学生管理系统CDM模型

第四讲：学生管理系统CDM模型

教学目的：要求学生在理解概念数据模型（CDM: Conceptual Data Model）基本概念的基础上，能够根据“学生管理系统”的具体要求，建立符合功能要

求的概念数据模型，能够根据相关课程中学习的规范化理论的要求对模

型进行合理的简化，并且使得模型能够适用实际开发系统的需求，同时

应用好反规范化的思想。模型中实体之间的联系应该科学合理，学生能

应用Power Designer软件分析设计工具快速解决设计中的问题。

教学重点和难点：实体的抽象、实体的规范化与非规范化、实体间联系的定义教学方式和手段：课堂讲授；课堂演示，师生互动。

教学内容：

一、学生管理系统分析

1、功能要求

学生管理、成绩管理、选课管理、职工管理、活动管理、教材管理、宿舍管理、图书管理、仪器设备使用管理、院系管理

2、可能包含的实体

学生、课程、学校、院系、职工、活动、教材、宿舍、图书、仪器设备等。

3、分析后可能产生的实体

学生简历、学生家庭情况、学生奖励处分情况等等。

二、分析后建立的初步模型

1、标定联系和非标定联系的区别

2、多对多联系的分解

3、字典数据的建立（一般方法）

4、新实体的发现（设备卡片、图书卡片、简历等）

5、规范化实体的建立

6、反规范化的应用（字典名称、代码的问题）

7、递归联系的建立（院系）

8、属性分析（为每个实体添加属性）

9、数据类型定义

三、模型设计中的规范化与反规范化问题

规范化理论是研究实体中实体属性之间关系的科学。非规范化关系存在的问题：

①插入异常

②修改异常

③删除异常

例：有如下概念数据模型生成的物理数据模型（MS SQL Server2000），在数据库中存放一些记录，看看这三种异常的情况。

●插入异常

赵五，女，81/11/12，刚刚入学，没有参加任何活动，活动号为空值，这条信息不能加入。

增加王一参加（或本项活动）时，不能插入！

●修改异常

修改游泳活动项目时，需要修改两条信息（李三、李四）！

●删除异常

学生毕业时，需要删除学生信息，但连同活动的标准也删除了！

解决办法：

模式分解，做到一个主题一个模式！即：学生、活动，参加的活动情况使用中间表。

1、规范化理论（P152）

①前提

为了使数据库设计的方法走向完备，人们研究了规范化理论，从1971年起，E.F.Codd就提出了这一理论，目前规范化理论的研究已经有了很大的进展。

一般来说，关系必须是规范化的（Normalization）,即每个数据项必须是不可分的数据项，但这只是最基本的规范化，并非所有规范化的关系都能很好地描

述现实世界，必须作进一步的分析，以确定如何设计一个好的、反映现实世界的关系模式。

关系数据库中的关系应该满足一定的要求，满足不同程度要求的为不同范式，满足最低要求的叫第一范式，简称1NF 。在第一范式中进一步满足一些要求的为第二范式，其余依此类推。

从范式来讲，主要是E.F.Codd 所作的工作，他提出了规范化的问题，并给出了范式的概念。

● 1971——1972年他系统地提出了1NF,2NF,3NF 的概念。 ● 1974年Codd 和Boyce 有共同提出了新范式的概念，即BCNF 。 ● 1976年Fagin 又提出了4NF 。 ● 后来，人们又提出了5NF 。

● 某一关系符合某个范式记作：R ∈nNF

● 范式之间的关系如下：5NF ⊂4NF ⊂3NF ⊂2NF ⊂1NF

一个低一级的范式的关系模式，通过模式分解可以转换成为若干个高一级范式的关系模式的集合，这种过程叫做规范化。

定义一：设R(U)是属性集U 上的关系模式，X,Y 是U 的子集，若对于R(U)的任意一个可能的关系r, r 中不可能存在两个元组在X 上的属性值相等，而在Y 上的属性值不等，则称“X 函数确定Y ”或“Y 函数依赖于X ”。

● 若X →Y,但Y X,则称X →Y 是非平凡的函数依赖，若不特别申明，我们总是

讨论非平凡的函数依赖。

● 若X →Y 则X 叫做决定因素（Determinant ）。

● 若X →Y,Y →X,则记作X −→←

Y 。 定义二：在R(U)中，如果X →Y ，并且对于X 的任何一个真子集X ′都有 X ′

Y,则称Y 对X 完全函数依赖，记作：Y X f

−→−

,若X →Y,但Y 不完全函数依赖于X ，则称Y 对X 部分函数依赖，记作：Y X P

−→−

。 定义三：在R(U)中，如果X →Y ，（Y X ），Y X ，Y →Z ，则称Z 对X 传递函

数依赖。

定义四：设K 为R(U)中的属性或属性组合，若U K f

−→−

,则K 为R 的候选码

（Candidate Key），若候选码多于一个，则选定其中的一个做为主码(Primary Key)。

定义五：关系模式R(U)中属性或属性组X并非R(U)的码，但X是另一个关系的码，则称X是R(U)的外码（Foreign Key）

②几个范式

●第一范式

所有的属性是不可再分的数据项。如：生卒年月，工资等。

●第二范式（消除非主属性对码的部分依赖）

定义：若R(U)∈1NF,且每一个非主属性完全函数依赖于码，则R(U)∈2NF。关系：学生成绩（学号，系别，住所，课程号，成绩）不符合2NF。

码为：（学号，课程号）。

（学号，课程号）−→

−F成绩。

（学号，课程号）−→

−系别；

−P系别，学号−→

（学号，课程号）−→

−住所；

−P住所，学号−→

系别−→

−住所（因为每个系只住一个地方）。

分析：一个关系模式R(U)不属于2NF，就会产生几个异常问题。

插入异常：未选课学生无法插入

删除异常：要删除学生选课信息，连同学生信息也要删除。

修改异常：学生选择多门课程，修改学生信息时，需要修改多条。

如何分解？，请同学们考虑

●第三范式（消除非主属性对码的传递依赖）

定义：关系模式R(U)中若不存在这样的码X,属性组Y及非主属性Z(Z Y)使得

X→Y,Y→Z,Y X成立，则称R(U)∈3NF。