第二章_数据库设计和ER模型

完全参与用双线便表示，部分参与用单线边表示 为了简化，都用单线边表示联系
2.2.4 ER模型的操作
ER模型的操作是对ER图进行变化 ER模型的操作包括实体类型、联系类型和属性的 分裂、合并、增删等等。


属性分裂方式：水平分裂、垂直分裂 P45 联系分裂：P46 合并是分裂操作的逆过程
任职年月
转换成关系模式 校长（姓名，年龄，电话，任职年月，学校名） 学校（学校名，地址）
校长
1
任职
1
学校
2.4.1 ER图转换成关系模式集的算法

二元联系类型的转换

（2）实体之间的联系是1:n的

先将两个实体分别转换成关系模式 在n端实体的关系模式中加入1端实体的主键以及联系类型的 属性 先将两个实体分别转换成关系模式 联系也转换称关系模式，其属性为两端实体类型的键加上联系 类型的属性
为了维护数据库中数据与现实世界的一致性，关 系模型提供了数据的语义限制：完整性规则 三类完整性规则 P53


1、实体完整性规则

主属性不能为空 “不引用不存在的实体”，即外部健所引用的实体存在 具体使用时的变通 用户定义的针对某一个具体数据的约束条件
2、参照完整性规则



3、用户定义完整性规则

数据字典的作用

数据字典

数据字典中的条目种类

数据流 数据加工 数据存储 数据元素（是数据流和数据存储的组成部分） 其它信息
2.1.3概念设计阶段
目标是产生反映用户单位信息需求的数据库概念 结构：概念模型 1、概念设计的重要性


仅从用户角度看待数据、处理需求和约束 任务相对单一化，可有效控制复杂程度，便于管理

定义联系：避免冗余 P47 分配属性
任务：确定属性并分派到实体和联系中 确定属性的原则 P48
2.2.5 采用ER模型的概念设计步骤

2、设计全局ER模型

任务：将局部ER模型综合成完整、一致的全局概念结构 综合ER模型的步骤 P48



确定公共实体类型：合并的基础 合并局部ER模型：合并原则 消除冲突（属性冲突、结构冲突、命名冲突）

2.2.3 联系的设计三

1、联系的元数 P40

一元联系（递归联系）、二元联系、三元联系 （1）基数约束 P41

2、联系类型的约束：限制参与联系的实体数目

参与一个联系中的实体数目为映射基数 二元联系中映射基数有：1:1、1:N、M:N、M:1四种 P41

（2）参与约束：完全参与、部分参与 P45
1、简单属性和复合属性：根据属性类别 P38 2、单值属性和多值属性：根据属性取值特点


多值属性用双椭圆表示 P39 多值属性会造成数据异常、数据不一致和完整性缺陷

（1）将原来的多值属性用多个新的单值属性表示 （2）原来的多值属性转换为一个新的实体（弱实体）P39
3、存储属性和派生属性 P39 4、允许为空值的属性
第2章 数据库设计与 ER模型
主要内容
数据库设计的优劣直接影响信息系统的质量和 运行效果 数据库设计概念P29 主要内容


2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
数据库系统生存期 ER模型的基本概念 关系模型的基本概念 ER模型到关系模型的转换 ER模型实例分析 增强的ER模型

2、概念设计的步骤 ---
ER模型
进行数据抽象，设计局部概念模型：聚集和概括 P31 将局部概念模型综合成全局概念模型 评审
2.1.4逻辑设计阶段
目的是把概念模型转化为逻辑结构（逻辑模型、 外模型） 逻辑设计的步骤 --- 关系模型


把概念模型转换成逻辑模型 设计外模型 设计应用程序与数据库的接口 评价模型 修正模型

目标

2.1.2需求分析阶段

需求分析的四个步骤

分析用户活动，产生业务流程图 确定系统范围，产生系统关联图：确定人机界面 分系统户活动涉及的数据，产生数据流图 分析系统数据，产生数据字典

进行数据收集和数据分析所获得的主要成果 包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程
2.1.2需求分析阶段
2.1.2需求分析阶段

结构化需求分析一般包括如下工具

数据流图 数据字典 结构化英语（或结构化语言） 判定表 判定树 以及状态转移图等
2.1.2需求分析阶段

数据流图从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数 据流从输入到输出的移动变换过程，以便帮助人们理解问 题，对问题进行分析。 数据流图的基本图形元素

完整性规则的形式定义
2.4 ER模型到关系模型的转换
2.4.1 ER图转换成关系模式集的算法 2.4.2 采用ER模型的逻辑设计步骤

2.4.1 ER图转换成关系模式集的算法

将实体类型、联系类型转换成关系模式

实体类型的转换

每个实体类型转换为一个关系模式
实体的属性就是关系模式的属性 实体标识符就是关系模式的键
2.1 数据库系统生存期
规划阶段 需求分析阶段 概念设计阶段 逻辑设计阶段 物理设计阶段 实现阶段 运行和维护阶段

总体信息需求 规划
处理需求
第1步 需求收集、分析和描述
DBMS 特征
需求说明书
第2步 概念设计
信息结构 （概念结构）
第3步 逻辑设计
逻辑结构
第4步 物理设计
2.4.1 ER图转换成关系模式集的算法
一元联系类型的转换：类似于二元的转换 三元联系类型的转换


1:1:1 转换为三个关系模式，在任意一个中加入另两 个关系模式的键（外键）和联系类型的属性 1:1:N 在N端关系模式中加入另两个关系模式的键 （外键）和联系类型的属性 1:M:N 联系类型转换为关系模式，其属性为M端和N 端实体类型的键，加上联系类型的属性 M:N:P联系类型转换为关系模式，其属性为三端实体 类型的键，加上联系类型的属性
2.3.1关系模型的基本术语

用二维表表示实体集，用关键码表示实体之间联 系的数据模型为关系模型(Relational Model)。

二维表格 P52 基本术语：字段、字段值、记录、元数、基数 术语的对照关系P52 超键 候选键 主键 外键

关键码（键）有一个或多个属性组成P52


需求分析阶段的输入输出
总体信息需求 处理需求
需求分析 需求说明书
2.1.2需求分析阶段

需求分析的结构化技术


结构化分析方法是一种面向数据流进行需求分析的方 法，它用抽象模型的概念，按照软件内部数据传递、 变换的关系定义系统需求。 结构化需求分析大多数采用自顶向下的策略，逐层分 解系统需求，直到每一个基本处理都非常明确为止。
物理结构
硬件和 OS特征
2.1.1规划阶段

规划阶段的三个步骤 P30

系统调查 可行性分析 确定数据库系统的总目标，并对应用单位的工作流程 进行优化和制定项目开发计划
2.1.2需求分析阶段

计算机人员和用户双方共同收集数据库所需要的 信息内容和用户对处理的需求

收集基础数据及其处理要求 确定新系统的功能 把用户的信息要求和处理要求写成用户的数据库设计 者都能理解和接受的文档，作为系统开发的依据。

（3）实体之间的联系是m:n的

2.4.1 ER图转换成关系模式集的算法

二元联系类型的转换

关系模式1：作者（作者姓名，作者地址） 关系模式2：稿件（稿件编号，稿件名称） 关系模式3：投稿（作者姓名，稿件编号，投稿日期） 关系模式4：编委（编委姓名，联系方式） 关系模式5：审稿（编委姓名，稿件编号，投稿日期）
ER模型的基本元素 属性的分类 联系的设计 ER模型的操作 采用ER模型的数据库概念设计步骤
2.2.1 ER模型的基本元素
实体、联系、属性 1、实体 P36


实体、实体集、实体类型：统称为实体 ER模型中提到的实体为实体集 实体用有实体命名（名词）的方框表示

2、联系

联系、联系集、联系类型：统称为联系 ER模型中的联系为联系集 联系用有联系命名（动名词）菱形框表示，并用线段 连接相关实体 同一实体在不同的联系中有不同的角色 P37

合并的联系类型必须是定义在相同实体类型组合中
2.2.5 采用ER模型的概念设计步骤

1、设计局部ER模型

目标：分而治之，更好的模拟现实世界 步骤

确定局部结构范围
依据用户自然划分、按用户需要的服务分类划分 需要考虑的因素 P47

定义实体
确定实体的属性和键 实体、属性、联系无截然的区分界线 ，划分依据：P47
表示数据流，箭头的始点和终点分别代表数据流的源和目标。 表示数据源或数据终点。 表示对数据的加工（处理）。 （或 ）表示数据存储。
数据流图的例子
帐卡 有问题 取款单 存折 取款信息 现款 付款 付款信息 登录 检验 存折
储户
数据字典

数据字典的概念

数据字典是关于数据信息的集合。在数据字典中给出 数据流图中所有元素的严格定义。 在数据流图中出现的图形元素在数据字典中作为一个 词条加以定义，使得每一个图形元素都有一个确切的 解释。
2.1 数据库系统生存期
软件危机及其表现 P29 “软件工程”概念的提出 软件开发和运营的全过程称为 “软件生存期” 以数据库为基础的信息系统为数据库应用系统



具有信息的采集、组织、加工、抽取、综合、传播功能 其开发是有自己特点的软件工程：数据库工程

数据库系统生存期（依照软件生存期）P29
2.2.5 采用ER模型的概念设计步骤

3、全局ER模型优化

好的全局ER模型的判别条件 全局ER模型的优化原则 P49



合并实体类型 消除冗余属性 消除冗余联系
2.3 关系模型的基本概念
2.3.1关系模型的基本术语 2.3.2关系的定义和性质 2.3.3三类完整性规则

2.3Biblioteka Baidu关系模型的基本概念
2.3.2关系的定义和性质
关系是一个属性数目相同的元组的集合。 有限关系和无限关系 P53 关系与二维表格、传统数据文件区别


关系中每一个属性值都不可分解 关系中不允许出现重复元组 关系是一个集合，不考虑元组间的顺序，即没有行序 元组中的属性是无序的，按习惯考虑列的顺序
2.3.3三类完整性规则
2.1.6数据库的实现
对物理设计初步评价完成后开始建立数据库 数据库实现包括以下工作


用DDL定义数据库结构 组织数据入库

小型系统使用人工方法完成 大型系统应设计数据输入子系统


编制与调试应用程序 数据库试运行：联合调试 P34

功能调试 性能调试
2.1.7运行和维护阶段
数据库投入运行的标志开发任务的基本完成和维 护工作的开始，但设计工作仍将继续。P35 运行阶段，有DBA完成维护工作


数据库的转储和恢复 数据库安全性、完整性控制 数据库性能的监督、分析和改进 数据库的重组织和重构造
2.2 ER模型的基本概念
提出：Peter Chen于1976年在论文“实体联 系模型：将来的数据模型”中提出 本节内容


2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5
2.1.5物理设计阶段

物理设计是根据给定的基本数据模型选取一个最 适合应用环境的物理结构的过程

物理结构指存储记录格式、存储记录安排和存取方法 物理设计完全依赖于硬件环境和数据库产品 存储记录结构设计 确定数据存放位置 存取方法的设计 完整性和安全性考虑 程序设计

物理设计步骤

2.2.1 ER模型的基本元素

3、属性 P38

实体的某一特性为属性，用椭圆表示 实体标示符（主键）：唯一表示实体的属性或属性集 一个实体只有一个标示符，带下划线 属性域（值域）是属性的可能取值范围 实体若干属性的一组特定值确定一个实体 实体属性值是数据库的主要数据
2.2.2 属性的分类

联系类型的转换：分情况处理

二元联系类型的转换 一元联系类型的转换 三元联系类型的转换
2.4.1 ER图转换成关系模式集的算法

二元联系类型的转换

（1）实体之间的联系是1:1的

先将两个实体分别转换成关系模式 可以在两个实体类型转换成的关系模式中的任意一个关系模式 加入另一了关系模式的键和联系的属性作为联系类型的属性