数据库设计--逻辑结构及物理结构设计

零件 工程 P 供应 N
关系 M
公司 供应量
零件号 公司名
V 自联系
（1）1:1联系
妻子
职工
配偶
丈夫
SPOUSE（HUSBANDNO， WIFENO）
（2）一对多联系
属下
职工
领导
领导
EMP（ENO，ENAME，DEPT，MANAGERNO）
（3）M:N联系
母零件
零件
构成
子零件
COMPONENT（SUB，SUPER）
第三章第四讲
数据库逻辑结构
及
物理结构设计
内容目录
3.4 逻辑结构设计
一、E-R图到关系模式的转换 二、逻辑模式的规范化、调整和实现 三、外模式的设计
3.5 数据库的物理设计
一、数据库的物理设计的内容和方法 二、关系模式存取方法选择 三、确定数据库的存储结构 四、物理结构评价
3.6 数据库的实施和维护
1、改善数据库性能的调整
减少连接运算
使用逆规范化操作
减小关系的大小和数据量
使用水平分割和垂直分割
尽可能使用快照
2、节省存储空间的调整
节省每个属性所占用的空间
用编码代替实际属性值，用缩写名代替全称。
采用假属性减少重复数据所占存储空间
A B中B取值少但所占空间大的情况。
A B’
B’
B
三、外模式的设计
设计外模式时，可以参照局部E-R图， 因为局部E-R图本身即是用户对数据需求的 反映。由于用户外模式与模式是独立的，
因此在定义用户外模式时应该更注重考虑 用户的习惯与方便。
(1) 使用更符合用户习惯的别名 (2) 针对不同级别的用户定义不同的外模 满足系统对安全性的要求。
(3) 简化用户对系统的使用
一、数据的载入和应用程序的调试 二、数据库的试运行 三、数据库的运行和维护
一、E-R图到关系模式的转换
1、命名和属性域的处理 2、非原子属性的处理 3、弱实体的处理 4、联系的转换 5、概括/特殊化层次的转换 6、范畴的转换
1、命名和属性域的处理
关系模式命名规则 既可采用E-R图中原来的命名，亦可 另行命名； 命名应有助于对数据的理解和记忆； 避免重名；
图：弱实体“家属”的关系模 式
4、联系的转换
I. 1：1联系
二
II. 1：N联系
元 联
III. M：N联系
系
IV. 多元联系
V. 自联系
I 1:1 联系
K
1
1
H
E1 R E2
A
B
S
解决方案
与某一实体（完全参与）合并
R1（K，A，H，S）
R2（H，B）
优缺点？
单独形成关系模式
R1（K，A）
R2（H，B）
R3（K，H，S）
示例
职工号
部门号
性别
职工 1 经理 1 部门
名称
姓名
年龄
任期
地点
职工号
姓名
性别
年龄
部门号 名称 地点 职工号 任期
II 1:N联系
K
1
N
H
E1 R E2
A
B
S
解决方案
若E2完全参与，则有： R1（K，A）
R2（H，B，K，S）
若E2部分参与，则有： R1（K，A） R2（H，B）
R3（H，K，S）
示例
系名
地点
系1
电话号码
系名
学号
系籍 N 学生
年级
姓名 性别
地点
电话号码
学号 年级 姓名 性别 系名
III M:NK联，系H能否单独
作为作为联系R
的主码？
K
MN
H
E1 R E2
A
B
S
解决方案
R1（K，A） R2（H，B） R3（K，H，S）
此E-R思图考的：关示系例模式如何？
重叠特殊化
m
R( K ,a1,…,an, ∪Attr(Si),t1,…ti,…tm)
i=1
若实体属于Si，则 ti = 1，否则 ti = 0。 若 ti = 0，则Attr(Si)中的各属性取NULL。
Hale Waihona Puke Baidu
6、范畴的转换 替身键
单位名 车主标识 车主标识 身份证号码
单位 负责人 住址
牌照号码
个人
U
5、概括/特殊化层次的转换
属性集：
C
（K，a1…an)
属性集： Attr(Si)
Si …… Sm
解决方案（1）
∏k(Ri) ∏k(R) R( K ,a1,…,an) Ri( K ,Attr(Si)) i[1..m]
解决方案（2）
不相交与全特殊化情况 Ri( K ,a1,…an,Attr(Si)) i[1..m]
式，
数据库的物理设计
数据库最终是要存储在物理设备上的。 为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合 应用环境的物理结构（存储结构与存取方法） 的过程，就是数据库的物理设计。
物理结构依赖于给定的DBMS和和硬件 系统，因此设计人员必须充分了解所用 DBMS的内部特征，特别是存储结构和存取 方法；充分了解应用环境，特别是应用的处 理频率和响应时间要求；以及充分了解外存 设备的特性。
英语
学号
9501 9501 9501
姓名
曙光 曙光 曙光
系别
CS CS CS
课程名
数学 物理 英语
元组属性的展开
职工名 部门 省
住址 市 街道号 邮编
职工名 部门 省
市 街道号 邮编
3、弱实体的处理
职工号
姓名
职工号
职工
职工-家属
家属
姓名
性别
年龄
与职工关系
E-R图
职工号 姓名
性别
年龄
与职工关 系
属性域的处理
若DBMS不支持E-R图中某些属性 的域，则应做相应的修改或 利用应用程 序进行转换。
2、非原子属性的处理
集合型 处理方法：对集合属性纵向展开。
元组型 处理方法：对元组属性横向展开。
集合属性的展开
学号
姓名
系别
选修 课程
学号 姓名 系别 课程名
学号
姓名
系别
选修 课程
数学 9501 曙光 CS 物理
解决方案（3）
不相交特殊化情况
m
R( K ,a1,…,an,∪Attr(Si), t )
i=1
t=0，实体不属于任何子实体集。
m
∪Attr(Si)中的各属性为NULL
i=1
t=i<>0，实体属于子实体集Si。
m
除Attr(Si)外，∪Attr(Si)中的其余属性为
NULL。
i=1
解决方案（4）
姓名
住址
车主
购买日期
解决方案
R1（单位名，负责人，地址，车主标识） R2（身份证号码，住址，姓名，车主标识） R3（车主标识，购买日期，牌照号码）
二、逻辑模式的规范化、调整和实现
从E-R图转换而来的关系模式只是逻辑模 式的雏形，尚需进行下列处理：
✓ 规范化 ✓ 适应DBMS限制条件的修改 ✓ 用DBMS提供的DDL定义逻辑模式 ✓ 满足性能、存储空间等要求的调整
课程号
学号
学分 课程 M 选课 N 学生
教师
成绩
年级
姓名 性别
IV 多元联系
H
K
N E2 M
E1 R P
A
B J
S
E3
C
解决方案
一般情况（当M，N，P > 1时） R1（K，A） R2（H，B） R3（J，C） R4（K，H，J，S）
特殊情况（当M，N，P中只有其一大于1 时）？
示例思考？
工程号