻辑层描述及存储介质层描述三个阶段。
在数据库的概念设计中，数据描述体现为“实体”、“实体集”、“属性”等形式，用来描述数据库的概念层次；在数据库的逻辑设计中，数据描述体现为“字段”、“记录”、“文件”、“关键码”等形式，用来描述数据库的逻辑层次；在数据库的具体物理实现中，数据描述体现为“位”、“字节”、“字”、“块”、“桶”、“卷”等形式，用来描述数据库的物理存储介质层次。
二、数据模型模型是对现实世界中的事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达。
如一座大楼模型、一架飞机模型就是对实际大楼、飞机的模拟和抽象表达，人们从模型可以联想到现实生活中的事物。
数据模型也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。
数据模型一般应满足三个要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易被人们理解；三是便于在计算机上实现。
数据结构与数据库设计的关系
数据结构与数据库设计的关系数据结构和数据库设计是计算机科学中两个非常重要的概念。
数据结构是一种定义数据组织方式和操作的方式，而数据库设计是指设计和组织数据库以便有效存储和检索数据的过程。
本文将探讨数据结构与数据库设计之间的关系以及它们在计算机科学中的重要性。
一、数据结构与数据库的概念数据结构是计算机科学中研究数据组织和存储方式的一门学科。
它研究如何通过合适的数据结构来组织和存储数据，以便能够高效地进行数据访问和操作。
数据结构包括各种数据类型、数据组织方式和相应的操作方法，例如链表、栈、队列、树和图等。
数据库是指按照一定的数据模型组织和存储数据的集合。
数据库设计是指根据实际需求设计和构建数据库的过程，包括确定数据库的结构、建立表格、定义字段和设置关系等。
数据库通常包含多个表格，每个表格由多个字段组成，它们之间通过关系建立连接。
二、数据结构在数据库设计中的作用数据结构在数据库设计中起着至关重要的作用。
设计一个好的数据结构可以确保数据库的高效性、可靠性和扩展性。
以下是数据结构在数据库设计中的几个重要作用：1. 数据表的组织方式：数据表是数据库存储数据的基本单位。
通过合适的数据结构，可以有效地组织表格之间的关系，例如主键、外键和索引等。
这些结构可以提高数据的访问速度和查询效率。
2. 数据操作的效率：数据库的增删改查操作都需要对数据进行操作。
不同的数据结构适用于不同的操作，例如栈和队列适用于先入后出和先入先出的操作。
合理选择数据结构可以提高数据操作的效率和性能。
3. 数据存储的方式：数据库需要将数据以某种方式存储在物理介质上。
选择合适的数据结构可以提高数据存储的紧凑性和存取速度，从而提高数据库的整体性能。
三、数据库设计对数据结构的要求数据库设计对数据结构也有一些要求，主要包括以下几点：1. 数据一致性：数据库中的数据应该保持一致性，即同一份数据在不同的地方应该保持一致。
数据结构应该能够满足对数据的完整性和一致性的要求。
数据库的概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计
数据库的概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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《数据库设计》ppt课件
数据库设计流程与步骤
步骤
1. 收集和分析用户需求，确定系统功能和性能要求。
2. 选择合适的数据模型，设计概念结构，形成概念模式。
数据库设计流程与步骤
02
03
04
01
数据库设计流程与步骤
3. 将概念模式转换为逻辑模式，进行逻辑优化。
4. 选择物理存储结构，设计物理模式，进行物理优化。
5. 用DDL定义数据库结构，组织数据入库，编制与调试应用程序。
《数据库设计》ppt课件
目录
数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库实施与维护 案例分析与实战演练
01
CHAPTER
数据库设计概述
数据库设计是指根据用户需求，运用数据库技术，设计数据库结构、建立数据库及其应用系统的过程。
定义
数据库设计是信息系统开发过程中的重要环节，直接影响系统的性能、可扩展性、可维护性等。
数据模型优化与规范化
外模式/内模式映射
定义用户子模式与逻辑模式之间的映射关系，实现数据的逻辑独立性和物理独立性。
安全性控制
在用户子模式设计中考虑数据的安全性控制，如访问权限、加密等。
视图设计
根据用户需求和安全控制要求，设计相应的视图来限制用户对数据的访问。
用户子模式设计
05
CHAPTER
物理结构设计
联系
用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1, 1:n, m:n）。
码
在属性下方加上下划线表示该属性为码属性。
视图集成
将多个用户的局部视图合并成一个全局视图的过程。包括合并各个局部视图的实体、属性和联系，生成全局视图。
数据库概念结构、逻辑结构与物理结构设计实验报告
实验一 数据库概念结构、逻辑结构与物理结构设计一、实验目的1、熟练掌握概念结构、逻辑结构与物理结构的设计方法。
2、熟练使用PowerDesigner 进行CDM 、PDM 设计。
3、学会使用PowerDesigner 检测CDM 模型的方法。
4、熟练掌握E-R 图转换为关系模式的方法。
5、掌握使用PowerDesigner 将CDM 转化为PDM 的方法。
二、实验内容1、绘制学籍管理E-R 图。
2、将概念模型转换成物理模型。
3、使用PowerDesigner 进行CDM 、PDM 设计。
三、实验步骤1、绘制学籍管理系统的E-R 图。
姓名出生日期学生班级班级编号班级名称性别学号管理所在学院学院名称学院编号隶属n1n课程教师课程类型职称出生日期成绩性别姓名选课授课聘任就职学期课程编号课程名称属于课程介绍先修课程学分授课地点教师编号参加工作日期职称编码职称课程类型码类型说明mn1n1mm学期总学时m1n12、使用PowerDesigner 设计CDM 。
①启动PowerDesigner。
②新建CDM模型。
③创建实体。
④创建实体之间的关系。
⑤创建实体之间的联系。
⑥验证CDM模型的正确性。
3、将CDM转换为PDM。
在CDM设计界面上，选择“Tools”→“Check Model”命令，检查CDM的正确性。
显示结果如下：可见不存在错误，选择“Tools”→“Generate Physical Data Model”命令，将CDM转换为PDM 并设置名称“学籍管理”。
四、实验结果附“学籍管理系统”CDM 图和PDM 图五、实验总结对概念结构、逻辑结构与物理结构的设计方法了解和掌握，学会了使用PowerDesigner 设计“学籍管理系统”CDM 模型。
掌握使用PowerDesigner 将CDM 转化为PDM 的方法。
班级班级编号学院编号班级名称INTEGER INTEGER VARCHAR(20)<pk><fk>学生学号班级编号姓名性别出生日期LONG INTEGER VARCHAR(10)CHAR(2)DATE<pk><fk>学院学院编号学院名称INTEGER VARCHAR(30)<pk>教师教师编号职称编码学院编号姓名性别出生日期参加工作日期INTEGER CHAR(2)INTEGER VARCHAR(10)CHAR(2)DATE DATE<pk><fk1><fk2>课程课程编号课程类型编码教师编号课程名称先修课程总学时学分课程介绍学期授课地点授课学期INTEGER INTEGER INTEGER VARCHAR(16)INTEGERNUMERIC(3,0)SMALLINT VARCHAR(20)CHAR(11)VARCHAR(30)CHAR(11)<pk><fk2><fk1>课程类型课程类型编码类型说明INTEGER VARCHAR(20)<pk>职称职称编码职称CHAR(2)VARCHAR(20)<pk>选课学号课程编号成绩LONG INTEGER NUMERIC(3,1)<pk,fk1><pk,fk2>。
2.1概念结构设计 2.2逻辑结构设计 2.3物理结构设计
2.1概念结构设计 2.2逻辑结构设计
2.3物理结构设计
数据库设计通常包括概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计三个阶段，每个阶段都有其特定的目标和任务。
2.1 概念结构设计：概念结构设计是数据库设计的第一步，它关注的是数据库的高层概念模型。
在这个阶段，设计师通常使用实体关系图（ERD）或类似的工具来表示数据库中的实体、关系和属性。
通过绘制 ERD，设计师可以清晰地理解和捕捉业务领域中的关键概念和数据之间的关系。
概念结构设计的主要目标是建立一个准确、完整、一致的数据库概念模型，为后续的设计和开发提供指导。
2.2 逻辑结构设计：逻辑结构设计将概念结构转化为逻辑表示形式。
在这个阶段，设计师根据概念模型定义数据库的表、列、约束、索引等逻辑结构。
他们还会确定数据的类型、长度、主键、外键等细节。
逻辑结构设计的主要目标是定义数据库的逻辑模型，确保数据的完整性、一致性和有效性，并优化数据的存储和查询性能。
2.3 物理结构设计：物理结构设计关注的是数据库在实际物理存储设备上的布局和组织。
在这个阶段，设计师会考虑数据库文件的存储位置、文件组织方式、索引的选择和创建、数据存储格式等。
物理结构设计的主要目标是根据系统的性能需求和硬件环境，优化数据库的存储效率、访问速度和数据备份策略。
总之，概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计是数据库设计的三个重要阶段。
它们依次递进，从高层概念到具体实现，确保数据库在满足业务需求的同时具备良好的性能和可维护性。
每个阶段的设计都需要与利益相关者进行充分的沟通和协作，以确保设计的准确性和有效性。
数据库结构设计
数据库结构设计1. 简介数据库结构设计是系统设计阶段最重要的环节之一，它对操作系统性能和可靠性的实现起着重要的作用。
数据库设计包括关联设计、预处理设计和存储设计。
关联设计主要包括：分析实体-属性(Entity－Attribute)模型、分析实体-关联(Entity－Relationship)模型；预处理设计主要包括：定义数据库结构，定义数据元素和数据对象；存储设计主要包括：数据存储和索引存储等内容。
2. 关联设计关联设计是数据库设计的基础工作，它用于描述数据库中“实体”与“属性”之间的关系、以及实体之间的关系。
一般而言，数据库设计的关联设计通常使用实体-属性(Entity－Attribute)模型和实体-关联(Entity－Relationship) 模型来实现。
（1）实体-属性模型是一种简单的描述方式，它将一个实体与其属性一一映射，是概念模型中最基本的模型。
实体-属性模型的结构很容易理解，它可以通过实体-属性表来表示，可以直接转换成表结构。
（2）实体-关联模型则比实体-属性模型更为复杂，能够更加清晰地表达实体之间的关系。
例如，实体-关联模型可以描述一张实体关系图，表示由一组实体之间构成的数据及实体组成部分。
3. 预处理设计预处理设计是数据库设计的重要内容，主要用于定义数据库结构、定义各个数据元素的字段和类型以及定义数据对象的非物理属性如索引、聚集、键、约束等。
预处理设计包括定义表结构、定义表间联系、定义表联接、定义字段属性、制定索引规则等。
此外，预处理设计还要定义数据库的安全机制，比如如何防止数据的不完整性、避免泄露采取的安全措施以及访问控制的策略。
4. 存储设计存储设计是数据库设计的最后一步，它决定了数据库的存储结构和数据库中的表空间。
存储设计的内容主要是数据的存储器与索引存储器以及存放空间的分配。
数据存储和索引存储就是将保存数据的空间分配给给定的表格，使数据存放在特定的存储空间中。
存储设计涉及尽量减少存储空间以及提高数据访问速度的技术，以及定义使用多年级（clustering）技术以保持系统性能等。
数据库的概念结构设计
数据库的概念结构设计
数据库的概念结构设计是指在数据库系统的开发过程中，设计者根据实际需求和业务需求，建立起数据库的概念框架和结构，确定数据库的数据模型、实体、属性、关系等基本要素，以便于后续的物理结构设计和数据存储。
数据库的概念结构设计主要包含以下几个方面：
1. 数据模型：数据模型是数据库的核心，它定义了数据的组织方式和存储方式。
常见的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型等，其中关系模型是目前应用最广泛的数据模型。
2. 实体与属性：实体是指现实世界中的具体事物，属性是指实体所具有的特性。
在数据库中，每个实体都有自己的属性，这些属性可以用来描述实体的特征。
3. 关系：关系是指不同实体之间的联系。
在关系模型中，关系通常用一张表来表示，表中的每一行代表一个实体，每一列代表一个属性。
4. 数据库的完整性约束：完整性约束是指保证数据库数据的正确性、有效性和一致性。
常见的完整性约束有实体完整性约束、参照完整性约束、域完整性约束等。
在进行数据库概念结构设计时，需要考虑到实际业务需求、数据量大小、查询效率等因素，同时需要遵循数据库设计的一些基本原则，如将数据分解成逻辑上的最小单位、避免数据冗余、保证数据的一致性等。
总之，数据库的概念结构设计是数据库系统开发过程中的重要环节，它为后续的物理结构设计和数据存储提供了基础和方向，对于保证数据库系统的高效性、可靠性和可维护性具有重要作用。
数据结构与数据库设计
1.3数据的安全与保密
1. 数据的安全的重要性
数据的不安全因素主要来自：自然灾害(如地震／水灾造成电路 中断)或意外事件(如意外掉电)、计算机病毒、非法访问、访问控制和 网络控制。
大型信息数据库对于社会的正常运行是必不可少，从某种意义上 来说，数据是企业的生命。因此，在对数据敏感的地方一定要安装安
全系统。 2.数据的安全保密措施
(1)非法访问 ➢ 使用用户名和密码登录系统。口令不要使用可以联想到的数据(如：生日、 身份证号、邮政编码、电话号码、银行账号等)，并且要经常变更。 ➢ 对数据、文件的使用者作明确的设定。不同用户对于同一个对象可以有不 同的授权，即使进入数据库，不同的用户也只能在权限范围内对数据、文件 进行使用。必要时还可以收回部分权限直至全部撤消该客户的权限。
黄丽
女 信息系 01 管理信息系统 64 T 4
黄丽
女 信息系 02 面向对象
72 T 5
黄丽
女 信息系 03 数字电路基础 64 T 4
XH 030101 030102
XM
SEX XB
王杭生 男
信息系
黄丽
女
信息系
KCDH KCM
表015.11 成绩表 管理信息系统
02
面向对象
03
数字电路基础
KSS BXK XF
学生表
XH
XM
SEX
030101
王杭生
男
030102
黄丽
女
一 030101
KCDH CJ 01 02
030101
03
030102
01
030102
02
030102
03
课程表
KCDH KCM
简述数据库概念结构设计的方法和设计步骤
简述数据库概念结构设计的方法和设计步骤数据库是现代信息技术中最重要的组成部分，它是用来存储和管理大量的数据的仓库系统。
数据库的概念结构设计即通过确定数据的表示格式和存储结构，来管理和处理数据。
本文主要讨论数据库概念结构设计的方法和设计步骤。
一、数据库概念结构设计的方法1、实体-关系法：实体-关系法是一种分析和设计方法，它将一个问题分解为实体、实体之间的关系和属性等要素，由此构建概念模型。
实体表示数据库中的实体，实体之间的关系表示实体之间的联系以及实体的属性表示实体的特征和属性。
2、BBC方法：BBC方法是一种具有实用性的数据库概念结构设计方法，它利用观察统计数据，通过分析数据库概念结构来建立数据库设计模型，实现数据库的设计。
BBC方法由六个步骤组成，包括数据分析、实体识别、实体属性定义、实体类设计、实体之间的联系确定和最终的表设计。
二、数据库概念结构设计的步骤1、数据分析：在数据库概念结构设计的第一步，需要仔细分析数据的结构和特征，以便确定要实现的功能和满足的条件。
2、实体识别：其次，在数据库概念结构设计中，需要识别出表示数据库中的实体，并将实体封装成一个“表”。
3、实体属性定义：接下来，需要确定实体的属性，一般情况下，实体的属性包括关键属性、可选属性、联合属性和联合属性的的外键。
4、实体类设计：实体类设计是对实体的抽象，可以实现实体的动态特性，并且可以将实体分类。
5、实体之间的联系确定：实体之间的关系包括一对一联系、一对多联系、多对多联系等，需要根据实际情况来确定最佳关系模式。
6、表设计：最后，需要根据分析和设计的结果，进行表设计，对表中的属性、约束、视图、索引等进行具体设计。
总之，数据库概念结构设计是一个复杂的过程，需要仔细分析数据的特征，包括实体、实体之间的关系和属性，确定最佳的表设计方案，实现数据库的有效管理和运用。
数据库设计的概念结构与逻辑结构
数据库设计的概念结构与逻辑结构数据库设计是指根据实际需求，通过对数据的组织、存储和管理，设计出适合特定应用的数据库结构。
在数据库设计过程中，概念结构和逻辑结构是两个重要的概念。
概念结构是对数据的抽象和整体视图，而逻辑结构则是具体的数据组织和存储方式。
本文将以深度和广度的方式，探讨数据库设计的概念结构与逻辑结构，帮助您更全面地理解这一重要的主题。
一、概念结构的重要性概念结构是数据库设计的第一步，它是对现实世界实体及其之间关系的抽象表示。
在概念结构中，数据独立性是一个重要的考量因素。
通过概念结构的设计，可以更好地理解实际需求，并建立起数据库的整体框架。
概念结构的设计需要考虑到数据的完整性、一致性、灵活性等因素。
在设计概念结构时，需要考虑到不同实体之间的关系，以及各个实体的属性。
还需要考虑到数据的抽象程度，以确保数据模型的灵活性和可扩展性。
二、逻辑结构的设计原则逻辑结构是基于概念结构的，它是对数据的具体组织和存储方式的描述。
在设计逻辑结构时，需要考虑到具体的数据类型、索引、键值等因素。
还需要考虑到数据的查询和更新操作，以确保系统的性能和效率。
在设计逻辑结构时，需要遵循一些重要的设计原则。
首先是数据的规范化，通过将数据分解成更小的数据单元，以减少数据冗余和提高数据的一致性。
其次是数据的完整性约束，通过定义一些约束条件，来确保数据的完整性和一致性。
最后是性能优化，通过合理设计索引、分区等方法，来提高系统的性能和响应速度。
三、个人观点和理解在我看来，概念结构和逻辑结构是数据库设计中两个非常重要的概念。
概念结构是整个数据库设计的基础，它决定了数据库的整体框架和结构。
而逻辑结构则是具体实现的过程，它决定了数据的存储和操作方式。
在实际的数据库设计过程中，概念结构和逻辑结构的设计需要相互配合。
只有在概念结构设计完善的前提下，才能更好地实现逻辑结构的设计。
需要不断优化和调整这两者，以适应实际业务需求的变化。
总结与回顾在本文中，我们深入探讨了数据库设计的概念结构与逻辑结构。
数据库概念结构设计阶段的工作步骤
数据库概念结构设计阶段的工作步骤嘿，咱今儿个就来唠唠数据库概念结构设计阶段的那些事儿哈！你想啊，这数据库就好比一个超级大仓库，里面得整得明明白白、规规矩矩的，不然找东西不就抓瞎啦！那怎么把这个大仓库设计好呢，这可就得一步步来咯。
首先呢，咱得明确需求呀！就像你要盖房子，得先知道要住几个人，有啥特别要求一样。
得搞清楚这个数据库到底是用来干啥的，要存些啥玩意儿。
这一步可不能马虎，不然到后面发现不对头，那可就麻烦大啦，难道还能推倒重来不成？然后呢，就是概念设计啦！这就好比是给这个大仓库画个蓝图。
咱得把各种数据之间的关系给捋清楚咯，哪些是一伙儿的，哪些得单独放，都得心里有数。
这就像是给一群小朋友分组，得让他们玩得开心又不会打起来，是不是挺有意思？接下来呀，就是把这个蓝图转化成具体的模型啦！这可就像是把纸上的画变成实实在在的东西。
这时候就得考虑各种细节啦，怎么让这个模型既好用又高效呢。
这可不是随便搞搞就行的，得费点心思呢！再之后呢，还得反复检查检查，看看有没有啥漏洞。
就像你出门前得照照镜子，看看衣服有没有穿整齐一样。
这数据库要是有漏洞，那以后用起来可就闹心咯。
你说，这设计数据库概念结构是不是跟搭积木有点像呀？一块一块地往上搭，还得搭得稳稳当当的。
要是哪一块没放好，整个就可能垮掉呢！所以每一步都得小心翼翼的，不能有半点马虎。
在这个过程中，咱得有耐心，不能着急。
就像跑马拉松一样，得一步一步来，慢慢跑才能跑到终点。
而且还得不断学习新的知识和方法，不然怎么能跟上时代的步伐呢？总之呢，数据库概念结构设计阶段可真是个重要的活儿，得认真对待。
只有把这个基础打好了，后面的工作才能顺顺利利的呀！咱可不能小瞧了这一步，它可是关系到整个数据库的质量和效率呢！你说是不是这么个理儿呀？。
数据库的流程
数据库设计主要包括用户需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、
数据库实施阶段、数据库运行和维护阶段等六个阶段。
1、用户需求分析
数据库设计人员采用相应的辅助工具对应用对象的功能、性能、限制等要求进行科学
实际的分析。
2、概念结构设计
概念结构设计主要是对信息分析和定义，比如视图模型化、视图分析和汇总；对应用
对象进行精确地抽象、概括而形成的独立于计算机系统的企业信息模型。
ER图是概念模型设计的主要工具。
3、逻辑结构设计
将抽象的概念模型转换为选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑模型，它
是物理结构设计的基础，包括模式初始设计、子模式设计、应用程序设计、模型评价。
4、物理结构设计
物理结构设计是逻辑模型在计算机中的具体实现方案。
5、数据库实施阶段
数据库设计人员根据逻辑设计和物理设计阶段建立数据库，编制与调试应用程序，组
织数据入库，然后进行试运行。
6、数据库运行和维护阶段
一般情况下数据库应用系统试运行后便可以投入正式运行，期间需要不断对系统进行
评价、调整、修改。
数据库设计主要内容包括数据库结构设计、数据库行为设计。
数据库结构设计：系统整体逻辑模式与子模式设计，属于对数据库数据的分析设计。
数据库行为设计：是指施加在数据库上的应用程序集的设计，属于对数据库应用系统
功能的分析设计。
数据库概念结构设计的方法
数据库概念结构设计的方法
数据库概念结构设计的方法可以分为以下几种：
1. 实体关系模型（ER 模型）：此方法将现实世界的实体和它们之间的关系表示为概念结构图。
在概念结构图中，实体用矩形表示，关系用菱形表示。
这种方法强调实体及其属性和实体之间的关系。
2. 层次模型：此方法将数据组织成为一个树状结构。
树的顶层是根节点，每个节点可以有多个子节点，每个子节点只能有一个父节点。
这种方法适合表示具有层级关系的数据。
3. 网状模型：此方法将数据组织成为一个网状结构，其中任意两个节点可以直接相连，而不仅仅是通过层级关系。
这种方法适合表示具有复杂关系的数据。
4. 关系模型：此方法将数据组织成为一个二维表格结构，其中每个表格表示一个关系（即实体），每个表格的每一行表示一个记录，每个记录的每一列表示一个属性。
这种方法是目前最常用的数据库概念结构设计方法。
5. 对象模型：此方法将数据组织成为对象的集合，每个对象具有自己的属性和方法。
这种方法适合表示面向对象的数据。
在实际设计中，可以根据需求和数据的特点选择适合的方法，并结合实际情况进行灵活运用。
数据库概念结构设计
数据库概念结构设计
数据库的概念结构设计是指在进行数据库建模时，根据实际需求对数据库的逻辑结构进行设计。
它包括实体、属性、关系和约束等四个方面。
首先，实体是指在数据库中具有独立性并且有实际意义的事物，可以是客观存在的实体，也可以是概念上的实体。
在概念结构设计中，我们需要识别出实际需求中所涉及的实体，并为每个实体定义一个唯一的标识符，称为实体的主键。
其次，属性是指实体所具有的特征或者描述，它描述了实体的某个方面。
在概念结构设计中，我们需要为每个实体确定相应的属性，并为每个属性定义一个数据类型，例如整数、字符串等。
同时，还需要为每个属性定义一个取值范围，即属性的取值约束。
第三，关系是指实体之间的关联或者联系。
在概念结构设计中，我们需要识别出实体之间的关系，并为每个关系确定相应的关联规则。
常见的关系类型包括一对一关系、一对多关系和多对多关系。
此外，还需要为每个关系定义参与关系的实体的角色和cardinality（基数性质）。
最后，约束是指对数据库中数据的一些限制条件。
在概念结构设计中，我们需要定义一些约束条件，用于确保数据的完整性和一致性。
常见的约束类型包括实体完整性约束、参照完整性约束和域完整性约束等。
总的来说，概念结构设计是对数据库逻辑结构进行设计的过程，包括实体、属性、关系和约束等四个方面。
通过进行概念结构设计，可以为后续的数据库物理设计和实施提供指导，并且能够满足用户的实际需求。
数据库的概念结构设计
数据库的概念结构设计
数据库的概念结构设计是指在数据库设计的初期阶段，根据用户需求和业务规则，对数据库的概念结构进行设计和规划的过程。
其主要内容包括实体-关系模型（ER模型）的设计、数据字典的编制、数据流程图的绘制等。
实体-关系模型是数据库设计中最常用的一种模型，它通过实体、属性和关系三个概念来描述数据之间的关系。
实体是指现实世界中的一个对象或事物，属性是指实体的特征或属性，关系是指实体之间的联系或关联。
在ER模型中，实体用矩形表示，属性用椭圆形表示，关系用菱形表示。
通过ER模型的设计，可以清晰地描述数据之间的关系，为后续的物理结构设计提供了基础。
数据字典是数据库设计中的重要组成部分，它是一个包含所有数据元素及其定义的文档或表格。
数据字典中包含了数据库中所有数据元素的定义、数据类型、长度、取值范围等信息，是数据库设计和维护的重要参考资料。
通过数据字典的编制，可以有效地管理和维护数据库中的数据元素，提高数据的可靠性和一致性。
数据流程图是一种图形化的工具，用于描述数据在系统中的流动和处理过程。
数据流程图可以清晰地展示数据的输入、输出、处理和存储
过程，帮助设计人员更好地理解业务流程和数据流程，从而更好地设计数据库结构。
综上所述，数据库的概念结构设计是数据库设计的重要组成部分，它包括实体-关系模型的设计、数据字典的编制、数据流程图的绘制等内容。
通过概念结构设计，可以清晰地描述数据之间的关系，为后续的物理结构设计提供基础，同时也为数据库的管理和维护提供了重要参考资料。
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逐一设计分E-R图（续）
❖ 下图是第一层数据流图，虚线部分划出了系统边界
图7.18 销售管理子系统第一层数据流图
逐一设计分E-R图（续）
❖ 上图中把系统功能又分为4个子系统，下面四个图是第二 层数据流图
图7.19 接收订单
逐一设计分E-R图（续）
图7.20 处理订单
逐一设计分E-R图（续）
(4) 易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换
概念结构（续）
❖ 描述概念模型的工具
E-R模型
7.3 概念结构设计
7.3.1 概念结构 7.3.2 概念结构设计的方法与步骤 7.3.3 数据抽象与局部视图设计 7.3.4 视图的集成
7.3.2 概念结构设计的方法与步骤
❖ 设计概念结构的四类方法 自顶向下
义 在E-R模型中，实体型就是这种抽象
数据抽象（续）
数据抽象（续）
2. 聚集（Aggregation）
定义某一类型的组成成分 它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的
语义 在E-R模型中若干属性的聚集组成了实体型，就
是这种抽象
数据抽象（续）
聚集
数据抽象（续）
▪ 复杂的聚集，某一类型的成分仍是一个聚集
职工号→部门号 职工和产品之间多对多的联系可表示为：
（职工号，产品号）→工作天数 得到函数依赖集FL
消除冗余的方法（续）
2. 求FL的最小覆盖GL ，差集为D = FL-GL。 逐一考察D中的函数依赖，确定是否是冗余的联 系，若是，就把它去掉。
更复杂的聚集
数据抽象（续）
3. 概括（Generalization） 定义类型之间的一种子集联系 它抽象了类型之间的“is subset of”的语义 概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超 类上定义的所有抽象。
注：原E-R模型不具有概括，本书对E-R模型作了扩 充，允许定义超类实体型和子类实体型。
⒈ 选择局部应用
❖ 在多层的数据流图中选择一个适当层次的数 据流图，作为设计分E-R图的出发点
❖ 通常以中层数据流图作为设计分E-R图的依 据
选择局部应用（续）
设计分E-R图的出发点
⒉ 逐一设计分E-R图
❖ 任务
将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽 取出来
参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实 体的属性、标识实体的码
异名同义（一义多名）：同一意义的对象在不同 的局部应用中具有不同的名字
例，有的部门把教科书称为课本 有的部门则把教科书称为教材
注：命名冲突可能发生在属性级、实体级、联系级上。 其中属性的命名冲突更为常见。
⒊ 结构冲突
❖ 三类结构冲突
同一对象在不同应用中具有不同的抽象 例，“课程”在某一局部应用中被当作实体
❖ 例1， 实体E1与E2在局部应用A中是多对多联系，而 在局部应用B中是一对多联系
例2， 在局部应用X中E1与E2发生联系，而在局部应用 Y中E1、E2、E3三者之间有联系。
❖解决方法：根据应用语义对实体联系的类型进行综 合或调整。(P221图7.27)
消除不必要的冗余，设计基本E-R图
❖ 基本任务
❖Q4=∑Q5 ❖一旦Q5修改后就应当触发完整性检查，对Q4进行修改
消除冗余的方法（续）
❖ 规范化理论
函数依赖的概念提供了消除冗余联系的形式化工 具
消除冗余的方法（续）
方法
1. 确定分E-R图实体之间的数据依赖 ，并用实体码之 间的函数依赖表示。
劳动人事管理的分E-R图
消除冗余的方法（续）
上图中， 部门和职工之间一对多的联系可表示为：
作为实体加入分E-R图 (4) 工厂对大宗订货给予优惠
逐一设计分E-R图（续）
❖ 得到分E-R图如下图所示
销售管理子系统的分E-R图
逐一设计分E-R图（续）
对每个实体定义的属性如下：
顾客：{顾客号，顾客名，地址，电话，信贷状况，账目 余额}
订单：{订单号，顾客号，订货项数，订货日期，交货日 期，工种号，生产地点}
数据库系统概论
An Introduction to Database System
第七章 数据库设计(续1)
第七章 数据库设计
7.1 数据库设计概述 7.2 需求分析 7.3 概念结构设计 7.4 逻辑结构设计 7.5 数据库的物理设计 7.6 数据库实施和维护 7.7 小结
7.3 概念结构设计
确定实体之间的联系及其类型（1:1，1:n， m:n）
逐一设计分E-R图（续）
❖ 两条准则：
❖属性不能再具有需要描述的性质。即属性必须 是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。
❖属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在 实体之间。
符合上述两条特性的事物一般作为属性对待。 为了简化E-R图的处置，现实世界中的事物凡能
结构冲突（续）
学生
学号
姓名
性别
平均成绩
(a)在局部应用A中
结构冲突（续）
学生
姓名 学号 出生日期 所在系 年级 (b)在局部应用B中
结构冲突（续）
学生
姓名
政治面貌
学号
(c)在局部应用C中
结构冲突（续）
学生
学号 姓名
出生 日期
政治 面貌
所在系 年级 性别
平均 成绩
(d)合并后
实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的 类型
合并分E-R图，生成初步E-R图（续）
❖ 冲突的种类
属性冲突 命名冲突 结构冲突
⒈ 属性冲突
❖ 两类属性冲突
属性域冲突
➢ 属性值的类型 ➢ 取值范围 ➢ 取值集合不同
属性取值单位冲突
例1， 由于学号是数字，因此某些部门（即局部应用） 将学号定义为整数形式，而由于学号不用参与运算，因此另一 些部门（即局部应用）将学号定义为字符型形式。
逐一设计分E-R图（续）
职称作为一个实体
逐一设计分E-R图（续）
病房作为一个实体
逐一设计分E-R图（续）
仓库作为一个实体
逐一设计分E-R图（续）
［实例］销售管理子系统分E-R图的设计
❖销售管理子系统的主要功能：
处理顾客和销售员送来的订单 工厂是根据订货安排生产的 交出货物同时开出发票 收到顾客付款后，根据发票存根和信贷情况进行应收
❖ 消除不必要的冗余后的初步E-R图称为基本E-R图
消除冗余的方法
❖ 分析方法
以数据字典和数据流图为依据 根据数据字典中关于数据项之间的逻辑关系
消除冗余的方法（续）
消除冗余
消除冗余的方法（续）
效率VS冗余信息
❖需要根据用户的整体需求来确定
若人为地保留了一些冗余数据，则应把数据字典中 数据关联的说明作为完整性约束条件
用双竖边的矩形框表示子类， 用直线加小圆圈表示超类-子类的联系
❖ 数据抽象的用途
对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织 （聚集），形成 ❖实体 ❖实体的属性，标识实体的码 ❖确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n)
数据抽象（续）
概括
局部视图设计
设计分E-R图的步骤: ⒈选择局部应用 ⒉逐一设计分E-R图
7.3.4 视图的集成
❖ 各个局部视图即分E-R图建立好后，还需要 对它们进行合并，集成为一个整体的数据概 念结构即总E-R图。
视图集成的两种方式
❖ 多个分E-R图一次集成
➢一次集成多个分E-R图 ➢通常用于局部视图比较简单时
视图的集成（续）
❖ 逐步集成
➢ 用累加的方式一次集成两个分E-R图
视图的集成（续）
图7.21 开发票
逐一设计分E-R图（续）
图7.22 支付过账
逐一设计分E-R图（续）
分E-R图的框架
逐一设计分E-R图（续）
❖ 参照第二层数据流图和数据字典，遵循两个准则， 进行如下调整：
(1) 订单与订单细节是1∶n的联系 (2) 原订单和产品的联系实际上是订单细节和产品的
联系。 (3) 图7.21中“发票主清单”是一个数据存储，不必
逐步扩张策略
概念结构设计的方法与步骤（续）
混合策略
➢ 将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计 一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向 上策略中设计的各局部概念结构。
概念结构设计的方法与步骤（续）
❖ 常用策略
自顶向下地进行需求分析 自底向上地设计概念结构
概念结构设计的方法与步骤（续）
❖ 自底向上设计概念结构的步骤
第1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
7.3 概念结构设计
7.3.1 概念结构 7.3.2 概念结构设计的方法与步骤 7.3.3 数据抽象与局部视图设计 7.3.4 视图的集成
7.3.3 数据抽象与局部视图设计
❖ 数据抽象 ❖ 局部视图设计
消除不必要的冗余，设计生成基本E-R图
分E-R图
合并
初步E-R图
可能存在冗余的数据 和冗余的实体间联系
消除不必要的冗余
基本E-R图
消除不必要的冗余，设计基本E-R图（续）
❖ 冗余 ❖ 消除冗余的方法
1．冗余
❖ 冗余的数据是指可由基本数据导出的数据 冗余的联系是指可由其他联系导出的联系
❖ 冗余数据和冗余联系容易破坏数据库的完整性，给 数据库维护增加困难
数据抽象
❖ 抽象是对实际的人、物、事和概念中抽取所 关心的共同特性，忽略非本质的细节，并把 这些特性用各种概念精确地加以描述。
概念结构是对现实世界的一种抽象
数据抽象（续）
❖ 三种常用抽象 1. 分类（Classification）
定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型 这些对象具有某些共同的特性和行为 它抽象了对象值和型之间的“is member of”的语